一种原位土壤修复装置的制作方法

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是一种原位土壤修复装置。

背景技术：

近年来，随着工业的快速发展高，土壤污染问题日益加剧，尤其是土壤中的重金属不能被微生物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转换，重金属污染的消除往往比较困难，对生物引起的影响和危害也逐渐成为人们关注的问题。世界各国均开始意识到土壤重金属污染问题的严重性，纷纷开展与土壤修复治理相关的机理及工艺研究。

土壤重金属污染治理的方法主要有物理法、化学法、生态修复法和电动法，每种方法都有优点和长处，也存在不足和缺陷。电动修复技术具有对现场环境影响小、节约能源、经济可行以及处理效果好等优点，但成本较高。植物修复是一种新型的重金属污染土壤治理方法，使环境污染通过“绿色”治理技术得以修复，与传统的化学修复、物理和工程修复相比较有美观、投资维护成本低、操作简单以及不造成二次污染等优点，但周期较长。

中国专利201611261437.6公开了一种原位电动-植物修复重金属污染土壤的装置，该装置包括电源、阴极区、阳极区和土壤修复区。电源为直流电源；阴极区包括阴极泵A、阴极工作液添加管、阴极工作液处理箱、阴极泵B、阴极开关、阴极工作液排放管、阴极电极和阴极电极保护管；阳极区包括阳极泵A、阳极工作液添加管、阳极工作液处理箱、阳极泵B、阳极开关、阳极工作液排放管、阳极电极和阳极电极保护管；土壤修复区包括植物修复层和电动修复层，植物修复层种植超富集植物。该专利对重金属污染土壤具有较高的处理效率，但存在设备较多的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服和解决传统修复技术易造成二次污染以及上述专利存在的问题，本发明提供一种原位土壤修复装置。既能在不破坏原始土壤环境下对土壤进行修复，并且能养护美化待修复的土壤场地。修复时间短，无二次污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的一种原位土壤修复装置包括植物修复层、淋洗液洒渗器、淋洗液收集器、淋洗液前置泵、离子印迹塔、淋洗液储存罐和淋洗液后置泵。

所述的植物修复层设置在待修复土壤地块的上表面，植物修复层由人畜粪便、植物秸秆炭和当地土壤按体积比1:1:1混合制成，植物修复层的厚度为50～80cm，植物修复层选种的植物对目标重金属具有超富集能力。

所述淋洗液洒渗器包括淋洗液喷洒头、淋洗液渗滤管和淋洗液输送管。洗液喷洒头采用PV塑料或不锈钢制成；淋洗液渗滤管采用PV塑料管或不锈钢管制成，直径为20～50mm，淋洗液渗滤管的PV塑料管或不锈钢管上设有若干开口朝下的渗滤口，淋洗液渗滤管的PV塑料管或不锈钢管平行设置或采用同心圆设置，相互之间通过淋洗液输送管连接。淋洗液喷洒头安置在植物修复层的上表面。淋洗液喷洒头与淋洗液输送管连通。所述淋洗液渗滤管埋设在植物修复层下部。

所述淋洗液收集器采用PV塑料管或不锈钢管制成，直径为50～150mm，淋洗液收集器的PV塑料管或不锈钢管上设有若干开口朝向任意方向的收集口。淋洗液收集器的PV塑料管或不锈钢管设有若干根，相互之间在空间呈平行状态，若干根淋洗液收集器的PV塑料管或不锈钢管通过管道连接。

所述淋洗液前置泵的一端通过管道连接淋洗液收集器，淋洗液前置泵的另一端通过管道连接离子印迹塔的进水管。

所述离子印迹塔包括外壳、进水管、出水管和印迹柱。外壳采用硬塑料或不锈钢制成，外壳为圆柱形，外壳的外直径为300～800mm。进水管设置在离子印迹塔的顶部，出水管设置在离子印迹塔的底部。进水管连接淋洗液前置泵，离子印迹塔的出水管连通淋洗液储存罐。

所述淋洗液储存罐采用硬塑料或不锈钢制成，为圆柱形或长方体结构。

所述淋洗液后置泵的一端通过管道连通淋洗液储存罐，淋洗液后置泵的另一端通过管道连通淋洗液洒渗器。

所述的印迹柱的制作过程为：

①往目标重金属溶液中加入四乙烯基吡啶或甲基丙烯酸或甲酰胺与甲醇的混合液，密封通入氮气10～15min后，常温静置1h，形成配合物；

②再加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和引发剂偶氮二异丁腈；

③再加入致孔剂十二醇和甲苯的混合液，超声l0～15min后通入氮气15～20min；

④然后将混合液注入到不锈钢柱管中，两端密封，在60～65℃下恒温反应16～20h；

⑤恒温反应结束后将其连接到HPLC泵上，用溶剂作为流动相冲去致孔剂和未反应的残余试剂，然后用0.5mol/L硝酸酸溶液冲洗；

⑥最后用纯水冲洗直至中性，即得到目标重金属离子的印迹柱。

采用上述原位污染土壤修复装置进行土壤修复的步骤如下：

①在污染的土壤中开挖若干平行的沟渠，沟渠的深度与土壤污染的深度相同，在沟渠的底部安置淋洗液收集器。

②在污染的土壤上部安置若干淋洗液渗滤管。

③填充植物修复层，植物修复层选种对目标重金属具有超富集能力的植物。

④淋洗液喷洒头喷出的淋洗液和淋洗液渗滤管渗出的淋洗液裹挟土壤中的重金属离子在重力的作用下流向淋洗液收集器，对污染土壤产生淋滤作用，土壤中的重金属离子转移到淋洗液中。

⑤淋洗液收集器中的淋洗液在淋洗液前置泵的作用下通过离子印迹塔的进水管进入离子印迹塔，印迹柱对重金属离子进行吸附、过滤和富集，离子印迹塔处理后的淋洗液进入淋洗液储存罐。

⑥淋洗液储存罐中的淋洗液在淋洗液后置泵的作用下进入淋洗液洒渗器，循环利用。

⑦印迹柱吸附饱和后需进行更换。

土壤中的重金属离子，一方面在淋滤的作用下发生迁移至淋洗液收集器中，另一方面被超富集植物吸收，从而从土壤中去除。本发明修复效果好，修复周期短，无二次污染，同时因地制宜，基建投资少，维护方便，能耗较低，对重金属污染土壤具有比较好的修复效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明具体实施例的结构示意图；图2是本发明实施例离子印迹塔的结构示意图；

图1、图2中：1.植物修复层，2.淋洗液洒渗器，2-1.淋洗液喷洒头，2-2.淋洗液渗滤管，3.淋洗液收集器，4.淋洗液前置泵，5.离子印迹塔，5-1.外壳，5-2.进水管，5-3.出水管，5-4.印迹柱，6.淋洗液储存罐，7.淋洗液后置泵。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例

如图1～2所示的本发明的一种原位土壤修复装置包括植物修复层1、淋洗液洒渗器2、淋洗液收集器3、淋洗液前置泵4、离子印迹塔5、淋洗液储存罐6和淋洗液后置泵7。

所述的植物修复层1设置在待修复土壤地块的上表面，植物修复层由人畜粪便、植物秸秆炭和当地土壤按体积比1:1:1混合制成，植物修复层的厚度为60cm，植物修复层选种的植物对目标重金属具有超富集能力。

所述淋洗液洒渗器2包括淋洗液喷洒头2-1、淋洗液渗滤管2-2和淋洗液输送管。洗液喷洒头2-1采用不锈钢制成；淋洗液渗滤管2-2采用PV塑料管制成，直径为30mm，淋洗液渗滤管2-2的PV塑料管上设有若干开口朝下的渗滤口，淋洗液渗滤管的PV塑料管采用同心圆设置，相互之间通过淋洗液输送管连接。淋洗液喷洒头2-1安置在植物修复层的上表面。淋洗液喷洒头2-1与淋洗液输送管连通。所述淋洗液渗滤管2-2埋设在植物修复层下部。

所述淋洗液收集器3采用PV塑料管制成，直径为80mm，淋洗液收集器3的PV塑料管上设有若干开口朝向任意方向的收集口。淋洗液收集器3的PV塑料管设有若干根，相互之间在空间呈平行状态，若干根淋洗液收集器的PV塑料管通过管道连接。

所述淋洗液前置泵4的一端通过管道连接淋洗液收集器3，淋洗液前置泵的另一端通过管道连接离子印迹塔5的进水管。

所述离子印迹塔5包括外壳5-1、进水管5-2、出水管5-3和印迹柱5-4。外壳5-1采用硬塑料制成，外壳为圆柱形，外壳的外直径为600mm。进水管5-2设置在离子印迹塔的顶部，出水管5-3设置在离子印迹塔的底部。进水管5-2连接淋洗液前置泵4，离子印迹塔的出水管连通淋洗液储存罐6。

所述淋洗液储存罐6采用硬塑料制成，为长方体结构。

所述淋洗液后置泵7的一端通过管道连通淋洗液储存罐6，淋洗液后置泵的另一端通过管道连通淋洗液洒渗器2。

所述的印迹柱的制作过程为：

①往目标重金属溶液中加入甲基丙烯酸与甲醇的混合液，密封通入氮气15min后，常温静置1h，形成配合物；

②再加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和引发剂偶氮二异丁腈；

③再加入致孔剂十二醇和甲苯的混合液，超声15min后通入氮气15min；

④然后将混合液注入到不锈钢柱管中，两端密封，在60℃下恒温反应20h；

⑤恒温反应结束后将其连接到HPLC泵上，用溶剂作为流动相冲去致孔剂和未反应的残余试剂，然后用0.5mol/L硝酸酸溶液冲洗；

⑥最后用纯水冲洗直至中性，即得到目标重金属离子的印迹柱。

采用上述原位污染土壤修复装置进行土壤修复的步骤如下：

①在污染的土壤中开挖若干平行的沟渠，沟渠的深度与土壤污染的深度相同，在沟渠的底部安置淋洗液收集器3。

②在污染的土壤上部安置若干淋洗液渗滤管2-2。

③填充植物修复层1，植物修复层1选种对目标重金属具有超富集能力的植物。

④淋洗液喷洒头2-1喷出的淋洗液和淋洗液渗滤管2-2渗出的淋洗液裹挟土壤中的重金属离子在重力的作用下流向淋洗液收集器3，对污染土壤产生淋滤作用，土壤中的重金属离子转移到淋洗液中。

⑤淋洗液收集器3中的淋洗液在淋洗液前置泵4的作用下通过离子印迹塔的进水管5-2进入离子印迹塔5，印迹柱5-4对重金属离子进行吸附、过滤和富集，离子印迹塔5处理后的淋洗液进入淋洗液储存罐6。

⑥淋洗液储存罐6中的淋洗液在淋洗液后置泵7的作用下进入淋洗液洒渗器2，循环利用。

⑦印迹柱5-4吸附饱和后需进行更换。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。