【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤修复，具体涉及一种利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置及方法。
技术介绍
1、电化学技术是一种应用广泛的修复技术，可通过电迁移、电吸附、电沉积、电解、电化学氧化还原等作用，促进土壤中重金属离子的溶出并吸附在电极表面，最终达到去除重金属的目的。专利cn201910070239.9公开了“一种重金属污染土壤的电化学修复方法”，通过将污染土壤置于电极板之间，在污染土壤表面喷淋活化剂，将电极板进行通电处理，向靠近重金属迁移的电极板区域内的污染土壤中添加氧化钙，可实现快速、高效的去除污染土壤中重金属。专利cn201911305193.0公开了“磁性生物炭快速电修复重金属污染土壤的方法及装置”通过在待修复重金属污染土壤中开挖吸附沟槽并将磁性生物炭铺设于所述吸附沟槽中，然后在吸附沟槽两侧土壤中埋设正电极和负电极，通电并构建修复电场，最后往土壤中浇水开始快速修复。由此，可见这些电化学技术在原位修复重金属污染土壤时，需要充分浸湿土壤，这不仅需要大量淋洗液成本高，而且会导致大量的淋洗废液进入土壤中，引发土壤侵蚀、养分流失以及土壤和地下水污染等环境问题，严重破坏土壤生态环境的稳定性。
2、为此，研发一种可回收淋洗水，高效低成本修复重金属污染的同时，又调节了土壤水分的利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置及方法是非常必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，利用管壁的多孔回收土壤中的过剩水，包括淋洗
2、本专利技术的第二目的在于提供一种利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置的方法，以实现高效低成本淋洗土壤重金属，同时又调节了土壤水分，操作方法简单、方便、快捷。
3、本专利技术的第一目的是这样实现的，包括电源、阳极电极、阴极电极、搅拌叶轮、电机、暗管、导电环、水箱、抽水泵、抽水管、喷淋管和土壤含水率检测仪，所述阳极电极为网状圆柱桶，所述阴极电极为棒状且设于阳极电极内的轴线处，所述搅拌叶轮设于阴极电极上，阴极电极上端伸出至阳极电极外，阴极电极上端与电机的动力输出部之间通过绝缘联轴器连接，阴极电极上部套设有导电环，所述电源正极与阳极电极通过导线电连接，所述电源负极与导电环通过导线电连接，所述暗管包括吸水管、集水支管，沿吸水管长度方向，在吸水管上连接若干个集水支管，暗管位于阳极电极下方，吸水管端部与水箱连通，所述喷淋管位于阳极电极上方，喷淋管设有朝向阳极电极的喷淋头，所述水箱通过抽水管与喷淋管连通，且抽水管装有抽水泵，所述土壤含水率检测仪的检测部布设于阳极电极内。
4、暗管通常是一种埋入土壤中的多孔管道，可以起到收集、导流、调控土壤水分、拦截土壤污染物、调节地下水位和防止土壤侵蚀等多种作用。
5、优选地，所述电源功率200w~500w。
6、优选地，所述阳极电极材料为金属（pt、ti、ir）、金属氧化物（iro2、tio2、pbo2）中的一种或多种，阴极电极材料为碳纳米管、石墨（石墨棒、石墨烯、石墨碳毡）、活性炭纤维中的一种或多种；采用具有高活性位点的电极材料，有利于土壤中重金属离子吸附在电极表面。
7、优选地，所述阳极电极内径为2m~8m，厚度为0.03m~0.05m，所述阴极电极为中空管状结构，内径为0.1m~0.6m，厚度为0.01m~0.03m。
8、优选地，所述吸水管、集水支管均为波纹管，吸水管、集水支管均设有水孔，水孔外设有滤料，滤料使用本领域技术人员熟知的滤水用材料，如天然纤维织物等。
9、优选地，所述吸水管、集水支管分别距离地面0.8m~1.5m，内径0.06m~0.1m，管道坡降1/300~1/800。
10、优选地，所述集水支管与吸水管垂直或非垂直布设，非垂直布设是指锐角斜角连接、不规则布置等方式，只要二者非垂直即可，集水支管有助于增大覆盖面。
11、优选地，所述吸水管与水箱连接处位于箱底之上至少0.15m。
12、喷淋头可选用圆形头，材质塑料。
13、本专利技术的第二目的是这样实现的，所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置的方法，包括以下步骤：
14、s1、吸水管、集水支管收集的水汇聚在水箱中；
15、s2、通过抽水泵将水箱内的水抽出，水通过喷淋管、喷淋头喷淋土壤，同时电机带动阴极电极、搅拌叶轮不断搅拌图土壤；当土壤含水率检测仪检测到土壤含水率达到90%时，打开电源强化土壤中重金属离子的淋出并吸附在阴极电极表面；淋洗废水通过吸水管、集水支管汇聚到水箱中，参与循环淋洗；喷淋速率为3l/min~10l/min；
16、s3、停止淋洗后，回收阴极电极表面重金属，使阴极电极再生。
17、优选地，沿暗管布设走向，分区域埋设阳极电极、阴极电极、喷淋管，并分区域修复污染土壤。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
19、1、本专利技术在重金属污染土壤中埋设暗管收集土壤过剩水，并具有喷淋土壤功能，淋洗水通过暗管回收形成淋洗循环；打开电源，利用电迁移、电吸附、电化学氧化还原和电解等电化学原理，促使重金属离子向阴极电极迁移并在阴极电极表面完成吸附、沉积或还原反应；回收电极表面重金属和土壤淋洗废液，完成重金属污染土壤的高效、低成本的修复；
20、2、本专利技术利用暗管循环电促淋洗修复重金属污染土壤，可快速提升土壤含水率，易于安装，操作简单，修复效率高且对土壤环境危害较低；
21、3、本专利技术中的暗管由集水支管和吸水管组成，支管有助于提升覆盖范围，提高水回收率，可充分回收土壤中的过剩水，包括淋洗废液、地表残留水和土壤中的重力水；
22、4、本专利技术阳极电极采用网状圆柱桶结构，阴极电极采用圆柱桶结构，且阴极电极上套叶轮进行搅拌，可加大土壤与电极表面充分接触面积，有利于土壤中重金属离子的浸出；
23、5、在本专利技术方法中装置可沿暗管走向分区埋设，从而分区域修复污染土壤，实现大范围修复。
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1.一种利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，包括电源（1）、阳极电极（2）、阴极电极（3）、搅拌叶轮（4）、电机（5）、暗管、导电环（8）、水箱（9）、抽水泵（10）、抽水管（11）、喷淋管（12）和土壤含水率检测仪（13），其特征在于所述阳极电极（2）为网状圆柱桶，所述阴极电极（3）为棒状且设于阳极电极（2）内的轴线处，所述搅拌叶轮（4）设于阴极电极（3）上，阴极电极（3）上端伸出至阳极电极（2）外，阴极电极（3）上端与电机（5）的动力输出部之间通过绝缘联轴器连接，阴极电极（3）上部套设有导电环（8），所述电源（1）正极与阳极电极（2）通过导线电连接，所述电源（1）负极与导电环（8）通过导线电连接，所述暗管包括集水管（6）、吸水支管（7），沿集水管（6）长度方向，在集水管（6）上连接若干个吸水支管（7），暗管位于阳极电极（2）下方，集水管（6）端部与水箱（9）连通，所述喷淋管（12）位于阳极电极（2）上方，喷淋管（12）设有朝向阳极电极（2）的喷淋头，所述水箱（9）通过抽水管（11）与喷淋管（12）连通，且抽水管（11）装有抽水泵（10），所述土壤含水率检测仪（13）
2.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述电源（1）功率200W~500W。
3.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述阳极电极（2）材料为金属、金属氧化物中的一种或多种，阴极电极（3）材料为碳纳米管、石墨、活性炭纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述阳极电极（2）内径为2m~8m，厚度为0.03m~0.05m，所述阴极电极（3）为中空管状结构，内径为0.1m~0.6m，厚度为0.01m~0.03m。
5.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述集水管（6）、吸水支管（7）均为波纹管，集水管（6）、吸水支管（7）均设有水孔，水孔外设有滤料。
6.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述集水管（6）、吸水支管（7）分别距离地面0.8m~1.5m，内径0.06m~0.1m，管道坡降1/300~1/800。
7.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述吸水支管（7）与集水管（6）垂直或非垂直布设。
8.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述集水管（6）与水箱（9）连接处位于箱底之上至少0.15m。
9.根据权利要求1~8任一所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于沿暗管布设走向，分区域埋设阳极电极（2）、阴极电极（3）、喷淋管（12），并分区域修复污染土壤。
...【技术特征摘要】
1.一种利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，包括电源（1）、阳极电极（2）、阴极电极（3）、搅拌叶轮（4）、电机（5）、暗管、导电环（8）、水箱（9）、抽水泵（10）、抽水管（11）、喷淋管（12）和土壤含水率检测仪（13），其特征在于所述阳极电极（2）为网状圆柱桶，所述阴极电极（3）为棒状且设于阳极电极（2）内的轴线处，所述搅拌叶轮（4）设于阴极电极（3）上，阴极电极（3）上端伸出至阳极电极（2）外，阴极电极（3）上端与电机（5）的动力输出部之间通过绝缘联轴器连接，阴极电极（3）上部套设有导电环（8），所述电源（1）正极与阳极电极（2）通过导线电连接，所述电源（1）负极与导电环（8）通过导线电连接，所述暗管包括集水管（6）、吸水支管（7），沿集水管（6）长度方向，在集水管（6）上连接若干个吸水支管（7），暗管位于阳极电极（2）下方，集水管（6）端部与水箱（9）连通，所述喷淋管（12）位于阳极电极（2）上方，喷淋管（12）设有朝向阳极电极（2）的喷淋头，所述水箱（9）通过抽水管（11）与喷淋管（12）连通，且抽水管（11）装有抽水泵（10），所述土壤含水率检测仪（13）的检测部布设于阳极电极（2）内。
2.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述电源（1）功率200w~500w。
3.根据权利要求1所述利用暗管循环电促淋洗修复土壤重金属污染的装置，其特征在于所述阳极电极（2）材料为金属、金属氧化物中的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：田森林，王珍珍，李晨，李杰，黄建洪，胡学伟，赵群，宋浩然，崔祥芬，宁平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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