一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置。装置分为五个部分，包括电阻加热单元、电动传输单元、化学氧化单元、硫酸根回收单元、自动化控制单元。本发明专利技术将碳棒电极插入土壤，接入可调直流电源，利用土壤的电阻特性将土壤加热。同时，利用直流电对氧化剂的电渗流作用将其输送至目标污染区域。采用土壤pH检测传感器、电阻温度传感器和氧化还原电位传感器进行检测反馈，对土壤修复过程进行精准控制，同时对土壤中化学氧化后的硫酸根进行回收，降低修复成本且避免对修复土壤造成二次污染。本发明专利技术设备紧凑，移动性强，安全性高，投资成本较低，修复彻底，适用于修复含有机污染土壤，具有很强的实用性及推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置
本专利技术涉及污染土壤修复装置领域，特别涉及一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置。
技术介绍
现阶段，不同修复技术手段的组合应用逐渐成为主流，特别是针对复杂的污染场地，例如不同地块、不同分层、不同介质(污染土壤和地下水)或者修复的不同阶段，往往采取多种技术耦合。其中化学氧化修复技术速度快，污染物清除周期短。而且研究表明，不同氧化剂的成本有差异，但大都小于50元/吨污染土壤，因此化学氧化是一种较为快速、经济的修复技术。但是化学氧化修复技术对于渗透性较差的黏性污染土壤，很难通过注射氧化剂与地下环境中的污染物有效接触。而电阻加热技术对地下异质结具有很强的适用性，在低渗透的淤泥和黏土中表现良好，在高渗透的沙子和砾石也有较好的处置效果。但是由于机理限制，电阻加热技术加热温度一般不超过120℃，因而其对热稳定较高的污染物，例如高环多环芳烃、高沸点醇有机溶剂、长链卤代烃等去除能力不足。又由于低渗透区域土壤毛细管结构较少，水分、电流路径不足，导致低渗透污染区域处置能耗较大。由此可见，可以考虑通过耦合电阻加热和化学氧化的修复技术优点，研究开发出一种新型且高效的污染土地修复装置。
技术实现思路
本专利技术旨在于针对现有技术的不足作出改进，提供一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置。其目的是能够降低土壤修复所需的能耗，缩减成本，缩短修复周期，大幅度提升修复的效率。同时，用以修复污染情况复杂的地理区域。其中该装置专利技术的技术特点主要包括：第一，通过利用电阻加热技术，向土壤中施加直流电压，在电渗流的作用下，将注入的过硫酸钠氧化剂电动输送至目标污染区域，以实现土壤的精准修复；第二，通过利用电阻加热技术将污染土壤加热至50℃～60℃，使得部分污染物从土壤中脱附、挥发。与此同时，通过升高温度将过硫酸钠氧化剂热催化形成硫酸根自由基，其机理为而硫酸根自由基是一种强氧化剂，通过从饱和碳原子上夺取氢，以及向不饱和碳上提供电子等方式，与有机污染物发生氧化还原反应；第三，通过利用电阻加热技术对土壤进行加热，减少土壤中水的黏性、增加水的浮力，使得过硫酸钠氧化剂与污染物充分接触混合，提高其氧化效率；第四，通过加入化学氧化土壤修复技术能够降低电阻加热所需的能耗，缩短修复周期，提升整体修复的效率。第五，通过传感器定时采集土壤酸碱度数据，可以精准调节过硫酸钠氧化剂的注入量。并且确保过硫酸钠氧化剂能够在阳极附近土壤中循环供应；第六，通过在碳棒电极外侧构筑一层膨润土作为保护电阻，使土壤中过硫酸钠氧化剂溶液不易向电极内渗透，防止因土壤中存在过量的过硫酸钠氧化剂溶液使两极碳棒之间的土壤的电导率剧增，致使电路短路，造成安全隐患；第七，通过水泵将阴极碳棒周围土壤中溶液抽提出至外界容器，防止阴极碳棒周围土壤中的硫酸根离子积聚，进而结合土壤中的钙、镁、钾等碱基离子导致出现土壤酸化、板结等现象，对土壤结构造成二次破坏，影响土壤的生态功能；第八，通过传感器将土壤的氧化还原电位数据实时上传到自动化控制箱，以动态监测过硫酸钠氧化剂溶液的扩散以及有机污染物氧化的情况；第九，通过采用蠕动泵剪切传输过硫酸钠氧化剂，可提高其给药精准度。而且由于蠕动泵软管采用橡胶的绝缘材质，具有优良的防电导通的效果，可以阻止阳极电流导通至存放过硫酸钠氧化剂溶液的容器中，造成安全隐患。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置，所述装置包括直流调压电源、自动化控制箱、抽提井、氧化还原电位传感器、阳极碳棒、阴极碳棒、冷凝罐、活性碳罐、氧化处置设备、测温电阻传感器和土壤pH检测传感器。所述自动化控制箱连接直流调压电源，控制其电压输出。所述直流调压电源的正极输出连接阳极碳棒，阴极输出连接阴极碳棒。所述测温电阻传感器、氧化还原电位传感器和土壤pH检测传感器均插入在两极碳棒的土壤中，把采集到的土壤数据反馈到自动化控制箱，完成对土壤情况的实时监测显示。所述抽提井将修复过程中土壤内部散逸的气相污染物抽提至冷凝罐，通过冷凝预处理，冷凝后的污染液体进入氧化处置设备进行氧化处理，达到标准后排放。未冷凝成液相的污染气体通入活性炭罐中进行吸附处理，达到标准后排放。进一步地，所述阳极碳棒、阴极碳棒插入污染土壤后，在两个碳棒电极外包裹一层湿润的膨润土作为保护电阻。进一步地，所述水泵导管一端插入阴极碳棒附近的土壤内，另一端通出至外界的硫酸根溶液收集容器。所述水泵将阴极碳棒附近土壤中的溶液抽提至硫酸根收集容器中进行回收。进一步地，所述水泵的过流材料优选采用抗氧化腐蚀等铸铁或者不锈钢。进一步地，所述自动化控制箱通过控制线连接蠕动泵，控制蠕动泵抽提过硫酸钠氧化剂容器中的氧化剂溶液，自动调节氧化剂的注入量。所述蠕动泵软管一端通入过硫酸钠氧化剂容器，另一端插入污染土壤，将过硫酸钠氧化剂溶液抽提至膨润土层内的阳极碳棒周围的土壤中，再搭设导流管将氧化剂引回到过硫酸钠氧化剂容器内，形成导流闭环。进一步地，全套装置均使用直流电。其作用一是将过硫酸钠氧化剂电动输送至目标污染区域，与有机污染物发生氧化还原反应，其作用二是利用焦耳定律将污染土壤进行加热，并且活化过硫酸钠氧化剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、通过将电阻加热与化学氧化的土壤修复技术耦合。可以应用于污染情况复杂的土壤，缩短修复周期，降低修复成本，大幅度提高土壤修复效率。有机污染物去除效率大于97％，节约修复周期时间20％以上，成本降低大于25％。2、系统将阴极附近土壤中的溶液抽提排出，可以阻止阴极碳棒周围硫酸根离子积聚导致土壤酸化，防止土壤的结构破坏，影响修复土壤的生态功能。3、系统采用膨润土包裹碳棒电极，作为电路保护，可以防止因在土壤中加入过多氧化剂溶液导致电路回路短路。设备装置的安全性与可行性高。4、设备智能化程度高，可自动精准调节过硫酸钠氧化剂的注入量，可以防止过量的氧化剂对修复土壤造成二次污染。5、设备模块化程度高，可快速组装，且全系统采用直流电，电力调控控精度高，硬件电路设计简单，控制方便，成本低廉。附图说明为了更加清楚的介绍本专利技术设备与技术方法，以下将对实施例或现有技术描述中所需要的图例进行简单地介绍。显然，以下所描述中的图例仅仅是针对对本专利技术中的一些实例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中的整体设计示意图，包括电阻加热单元、电动传输单元、化学氧化单元、硫酸根回收单元、自动化控制单元。图2为容器装置主视图；图3为容器装置俯视图；图4为本专利技术的设计原理流程框图；附图标记说明1-直流调压电源；2-自动化控制箱；3-抽提井；4-氧化还原电位传感器；5-阳极电极；6-阴极电极；7-膨润土；8-水泵；9-蠕动泵；10-冷凝罐；11-活性碳罐；12-氧化处置设备；13-测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述装置包括直流调压电源(1)、自动化控制箱(2)、抽提井(3)、氧化还原电位传感器(4)、阳极碳棒(5)、阴极碳棒(6)、冷凝罐(10)、活性碳罐(11)、氧化处置设备(12)、测温电阻传感器(13)和土壤pH检测传感器(16)。/n所述自动化控制箱(2)连接直流调压电源(1)，控制其电压输出。所述直流调压电源(1)的正极输出连接阳极碳棒(5)，阴极输出连接阴极碳棒(6)。/n所述测温电阻传感器(13)、氧化还原电位传感器(4)和土壤pH检测传感器(16)，均插入在两极碳棒的土壤中，把采集到的土壤数据反馈到自动化控制箱(2)，完成对土壤情况的实时监测显示。/n所述抽提井(3)将修复过程中土壤内部散逸的气相污染物抽提至冷凝罐(10)，通过冷凝预处理，冷凝后的污染液体进入氧化处置设备(12)进行氧化处理，达到标准后排放。未冷凝成液相的污染气体通入活性炭罐(11)中进行吸附处理，达到标准后排放。/n

【技术特征摘要】
1.一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述装置包括直流调压电源(1)、自动化控制箱(2)、抽提井(3)、氧化还原电位传感器(4)、阳极碳棒(5)、阴极碳棒(6)、冷凝罐(10)、活性碳罐(11)、氧化处置设备(12)、测温电阻传感器(13)和土壤pH检测传感器(16)。
所述自动化控制箱(2)连接直流调压电源(1)，控制其电压输出。所述直流调压电源(1)的正极输出连接阳极碳棒(5)，阴极输出连接阴极碳棒(6)。
所述测温电阻传感器(13)、氧化还原电位传感器(4)和土壤pH检测传感器(16)，均插入在两极碳棒的土壤中，把采集到的土壤数据反馈到自动化控制箱(2)，完成对土壤情况的实时监测显示。
所述抽提井(3)将修复过程中土壤内部散逸的气相污染物抽提至冷凝罐(10)，通过冷凝预处理，冷凝后的污染液体进入氧化处置设备(12)进行氧化处理，达到标准后排放。未冷凝成液相的污染气体通入活性炭罐(11)中进行吸附处理，达到标准后排放。


2.根据权利要求1所述的一种电阻加热强化化学氧化修复污染土壤的装置其特征在于，所述阳极碳棒(5)、阴极碳棒(6)插入污染土壤后，在两个碳棒电极外包裹一层湿润的膨润土(7)作为保护电阻。


3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦文涛，詹明秀，邬刘涛，籍龙杰，王世玉，陈芒，田青山，张晨琛，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11