一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统及原位土壤修复方法技术方案

本发明专利技术提供了一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统及原位土壤修复方法，包括太阳能供电模块、电化学强化模块、微波加热模块、营养液喷淋模块和气相抽提模块；太阳能供电模块分别电性连接所述的电化学强化模块和微波加热模块；电化学强化模块包括埋入污染土壤区域内的阳极板和阴极板；微波加热模块包括埋入污染土壤区域内的至少一根微波加热棒以及与微波加热棒连接的微波发生器；营养液喷淋模块包括埋入污染土壤区域的至少一根喷淋管，喷淋管外接营养液储罐；气相抽提模块包括插入污染土壤区域的气相抽提管网以及与其外接的真空泵。本发明专利技术针对污染土壤中的多种污染物进行了综合性的高效修复处理，实现了多种污染物的协同高效脱除。

【技术实现步骤摘要】
一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统及原位土壤修复方法
本专利技术属于土壤修复
，涉及一种原位土壤修复系统及原位土壤修复方法，尤其涉及一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统及原位土壤修复方法。
技术介绍
土壤不但为植物的生长提供机械支撑能力，并能为植物的生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。由于人口急剧增长、工业化进程的不断加快、固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒、化肥和农药的施用、有害废水不断向土壤中渗透、大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中等原因，导致了土壤污染，土壤污染的同时亦容易造成地下水体的污染。对土壤污染的治理，可通过减少农药使用，针对土壤污染物的种类，种植有较强吸收力的植物，通过生物降解净化土壤，或通过增施有机肥、改变耕作制度、换土、深翻等手段，治理土壤污染。但上述方法治理污染见效较慢，积累在污染土壤中的难降解污染物也很难靠上述方法来消除。土壤污染一旦发生，首先要切断污染源，对于难治理的污染土壤则需要采用淋洗的方法才能解决问题，原位淋洗设备无需对土壤进行采集治理，是一种适用范围较广的土壤治理设备。但现有的原位土壤淋洗设备结构较为复杂，耗能较严重，淋洗效率低，易产生二次污染。CN108057713A公开了一种运用太阳能强化的污染土壤/地下水原位淋洗装置，其包括淋洗修复系统、电动强化系统、微波加热强化系统和太阳能转化系统，所述淋洗修复系统设置于待修复土壤部位的两侧，所述电动强化系统设置于土壤修复系统的内侧，所述微波加热强化系统设置于电动强化系统的内侧，所述太阳能转化系统与电动强化系统和微波加热强化系统连接，用于为电动强化系统和微波加热强化系统提供电能。CN204294616U公开了一种太阳能热脱附的污染土壤修复系统，包括有污染物真空抽吸系统、太阳能集热系统和气体加注系统，包括有加热扩散井、抽取井、混凝土硬化地面、气体加注管道、空气压缩机、输气管道、槽式太阳能集热器阵列、鼓风机、活性炭吸附装置、真空泵、空气过滤器。该专利公布装置属于一种太阳能辅助土壤气相抽提，抽提出的土壤气经过气液分离和活性炭吸附后排放。其本质是热脱附，空气作为热媒，加热效率低，不适合难挥发性有机物污染土壤的修复。本专利中营养液及微量元素注入系统可以调节土壤营养构成，激发微生物的降解活性，促进其将污染土壤中难挥发的大分子有机物转化为易挥发的小分子有机物，从而能大大改善有机物污染土壤的修复效果。营养液及微量元素注入系统还可以为土壤进行微生物接种。本专利充分发挥微生物降解大分子有机物的功能，配合气提，能有显著效果。CN201959978U公开了一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，由太阳能供汽系统、土壤修复仓、水循环系统和连接管道组成，装置利用太阳能辐射，通过聚光获取热量，加热吸热管中的水份以提供土壤修复用热蒸汽，水循环系统源源不断提供所需水份。该专利是一种异位修复装置，还需要配套土壤挖掘、输送、装料和卸料等辅助系统，不适合污染土壤上有构筑物等不适合挖掘的情况下使用，且该专利不具备微生物对大分子有机物的通风降解功能。目前，针对污染物种类复杂的污染土壤并未出现较为有效的综合修复方案，因此急需设计一种综合性高的土壤修复方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统及原位土壤修复方法，本明针对污染土壤中的多种污染物进行了综合性的高效修复处理，实现了多种污染物的协同高效脱除。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统，所述的原位土壤修复系统包括太阳能供电模块、电化学强化模块、微波加热模块、营养液喷淋模块和气相抽提模块。所述的太阳能供电模块分别电性连接所述的电化学强化模块和微波加热模块，所述的太阳能供电模块用于将太阳能转化为电能并向电化学强化模块和微波加热模块供电。所述的电化学强化模块包括埋入污染土壤区域内的阳极板和阴极板。所述的微波加热模块包括埋入污染土壤区域内的至少一根微波加热棒以及与所述的微波加热棒连接的微波发生器。所述的营养液喷淋模块包括埋入污染土壤区域的至少一根喷淋管，所述的喷淋管外接营养液储罐。所述的气相抽提模块包括插入污染土壤区域的气相抽提管网以及与其外接的真空泵。本专利技术针对污染土壤中的多种污染物进行了综合性的高效修复处理，具体地，一方面，针对污染土壤中的挥发性有机物，采用微波对土壤进行加热，促进土壤中的挥发性有机物脱除，同时高效利用了太阳能发电为微波加热提供了充足的电能；另一方面，针对土壤中的不易挥发有机物和重金属离子，通过生物降解和电化学氧化协同作用，实现了多种污染物的协同高效脱除。同时，本专利技术提供的土壤修复方法属于原位土壤修复技术，与异位常温解吸修复技术相比，极大地避免了因土壤挖掘、转移和运输等环节可能产生的二次污染问题，修复方法工程量小，成本低，相比现有常温解吸修复技术挖掘、转移、运输和回填土壤等工程量减小，成本降低。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的太阳能供电模块包括至少一组太阳能光伏模组以及与其电性连接的蓄电装置。优选地，所述的太阳能光伏模组包括串联的至少两个太阳能光伏。优选地，所述的太阳能供电模块包括两组太阳能光伏模组，两组太阳能光伏模组并联后接入所述的蓄电装置。优选地，所述的蓄电装置为蓄电池。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的电化学强化模块包括竖直埋入污染土壤内部的阳极板和阴极板，所述的阳极板和阴极板分别接入所述蓄电装置的正极和负极。优选地，所述的阳极板和阴极板之间的水平距离为100～1000mm，例如可以是100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或1000mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述的阳极板为表面涂覆有电催化材料的基板。优选地，所述的基板材质为石墨、钛或玻璃。优选地，所述的电催化材料包括碳材料或金属氧化物。优选地，所述的碳材料包括石墨、碳纤维、纳米管、石墨烯或金刚石。优选地，所述的金属氧化物包括WO3、SnO2、TiO2、ZnO、Fe2O3、V2O5、Bi2O3、MnO2、Mn2O3或Mn3O4中的一种或至少两种的组合。优选地，所述的阴极板的材质为石墨或金属材料。优选地，所述的阴极板采用的金属材料为不锈钢、钛或铝。本专利技术在土壤修复处理前使污染土壤充分浸润，通过构建以管式电极为主的电极阵列，通过静电和水力作用驱使土壤中可溶性重金属和有机污染物进入水中，在电极端被去除，阳极对有机污染物如苯、酚和氨等，阴极对重金属离子包括铬、镉、砷、汞、铅、镍何锰等具有良好的去除效果。在电场和负压条件下，实现土壤间隙水在土壤间的循环流动，将水中携带的重金属离子和有机污染物分别在阴极板和阳极板中实现沉积和电化学催化氧化，从而进一步降低了污染土壤中的有机污染物含量，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的原位土壤修复系统包括太阳能供电模块、电化学强化模块、微波加热模块、营养液喷淋模块和气相抽提模块；/n所述的太阳能供电模块分别电性连接所述的电化学强化模块和微波加热模块，所述的太阳能供电模块用于将太阳能转化为电能并向电化学强化模块和微波加热模块供电；/n所述的电化学强化模块包括埋入污染土壤区域内的阳极板和阴极板；/n所述的微波加热模块包括埋入污染土壤区域内的至少一根微波加热棒以及与所述的微波加热棒连接的微波发生器；/n所述的营养液喷淋模块包括埋入污染土壤区域的至少一根喷淋管，所述的喷淋管外接营养液储罐；/n所述的气相抽提模块包括插入污染土壤区域的气相抽提管网以及与其外接的真空泵。/n

【技术特征摘要】
1.一种热脱附协同电化学强化的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的原位土壤修复系统包括太阳能供电模块、电化学强化模块、微波加热模块、营养液喷淋模块和气相抽提模块；
所述的太阳能供电模块分别电性连接所述的电化学强化模块和微波加热模块，所述的太阳能供电模块用于将太阳能转化为电能并向电化学强化模块和微波加热模块供电；
所述的电化学强化模块包括埋入污染土壤区域内的阳极板和阴极板；
所述的微波加热模块包括埋入污染土壤区域内的至少一根微波加热棒以及与所述的微波加热棒连接的微波发生器；
所述的营养液喷淋模块包括埋入污染土壤区域的至少一根喷淋管，所述的喷淋管外接营养液储罐；
所述的气相抽提模块包括插入污染土壤区域的气相抽提管网以及与其外接的真空泵。


2.根据权利要求1所述的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的太阳能供电模块包括至少一组太阳能光伏模组以及与其电性连接的蓄电装置；
优选地，所述的太阳能光伏模组包括串联的至少两个太阳能光伏；
优选地，所述的太阳能供电模块包括两组太阳能光伏模组，两组太阳能光伏模组并联后接入所述的蓄电装置；
优选地，所述的蓄电装置为蓄电池。


3.根据权利要求1或2所述的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的电化学强化模块包括竖直埋入污染土壤内部的阳极板和阴极板，所述的阳极板和阴极板分别接入所述蓄电装置的正极和负极；
优选地，所述的阳极板和阴极板之间的水平距离为100～1000mm；
优选地，所述的阳极板为表面涂覆有电催化材料的基板；
优选地，所述的基板材质为石墨、钛或玻璃；
优选地，所述的电催化材料包括碳材料或金属氧化物；
优选地，所述的碳材料包括石墨、碳纤维、纳米管、石墨烯或金刚石；
优选地，所述的金属氧化物包括WO3、SnO2、TiO2、ZnO、Fe2O3、V2O5、Bi2O3、MnO2、Mn2O3或Mn3O4中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的阴极板的材质为石墨或金属材料；
优选地，所述的阴极板采用的金属材料为不锈钢、钛或铝。


4.根据权利要求1-3任一项所述的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的微波加热模块包括竖直埋入污染土壤内部的至少两根微波加热棒以及与其连接的微波发生器，所述的微波发生器电连接所述的蓄电装置，所述的蓄电装置用于向微波发生器供电；
优选地，所述的微波加热棒位于阳极板和阴极板之间；
优选地，所述的微波加热棒外周套设有绝缘保护套。


5.根据权利要求1-4任一项所述的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的营养液喷淋模块包括埋入污染土壤区域内的并排设置的至少两根喷淋管；
优选地，所述的喷淋管上沿周向设置有喷嘴；
优选地，所述的喷淋管并联后接入所述的营养液储罐，所述的营养液储罐向喷淋管输送营养液。


6.根据权利要求1-5任一项所述的原位土壤修复系统，其特征在于，所述的气相抽提模块沿抽提方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静龄，杨颖欣，钟璐，胡小吐，刘勇，薛学良，
申请(专利权)人：广东佳德环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44