[发明专利]重金属污染土壤的电动修复装置及电动修复方法

说明书

本发明公开了一种重金属污染土壤的电动修复装置及电动修复方法。该电动修复装置包括电源和本体，本体内依次设置有阳极区、脱毒区和阴极区，阳极区与脱毒区之间设有滤板，脱毒区与阴极区之间设有复合滤板，阳极区与电源的正极相连，阴极区与电源的负极相连，阳极区由阳极区极板和营养液组成，阴极区由阴极区极板和缓冲液组成，复合滤板由负载活性炭的滤纸和多孔烧结玻璃叠放组成，电源为可编程直流电源，电压为方波脉冲电压。电动修复方法包括将预处理后的重金属污染土壤置于电动修复装置中进行修复。本发明的电动修复装置及方法具有可解决碱性带迁移问题、提高修复效率、减少土壤营养流失、降低电能消耗等优点。

技术领域

本发明属于土壤治理领域，涉及一种重金属污染土壤的治理装置及治理方法，具体涉及一种重金属污染土壤的电动修复装置及电动修复方法。

背景技术

据中国地质调查局发布的《中国耕地地球化学调查报告(2015)》显示，我国有3488万亩重金属中-重度污染的耕地，以及覆盖面积达7899万亩的轻微-轻度污染或超标的耕地，污染或超标耕地主要分布在南方的湘鄂皖赣区、闽粤琼区和西南区。土壤中的重金属不仅导致农作物产量和质量下降，同时可被农作物富集并通过食物链危害人类的健康，例如含镉大米等。

鉴于当前我国土壤重金属污染的危害性，国务院于2016年5月28日出台了《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)。“土十条”提出到2020年，受污染耕地安全利用率达到90％左右，污染地块安全利用率达到90％以上。“土十条”的发布对受重金属污染土壤的修复技术提出了强大的市场需求。

针对土壤重金属污染，目前相关修复技术的研究主要包括诸如化学萃取、固定化、施加改良剂、植物修复、微生物修复、电动力等技术。其中，电动修复技术是近十年来发展起来的一种颇具潜力的新型土壤修复技术，由于其操作简单、修复时间短、效率高等特点，受到了国内外研究者的广泛关注。

但是，现有的电动修复技术在市场化应用方面还存在一些限制因素，主要表现在如下几个方面：

1)阴极碱性带向阳极迁移，导致重金属沉淀而无法迁出。pH控制着土壤溶液中离子的吸附与解吸、沉淀与溶解等。在电场作用下，阴极产生的OH^-将沿着土柱向阳极方向移动，形成阴极碱性带，而带正电的重金属离子向阴极方向移动。这样重金属离子将与OH^-在土柱中某点相遇，并生成重金属沉淀，导致重金属无法迁出，还可能堵塞土壤微孔，致使土壤电导降低，修复效率下降。

2)电动过程不具选择性，导致土壤营养贫瘠化。电动修复主要靠电场作为驱动力，带正电荷的阳离子在电场作用下往阴极迁移，由于电场不具选择性，土壤中K⁺等营养元素同时也往阴极迁移出来；此外，土壤中N、P等营养元素也会随着重金属去除而流失，最终导致土壤营养贫瘠化。

3)电能消耗量大，修复费用高昂。目前电动修复普遍采用直流电的供电模式。研究表明传统电动修复1m³污染土壤约消耗40kwh的电力，而整个处理费用约相当于10倍电力的花费，即处理1t的污染土壤约需花费400元，而常规的方法处理1t污染土壤的费用仅为250元左右。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可解决碱性带迁移问题、提高修复效率、减少土壤营养流失、降低电能消耗的重金属污染土壤的电动修复装置及电动修复方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种重金属污染土壤的电动修复装置，所述电动修复装置包括电源和本体，所述本体内依次设置有阳极区、脱毒区和阴极区，所述阳极区与所述脱毒区之间设有滤板，所述脱毒区与所述阴极区之间设有复合滤板，所述阳极区与电源的正极相连，所述阴极区与电源的负极相连；