一种修复污染软黏土的装置及其修复方法与流程

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种修复污染软黏土的装置及其修复方法。

背景技术：

在经济发达、人口稠密、工农业生产活动频繁的地区，由于工业生产产生的废弃物无组织的排放或排放系统失效，使其渗入土层，导致土的物理、力学、化学性质发生变化，直接影响工程活动或有害于人类健康、动物繁衍、植物生长。污染土壤不可避免的会遇到软黏土，受到不同类型的污染，如氮磷营养盐污染、重金属污染、有机物污染以及复合污染等。污染软黏土具有含水量高、渗透性低、颗粒细小、比表面积大等特点，重金属等污染物通过离子交换、双电层厚度变化和颗粒之间胶结物的溶解、溶蚀对土体的工程性能产生很大的影响，使土体的密实度和强度进一步减小，同时降低了土颗粒间的胶结力，加快有益矿物的流失。

将污染软黏土经无害化处理后资源化利用，既可保护环境，又可节约资源，是当今国内外研究的热点课题之一。现有的污染软黏土处理技术包括固化法、热干化、焚烧、生物法和电动修复等，固化法是最常用的稳定技术，但当外界环境发生变化时，污染物仍有释放出来并造成环境污染的可能，热干化和焚烧法对土体性质破坏较大、投资成本高，堆肥和生物修复法耗时长。电动修复技术能够使污染物在直流电场作用下发生迁移达到去除的目的，降低污染软黏土后处理带来的环境风险，符合污染软黏土资源化利用的要求。但是，现有污染土电动修复技术通常在室内模型试验中开展研究，是在土体的两端设置电解液室，将电极放入电解液并通过导线与直流电源连接，从而通过电解液达到传导离子的目的。然而，这一室内关于电动修复技术的实施办法很难应用于现场实际工程。因此，电动修复技术亟需进行创新，以实现污染软黏土的现场原位修复。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种修复污染软黏土的装置及其修复方法，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种修复污染软黏土的装置，其特征在于，包括电极室、导电系统和污染物提取系统；

所述电极室设置为单个筒体或由多个筒体嵌套组成，其中，多个筒体嵌套组成的电极室中最外层筒体一端设置有支架盖，所述支架盖上布置有电极孔；

所述导电系统包括多个电极和直流电源，所述电极竖直设置且穿过支架盖的电极孔延伸至电极室的电解液中，所述电极均不与土体直接接触；

所述污染物提取系统包括储液瓶、蠕动泵和污染物净化器；所述储液瓶通过软管连接蠕动泵或污染物净化器，所述蠕动泵或污染物净化器通过软管连接电极室。

在本发明进一步的实施例中，所述支架盖上设置有软管孔，所述软管一端通过支架盖上的软管孔进入电极室，另一端与蠕动泵、污染物净化器或储液瓶进行连接。

在本发明进一步的实施例中，单个筒体的所述电极室的一侧设置上嘴，所述软管的一端通过上嘴连接电极室，另一端与蠕动泵、污染物净化器或储液瓶进行连接。

在本发明进一步的实施例中，所述电极室至少包括最内层筒体和最外层筒体，其中，最内层筒体的高度是其他层筒体高度的1.2-1.5倍，所述电极室可通过提拉使嵌套的各筒体依次展开，展开后的相邻两筒体通过端部的卡扣进行固定连接。

在本发明进一步的实施例中，所述支架盖具有内螺纹可与电极室最外层筒体端口的外螺纹进行连接，所述支架盖上的电极孔由4根骨架支撑。

在本发明进一步的实施例中，所述电极通过支架盖固定于电极室内，场地内的所述电极可呈矩形、环形或梅花形形式进行布置。

在本发明进一步的实施例中，所述电极室内设置有水位传感器，所述水位传感器用于监测电极室水位并将水位信号发送给控制器，所述水位传感器和控制器配合用于控制蠕动泵与污染净化器自动运行。

本发明的实施例还提供一种采用修复污染软黏土装置进行修复污染软黏土的方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、按设计要求将电极室超出其他筒体长度部分的最内层筒体垂直压入污染软黏土中，将洗净砂投入电极室底部3～5cm厚；

s2、将支架盖与电极室最外层筒体端口进行螺接，电极通过支架盖的电极孔送入电极室，电极不与电极室内的土体接触，通过调整支架盖的骨架将电极固定于电极室的中轴线，按要求将电极与直流电源通过导线连接；

s3、将软管一端通过支架盖的软管孔送入电极室预定位置，按设计要求向电极室注入电解液到所需刻度，开启直流电源进行通电，污染软黏土进行修复；若水位传感器所监测到电极室内水位高于所设定值，按污染物的种类，将电极室的软管与蠕动泵或污染物净化器连接，并控制其运行，当污染物净化器中的污染物含量较低时，通过污染物净化器回收电极室内的电解液；

s4、向上提拉嵌套筒体的从内向外数的第二层筒体，使其底部与最内层筒体的上端口通过卡扣连接固定，采用人工或机械下压电极室，采用上述方法对更深一层的污染软黏土进行修复；

s5、重复上述污染软黏土修复处理步骤，最终实现污染软黏土的治理。

进一步的，所述步骤s2电极与直流电源的连接方式，依据电极的布置形式将不同阵列的电极分别用导线连接，再与直流电源的正极或负极交替连接，以实现循环递进式通电。

进一步的，所述步骤s3采用的电解液为有助于污染物析出的化学试剂，所述化学试剂包括小分子有机酸、表面活性剂和络合剂

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明的修复污染软黏土的装置其核心为电极室，通过嵌套的多个筒体或单个筒体、支架盖、导电系统和污染物提取系统，通过在电极室内添加含有有助于污染物析出的化学试剂的电解液并通过导电系统通电进行修复，实现污染软黏土的修复治理，解决现有污染土电动修复技术停留于室内试验研究，难以应用于现场实际工程的难题，有助于促进基础研究成果走向应用。本发明采用嵌套筒体组成的电极室，通过置于地表以上的电极并不断向污染软黏土中增设深度，提高污染软黏土的修复效率。此外，本发明结构简单，操作方便，可以自动定时停机、启动和定时定量的调整电解液体积，提高工作效率，更加智能。

附图说明

图1是本发明的实施例1中修复污染软黏土的示意图。

图2是本发明的实施例1中电极室初始结构示意图。

图3是本发明的实施例1中电极室提拉后的结构示意图。

图4是本发明的实施例1中电极室俯视结构示意图。

图5是本发明的实施例1中支架盖结构示意图。

图6是本发明的实施例2中修复污染软黏土采用单个筒体电极室的示意图。

图7是本发明的实施例2中单个筒体电极室结构示意图。

图8是本发明采用循环递进修复污染软黏土方式的示意图。

图9是本发明采用循环递进修复污染软黏土方式的俯视图。

附图标记说明：1、直流电源；2、污染软黏土；3、电极室；4、导线；5、洗净砂；6、电解液；7、未通电电极；8、通电阳极；9、通电阴极；10、通电方式；11、蠕动泵；12、储液瓶；13、软管；14、污染物净化器；15、支架盖；16、电极孔；17、软管孔；18、刻度线；19、上嘴；20、最内层筒体；21、最外层筒体。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”应作为广义理解，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1至图5所示，一种修复污染软黏土的装置，包括若干个筒体嵌套组成的电极室3，其中，最外层筒体21的一端螺接有支架盖15，所述支架盖15上布置有电极孔16和软管孔17，便于将所述未通电电极7、通电阳极8、通电阴极9和软管13送入电极室3，并通过可伸缩的骨架将电极固定，电极通过导线4与直流电源1连接，通过蠕动泵11、污染物净化器14、软管13、储液瓶12和水位传感器向电极室3内注入或吸出电解液6，电极置于电极室3的电解液6中，不与污染软黏土2直接接触。

电极室3的最内层筒体20高度是其他筒体高度的1.2∽1.5倍，能够通过提拉使各筒体依次展开，展开后相邻两筒体通过端部的卡扣固定连接。电极室3可呈矩形、环形、梅花形等形式进行布置。

在进一步实施例中，电极室3为pvc材质，即使在高温炎热的夏天工作，非常耐热，主管的稳定性，不易被硫、碱腐蚀，而且该材质便于加工，降低了制造成品。软管13为弹力好、韧性强的pu管。

在进一步的实施例中，所述最内层筒体的内径为100～200mm，壁厚为0.2～2mm；所述软管13的内径为10～40mm，壁厚为0.1～2mm。

实施例2

如图6和图7所示，实施例2相对于实施例1的不同之处在于，电极室3为单个筒体时，筒体的一端可设置上嘴19，通过上嘴19与软管13将电极室3与蠕动泵11、污染物净化器14连接。

运用本发明实施例1的修复污染软黏土的装置进行修复污染软黏土，具体包括以下步骤：

(1)按设计要求将电极室3超出其他筒体长度部分的最内层筒体20垂直压入污染软黏土2中，将洗净砂5投入电极室3底部3～5cm厚。

(2)将支架盖15与电极室3最外层筒体21端口进行螺接，电极通过支架盖15的电极孔16送入电极室3，电极不与电极室3内的土体接触，通过调整支架盖15的骨架将电极固定于电极室3的中轴线，按要求将电极与直流电源1通过导线4连接。

(3)将软管13一端通过支架盖15的软管孔17送入电极室3预定位置，按设计要求向电极室3注入电解液6到某一刻度线18，开启直流电源1进行通电，污染软黏土进行修复；若水位传感器所监测到电极室3内水位高于所设定值，按污染物的种类，将电极室3的软管13与蠕动泵11或污染物净化器14连接，并由控制器控制蠕动泵11或污染物净化器14运行，当污染物净化器14中的污染物含量较低时，通过污染物净化器14回收电极室3内的电解液6，若污染物含量高出净化器承受能力时，可以排出至特定收集处理装置中，不作为本发明的保护范围，在此不做赘述。

(4)向上提拉嵌套筒体的从内向外数的第二层筒体，使其底部与最内层筒体的上端口通过卡扣连接固定，采用人工或机械下压电极室，采用上述方法对更深一层的污染软黏土进行修复；在该实施例中，电极室至少包括最内层筒体、第二层筒体和最外层筒体。

(5)重复上述污染软黏土修复处理步骤，最终实现污染软黏土的治理。

所述步骤(3)采用的电解液为有助于污染物析出的化学试剂，如小分子有机酸、表面活性剂和络合剂等。当阳极电极所对应的电极室3的水位降至某一位置，水位传感器将信号传给控制器，控制器控制蠕动泵11工作，使其通过储液瓶12向电极室3加入电解液6，当阴极所对应的电极室3的电解液超过某一位置，水位传感器将信号传给控制器，控制器控制污染物净化器14工作，使其将电极室3内的液体通过软管13吸出净化后排入储液瓶12，在本实施例中，该污染物净化器14具有泵的功能，可将电极室3内的液体泵入储液瓶12。

所述步骤(2)电极的通电方式实施例如图8和图9所示，电极及电极室3呈环形布置，当电极环数为3环时，首先将连接中环和内环电极的导线分别与直流电源1的正极和负极连接，达到预定通电时间后，切断电源；再将外环和中环电极分别与直流电源1的正负极连接，达到预定通电时间后，切断电源；重复上述两步骤，如此循环通电，通电方式10如图中箭头指向所示。当电极环数为4环时，与上述方法相同，将各环电极由内向外与直流电源连接，进行循环通电。当电极环数为5环时，类似地循环递进通电，其中最内两环和最外两环电极可同时通电。

通过上述实施例，本发明采用嵌套筒体组成的电极室，通过置于地表以上的电极并不断向污染软黏土中增设深度，提高污染软黏土的修复效率，解决现有污染土电动修复技术停留于室内试验研究，难以应用于现场实际工程的难题，有助于促进基础研究成果走向应用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。