基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置的制作方法

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体是一种基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置。

背景技术：

随着工农业的发展，土壤污染问题日益凸显，对人民群众的生命健康造成严重威胁，亟需对受重金属污染的土壤进行修复和治理。化学淋洗法是一种高效的重金属污染土壤修复方法，但对低渗透性的土壤去除效果不佳，且原位化学淋洗还面临淋洗液不易排出的问题。电动修复是指在污染土壤中通入低压直流电，污染物在电场作用下通过电迁移和电渗析作用从土壤中迁移出来的过程，是一种绿色、高效的新型原位修复技术，对于低渗透性土壤尤为适用。淋洗和电动修复技术如果能有效结合使用，可发挥各自的优势和协同作用。

关于淋洗和电动力学技术，目前已有两者结合使用进行重金属污染土壤修复治理的方法。实用新型专利“一种重金属污染土壤的淋洗电动联合修复装置和方法”(申请号：201510298674.9)提供了一种针对重金属污染土壤的异位修复(ex-situ)方法，该方法有3个关键步骤：将重金属污染土壤挖出并调节pH、将土壤放入淋洗槽中进行淋洗搅拌及固液分离，将淋洗后的土壤转入电动修复室进行电动处理。该方法属于土壤异位修复方法，淋洗和电动修复在不同的装置中先后独立开展，未能发挥淋洗和电动修复技术之间的耦合作用。

实用新型专利“采用电动方法强化处理重金属污染土壤的淋洗装置”(专利号：201320357655.5)提供了一种电动修复技术与淋洗技术联用的异位修复(ex-situ)装置。淋洗和电动修复在同一装置中进行。该装置为圆形结构，外圈为阳极，圆中心为阴极，重金属从阳极向阴极迁移，淋洗液通过管道从装置上方的管道流入。该装置的设计不利于淋洗液在土壤中的传质扩散，以及淋洗液从土壤中的快速排出，同时将淋洗之后含重金属的淋洗废液不经处理直接回用，带来了新的污染。

实用新型专利“一种持久性有机污染土壤电动力强化淋洗原位修复装置”(申请号：201310055513.8)采用铁和碳分别作为阳极和阴极，在污染土壤中设置注射井和抽提井，对持久性有机物污染土壤进行电动强化淋洗处理。该装置为原位修复(in-situ)，对于土壤中持久性有机污染物处理效果较好，对于土壤重金属由于未解决阴极碱化造成重金属在阴极附近土壤中的遇碱沉淀问题，以致去除效果不佳。

现有的污染土壤电动力学强化淋洗修复方法主要存在如下问题：(1)难以有效促使淋洗液从土壤中尽快排出，并避免电阻极化及浓差极化现象，提高电促淋洗对重金属的去除率；(2)土壤难以避免地出现阳极酸化和阴极碱化，许多研究通过滴加酸碱缓冲剂控制电解液pH值，但这些化学药剂的使用对环境存在潜在危害；(3)原位修复(in-situ)方法对现场的安装操作便捷度要求较高，而如何方便快捷地进行电极的现场安装和使用成为制约因素之一。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出了一种基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置，以提升化学淋洗的作用效果，促进淋洗液的排出，同时有效避免电动修复过程中土壤酸碱化的问题，且可方便快捷地进行电极的现场安装和使用。

一种基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置，包括水泵、电解液储液池、重金属吸附装置、在重金属污染土壤中平行间隔埋设的多个EKG电极以及排水通道，排水通道设于重金属污染土壤侧边且与EKG电极连通，EKG电极中设有导水槽，水泵、电解液储液池、重金属吸附装置依次通过管道连接，水泵的输出端通过管道与EKG电极的导水槽的一端连通，导水槽的另一端与排水通道连通，排水通道通过管道与重金属吸附装置连接。

进一步的，所述EKG电极包括中空网架、包覆中空网架的电动土工布、设于电动土工布两端的电解液进口和电解液出口，电动土工布包覆中空网架后形成所述导水槽，导水槽的两端分别设有电解液进口和电解液出口，水泵的输出端通过管道与EKG电极的电解液进口连接，EKG电极的电解液出口与排水通道连通，排水通道通过管道与重金属吸附装置连接。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型采用具有导电和导水双重特性的电动土工布材料EKG作为阳极和阴极材料，即可有效导电，又可有效导水以快速排出阴极富集的淋洗液；

(2)电动土工布中空电解液体积容量较小，用泵容易控制电解液流动的速度和污染物的清洗速度，有利于避免电阻极化现象及浓差极化现象，提高电动去除率；

(3)由于电动土工布EKG具有安装方便、成本低、便于切换电极和电解液清洗的优点，所以电动土工布材料能很好的应用于切换电极-循环冲洗联合技术，解决现场出现的土壤酸碱化和重金属淋洗液不易排出的问题，并且无需加入酸碱中和剂和缓冲溶液控制土壤pH，不对污染土壤造成潜在的环境污染，具有绿色环保的特点。

附图说明

图1是本实用新型基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置的结构示意图；

图2是本实用新型中EKG电极的结构示意图。

图中：1、2、3—EKG电极，4—重金属污染土壤，5—排水通道，6—水泵，7—电解液储液池，8—重金属吸附装置，9—中空网架，10—电动土工布，11—电解液进口，12—电解液出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置其中一个实施例的结构示意图，所述基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置包括水泵6、电解液储液池7、重金属吸附装置8、在重金属污染土壤4中平行间隔埋设的多个EKG电极(1、2、3)以及与EKG电极(1、2、3)连通的设于重金属污染土壤4侧边的排水通道5。

请一并参考图2，所述EKG电极(1、2、3)包括中空网架9、包覆中空网架9的电动土工布10、设于电动土工布10两端的电解液进口11和电解液出口12，所述中空网架9可为长方体状体，由金属材料或其他具有支撑力度的材料制成即可，电动土工布10包覆中空网架9后形成一个密闭长形孔道，即导水槽，便于电解液迅速通过电动土工布10由电动土工合成材料(Electrokinetic Geosynthetics，EKG)制成。

水泵6、电解液储液池7、重金属吸附装置8依次通过管道连接，水泵6的输出端通过管道与EKG电极(1、2、3)的电解液进口11连接，EKG电极(1、2、3)的电解液出口12与排水通道5连通，排水通道5通过管道与重金属吸附装置8连接。

重金属吸附装置8可以采用小型生态沟渠，在沟渠内填充可有效吸附重金属的基质材料，如生物炭等，并种植对重金属具有累积作用的湿地植物，如黄花鸢尾、再力花、菖蒲等。

本实用新型基于电动土工布的土壤重金属电促淋洗去除装置的工作原理为：

首先，向重金属污染土壤4中施加淋洗剂，所述淋洗剂可为酸(如有机酸、无机酸)、盐(如FeCl₃)、螯合剂(如EDTA)、表面活性剂(如SDS)中的一种，然后将淋洗剂与土壤用翻耕机混匀，使土壤中的重金属通过淋洗解吸到土壤溶液中；由于在土壤中平行间隔埋设有兼具导水和导电特性的电动土工布10，其可作为电动力学的阳极和阴极材料；在0.2-4V/cm的电势梯度下采用间歇通电方式，使土壤中带正电的重金属通过电迁移作用向阴极迁移，同时也在电渗析作用下随着孔隙水向阴极迁移，并在阴极材料电动土工布中富集，水泵6开启，将电解液储液池7中的电解液泵入EKG电极(1、2、3)内，这样在电动土工布10内部富集的重金属通过电解液的循环冲洗作用迁移出土壤；冲洗出来的电解液通过溢流进入排水通道5，阳极和阴极分别产生的酸性和碱性电解液在排水通道5中混合后发生中和，并流入重金属吸附装置8中进行重金属的处理，处理后的淋洗液进入电解液储液池7，循环回用于冲洗电极。

本实用新型基于电动土工布材料EKG具有导水和导电的特性，结合电解液混合和电极极性切换，不但能促进淋洗效果，又可有效导水以快速排出阴极富集的淋洗液，还能有效避免电动修复过程中土壤酸碱化的问题。此外，EKG还具有安装方便、成本低、耐腐蚀的特性，很好地解决了电极的现场安装和使用等问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。