[发明专利]污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及污染土壤的电动修复方法，尤其是污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置。

背景技术

污染土壤的电动修复技术（Electrokinetic remediation)是20世纪90年代兴起的一门绿色修复技术。对重金属污染土壤的修复，其基本原理是在土壤/场地中施加直流电，使两电极之间形成直流电场，驱动重金属离子沿电场方向迁移，从而将污染物富集至阴极区，然后再通过电沉积、离子交换等方法予以分离，进而达到修复目标。对有机污染土壤的修复，其机理则比较复杂，主要是利用电场产生的各种电动效应和电化学反应，或增强土壤中污染物的生物可利用性；或加快有机污染物的氧化进程；或改善功能微生物的代谢条件；或提供生物-化学反应所需的外部参数，如适宜的温度、氧气、pH和传质环境；通过加热和电场相结合的方法是一种修复方法：利用土壤自身的电阻，在外部施加电压的情况下，使得土壤发热，进而使原本固态或液态的有机污染物受热而转化为气态，辅以真空抽出系统，将气化后的有机污染物抽出地面加以处理，以达到修复污染土壤的目的。

污染土壤的原位修复是重要的修复方法，其工程的工作量较少，成本较低，如中国专利申请CN200380111029.7污染土壤的电增强的原位修复，在土壤的原位电动修复期间,使用由位于土壤中的电极产生的电场除去通过土壤的污染物、络合剂、化学试剂和/或营养物,或者加热土壤。通过对电极上的电压和/或通过电极的电流的控制来防止电极堵塞问题,降低不必要的功耗和/或防止沸腾。一方面(电动修复和电加热),如果由从电极到土壤中的电阻的增加,检测到发生了堵塞和/或沸腾,临时阶跃降低通过所选电极的电流。优选地,使用土壤中的探测电极除去土壤电阻率变化对所述检测的影响。另一方面(电动(生物)栅栏/筛网(SCREEN)),根据测量的地下水流速变化改变电压或电流,以至于所述方法在最小的功耗下保持有效。再另一方面(电动植物修复),通过测量累积电流来定时电流的极性反转。

此外，电场的复合修复还可以见：修复匀强电场和微生物联合修复石油污染土壤的实验研究，黄延林《西安建筑科技大学学报：自然科学版》2006年第6期，实验表明，经过54d的降解，加菌土样在施加电场条件下石油降解率达到91％，比不加电场土样的降解率79％提高12％，并且在降解初期电场促进了菌剂的生物修复作用，到降解后期，促进作用不明显。分析表明，土壤中的直链饱和烃基本被去除，得出适宜的施加电场条件为辐照时间为10min，电场强度为300V·m^-1，土壤中石油去除率变化与微生物脱氢酶变化趋势基本一致，表明外加电场刺激了微生物脱氢酶的分泌，对石油污染土壤的生物修复具有积极的促进作用。

完全对称电场对电动-微生物修复石油污染土壤的影响李婷婷《环境科学研究》2010年10期，针对石油这种非极性复杂有机污染物难以去除的特点。以含油量为50mg/g的石油污染土壤为研究对象，运用行/列循环切换方式,每5min切换一次电极极性,建立空间和场强上完全对称的电场，旨在研究完全对称电场条件下电动-微生物联合修复对石油污染物去除率的影响，对土壤有效氮、有效磷、有效钾等营养物含量以及降解菌数量在电场作用下的变化进行比较.结果表明，1V/cm的电压梯度下，土壤中的w(有效氮)、w(有效磷)和w(有效钾)分别为初始值的1.3、1.6和1.2倍；同时，在电场作用和电极极性切换条件下，土壤的pH为6.3±0.2，温度升高2～3℃，石油降解菌的数量增加，当处理时间为20d时,降解菌数量最大值达2.3×109CFU/mL，进而提高了石油的去除率.烷烃在电动处理下降解速率加快，60d烷烃去除率达到15.73%，经过60d的电动-微生物修复，石油去除率达到33.42%，是对照组的2.4倍。

重金属污染土壤的脉冲电泳原位修复研究，对常规恒流直流电源与单向脉冲电源用于重金属污染土壤的修复。

由于现有各种电极棒电极在二维截面是点或线型电极，电极间的电场分布呈仿锤形，很难形成均匀电场，即使有栅栏状或矩阵分布仍不能解决电场分布的真正均匀的问题。因此难以完成上述背景技术要求的相对均匀电场的电动修复污染土壤等问题，通过加热和电场相结合的方法的土壤修复效果也不好。

发明内容

本发明目的是，提出一种污染土壤电动修复均匀电场获得方法与装置，克服现有技术的阳极易酸化腐蚀、电场效率偏低的缺点。获得的均匀电场使得现有各类性质的土壤电动修复方案得以有效实现。尤其加热和电场相结合的修复方法能够顺利实现，并具有修复成本降低和效率提高上的巨大进步。