一种一体化修复土壤和地下水污染装置的制作方法

本发明属于土壤及地下水修复领域，尤其是涉及一种一体化修复土壤和地下水污染装置。

背景技术：

原位热脱附技术的原理是通过加热升高污染区域的温度，改变土壤和地下水中污染物的物化性质(蒸汽压及溶解度增加，粘度、表面张力、亨利系数及土水分配系数减小)，增加气相或者液相中污染物的浓度，使土壤表层的污染物挥发出来，同时能够以抽吸的方式将土壤深层污染物抽出到地面处理。

原位热脱附技术能高效处理有机物污染地块，如焦化厂、钢铁厂、煤制气厂、农药厂等重污染工业场地，可处理的污染物包括pops、svocs、vocs、pahs、农药、二噁英等。对挥发性有刺激性气味的混合多种有机物效果显著。

而电动力学修复技术属于重金属污染的土壤修复技术，具体方法为：把电极插入受污染的土壤并通入直流电，土壤中的污染物质在外加电场作用下通过电渗析、电迁移、电泳三种方式定向移动，使污染物富集在电极区附近，并最终通过电镀、共沉淀、抽取电极附近的污染水以及使用离子交换树脂等处理方式集中处理或者分离达到污染治理的目的。

总之，原位热脱附技术是通过加热土壤，使土壤中的有机污染物挥发或分解，从而去除；而电动力学修复技术常用于处理水体和土壤中重金属污染，旨在利用电化学原理提升污染物的迁移能力，将污染物聚集处理。

现有技术中，原位热脱附技术大多是对两个导电体接通交流电，两个导电体之间的土壤具有电阻，利用焦耳定律加热土壤，但是，由于尖端效应，大量的电荷会聚集于导电体的端部，存在端部过度加热的情况，功耗损失大，加热区域分布不均匀，而且，电阻热脱附技术只能修复有机物污染，针对的污染物种类单一；另外，电动力学修复技术虽然也能够电解部分有机污染物，但应用规模较小。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种一体化修复土壤和地下水污染装置，以缓解上述的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种一体化修复土壤和地下水污染装置，包括电极层、石墨填充层、补水管、整流器及稳压电源；所述电极层为竖直设置且内部中空的壳状结构，所述石墨填充层包围于所述电极层的外侧，所述电极层的外表面设有多个电极管；所述补水管的一端位于所述电极层的内部，所述补水管的另一端位于外界环境中，所述电极层的侧壁开设有与其内部连通的渗水孔；所述整流器的输入端与所述石墨填充层的底部电性连接，所述整流器的输出端与所述稳压电源的输入端电性连接，所述稳压电源具有正极输出端和负极输出端。

进一步地，还包括隔离层和抽吸管；所述隔离层固定于所述电极层的内部，且所述隔离层将所述电极层的内部空间划分为上层空间和下层空间；所述补水管的一端位于所述上层空间的内部；所述抽吸管的一端位于所述下层空间的内部，所述抽吸管的另一端位于外界环境中；所述渗水孔与所述上层空间连通；所述电极层开设有与其下层空间连通的渗液孔。

进一步地，还包括绝缘层；所述石墨填充层的顶部具有开口，所述绝缘层设于所述电极层的顶部。

进一步地，所述绝缘层为具有内螺纹的盖状结构，且所述绝缘层与所述电极层的顶部的外表面螺纹连接。

进一步地，还包括保温层，所述保温层设于所述绝缘层的顶部。

进一步地，所述保温层为铺设在所述绝缘层的上表面的膨润土层。

进一步地，还包括第一电极板和第二电极板；所述第一电极板与所述稳压电源的正极输出端电性连接，所述第二电极板与所述稳压电源的负极输出端电性连接。

进一步地，还包括支架，所述支架与所述石墨填充层的底部固定连接；所述支架具有承托面，所述整流器和所述稳压电源设置于所述支架的承托面上。

进一步地，所述支架还具有防护部，所述防护部开设有过滤孔，所述防护部包围于所述第一电极板和所述第二电极板的外侧。

进一步地，所述电极层的顶部设有供电接线端子。

相对于现有技术，本发明所述的一种一体化修复土壤和地下水污染装置具有以下优势：

本发明提供了一种一体化修复土壤和地下水污染装置，包括电极层、石墨填充层、补水管、整流器及稳压电源；所述电极层为竖直设置且内部中空的壳状结构，所述石墨填充层包围于所述电极层的外侧，且所述石墨填充层的顶部开口；所述补水管的一端位于所述电极层的内部，所述补水管的另一端位于外界环境中，所述电极层的侧壁开设有与其内部连通的渗水孔；所述整流器的输入端与所述石墨填充层的底部电性连接，所述整流器的输出端与所述稳压电源的输入端电性连接，所述稳压电源具有正极输出端和负极输出端。

本发明将原位热脱附技术和电动力学修复技术相结合，既能够去除土壤中的有机污染物，同时也能够处理土壤中的重金属污染物，而且电动力学修复技术的组件还能够利用原位热脱附技术组件的端部聚集电荷，减小功耗损失。

另外，本发明方案精简巧妙，装置成本较低，土壤修复效果较好，适合大力推广使用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种一体化修复土壤和地下水污染装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

1-电极层；101-渗水孔；102-渗液孔；2-石墨填充层；3-补水管；4-整流器；5-稳压电源；6-隔离层；7-抽吸管；8-绝缘层；9-保温层；10-第一电极板；11-第二电极板；12-支架；13-供电接线端子；14-电缆；15-抽水泵；16-检测装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明提供了一种一体化修复土壤和地下水污染装置，包括电极层1、石墨填充层2、补水管3、整流器4及稳压电源5；所述电极层1为竖直设置且内部中空的壳状结构，所述石墨填充层2包围于所述电极层1的外侧，所述电极层1的外表面设有多个电极管；所述补水管3的一端位于所述电极层1的内部，所述补水管3的另一端位于外界环境中，所述电极层1的侧壁开设有与其内部连通的渗水孔101；所述整流器4的输入端与所述石墨填充层2的底部电性连接，所述整流器4的输出端与所述稳压电源5的输入端电性连接，所述稳压电源5具有正极输出端和负极输出端。

具体地，本修复装置整体预埋于被污染的土壤中，其中，上半部分的电极层1、石墨填充层2和补水管3利用了原位热脱附技术，下半部分的整流器4和稳压电源5利用了电动力学修复技术。

更为具体地，电极层1的顶部接入交流电，电极层1上每相邻两个电极管之间的土壤形成电阻，根据焦耳定律会产生巨大的热量，从而加热土壤，使土壤表层的有机污染物挥发；供水源与补水管3连接，并间歇性地对电极层1内供水，水流自电极层1的渗水孔101渗透到土壤中，使周围的土壤均含有一定量的水分，便于形成回路，加热土壤；石墨填充层2混合着土壤包裹于电极层1的外侧，既能增加土壤的导电性能，而且能够便于水相的渗透。

另外，整流器4设于石墨填充层2的底部，并将聚集在此的交流电转化为直流电，并传送给稳压电源5储存，稳压电源5的正极和负极还能够放电，对重金属污染物进行电离，使其富集于稳压电源5的电极附近，方便后续处理。

本发明将原位热脱附技术和电动力学修复技术相结合，既能够去除土壤中的有机污染物，同时也能够处理土壤中的重金属污染物。

而且，电动力学修复技术的组件还能够合理利用原位热脱附技术组件的端部聚集电荷，减小功耗损失。

另外，本发明方案精简巧妙，装置成本较低，土壤修复效果较好，适合大力推广使用。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，还包括隔离层6和抽吸管7；所述隔离层6固定于所述电极层1的内部，且所述隔离层6将所述电极层1的内部空间划分为上层空间和下层空间；所述补水管3的一端位于所述上层空间的内部；所述抽吸管7的一端位于所述下层空间的内部，所述抽吸管7的另一端位于外界环境中；所述渗水孔101与所述上层空间连通；所述电极层1开设有与其下层空间连通的渗液孔102。

具体地，抽水泵15与抽吸管7连接，土壤里中层或者深层的有机污染物在被加热后，变为气相或者液相，自渗液孔102渗透至电极层1内，再由抽吸管7抽提至外界环境，经过废物处理装置处理，再经检测装置16检测合格后排放。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，还包括绝缘层8；所述石墨填充层2的顶部具有开口，所述绝缘层8设于所述电极层1的顶部。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述绝缘层8为具有内螺纹的盖状结构，且所述绝缘层8与所述电极层1的顶部的外表面螺纹连接。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，还包括保温层9，所述保温层9设于所述绝缘层8的顶部。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述保温层9为铺设在所述绝缘层8的上表面的膨润土层。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，还包括第一电极板10和第二电极板11；所述第一电极板10与所述稳压电源5的正极输出端电性连接，所述第二电极板11与所述稳压电源5的负极输出端电性连接。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，还包括支架12，所述支架12与所述石墨填充层2的底部固定连接；所述支架12具有承托面，所述整流器4和所述稳压电源5设置于所述支架12的承托面上。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述支架12还具有防护部，所述防护部开设有过滤孔，所述防护部包围于所述第一电极板10和所述第二电极板11的外侧。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述电极层1的顶部设有供电接线端子13。

具体地，供电接线端子13可以为铜制焊接口，方便连接电缆14，引入交流电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。