[發(fā)明專利]一種縱深分層處理重金屬污染土壤的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110010505.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112845559B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解寧;由長(zhǎng)福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B09C1/02
• 分類號(hào): B09C1/02;B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種縱深分層處理重金屬污染土壤的系統(tǒng)，所述重金屬污染土壤場(chǎng)地縱深分層分為淋洗處理區(qū)和電動(dòng)處理區(qū)，其特征在于，包括電極裝置、添加劑噴淋和收集系統(tǒng)，以及吸附劑環(huán)(9)；

所述電極裝置包括至少一個(gè)陽(yáng)極和至少一個(gè)陰極，以及連接所述陽(yáng)極和陰極的電源(1)；所述陽(yáng)極包括陽(yáng)極絕緣段(6)和陽(yáng)極電極段(10)，所述陽(yáng)極絕緣段內(nèi)埋設(shè)導(dǎo)電材料，能夠連接所述電源(1)與陽(yáng)極電極段(10)形成導(dǎo)電通路；所述陰極包括陰極絕緣段(4)和陰極電極段(11)，所述陰極絕緣段內(nèi)埋設(shè)導(dǎo)電材料，能夠連通所述電源(1)與陰極電極段(11)形成導(dǎo)電通路；所述陽(yáng)極電極段和陰極電極段的長(zhǎng)度等于所述電動(dòng)處理區(qū)深度，所述陽(yáng)極絕緣段和陰極絕緣段的長(zhǎng)度大于等于所述淋洗處理區(qū)深度；

所述添加劑噴淋和收集系統(tǒng)包括添加劑儲(chǔ)罐(8)、噴淋裝置(5)、集液泵(3)、集液罐(2)和集液管，所述添加劑儲(chǔ)罐(8)與所述噴淋裝置(5)相連；所述吸附劑環(huán)(9)環(huán)繞著設(shè)置在所述陰極電極段(11)外；

所述陰極選用空心管狀結(jié)構(gòu)，所述陰極電極段壁面開(kāi)設(shè)有若干通孔，空心管狀的陰極作為集液管；或，所述陰極選用實(shí)心結(jié)構(gòu)，所述集液管設(shè)置在所述陰極與所述吸附劑環(huán)(9)之間；

所述吸附劑環(huán)(9)與所述集液管之間形成吸附劑填充區(qū)，用于裝填吸附劑，所述集液泵(3)入口通入所述集液管下部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱深分層處理重金屬污染土壤的系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑環(huán)(9)與所述陰極電極段(11)等高。

3.一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其使用如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的縱深分層處理重金屬污染土壤的系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)重金屬污染土壤場(chǎng)地的重金屬含量和所需修復(fù)深度，將重金屬污染土壤場(chǎng)地縱深分層分為淋洗處理區(qū)和電動(dòng)處理區(qū)；

根據(jù)淋洗處理區(qū)和電動(dòng)處理區(qū)的深度設(shè)置相應(yīng)深度的電極裝置，使得所述陽(yáng)極電極段和陰極電極段的長(zhǎng)度等于所述電動(dòng)處理區(qū)深度，且所述陽(yáng)極絕緣段和陰極絕緣段的長(zhǎng)度大于等于所述淋洗處理區(qū)深度；

將適量陽(yáng)極和陰極分別固定設(shè)置在所述重金屬污染土壤場(chǎng)地，并使得所述陽(yáng)極絕緣段與陰極絕緣段位于淋洗處理區(qū)的深度范圍，使得所述陽(yáng)極電極段與陰極電極段位于電動(dòng)處理區(qū)的深度范圍；使吸附劑環(huán)(9)環(huán)繞著設(shè)置在所述集液管周圍，使得陰極電極段四周環(huán)繞著形成吸附劑填充區(qū)，所述吸附劑填充區(qū)內(nèi)設(shè)置有吸附劑；使陽(yáng)極與陰極相互對(duì)應(yīng)的與電源連接；

將所述噴淋裝置設(shè)置在淋洗處理區(qū)的表面，并使得淋洗處理區(qū)表面均位于所述噴淋裝置(5)的噴淋范圍；使添加劑儲(chǔ)罐(8)中的添加劑溶液通過(guò)噴淋裝置(5)均勻噴淋在重金屬污染土壤場(chǎng)地，添加劑溶液在重金屬污染土壤場(chǎng)地中遷移，形成淋洗處理區(qū)，土壤中的重金屬化合物溶解和/或解吸到添加劑溶液中，形成含有重金屬的淋洗液；在重力作用下，淋洗液帶著重金屬向土壤深處遷移；

所述含有重金屬的淋洗液進(jìn)入土壤深度到達(dá)電動(dòng)處理區(qū)時(shí)，連通電源，在陽(yáng)極和陰極之間形成電場(chǎng)，使得淋洗液中的重金屬在電場(chǎng)作用下向陰極形成定向移動(dòng)；

所述淋洗液通過(guò)吸附劑填充區(qū)時(shí)，淋洗液中的重金屬被吸附劑吸附，殘液進(jìn)入集液管匯集并通過(guò)集液泵(3)抽吸排出，作為回收液收集到集液罐(2)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其特征在于，所述電動(dòng)處理區(qū)電場(chǎng)的強(qiáng)度為0.5～3.0V/cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其特征在于，所述吸附劑包括活性炭、生物質(zhì)半焦、沸石、粉煤灰制多孔材料中的任一種或多種混合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其特征在于，所述添加劑溶液包括檸檬酸、草酸、蘋果酸、酒石酸、乙酸、乙二胺四乙酸中的任一種或多種混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其特征在于，將吸附劑填充區(qū)內(nèi)吸附了重金屬的吸附劑從土壤中收集后進(jìn)行集中處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種縱深分層處理重金屬污染土壤的方法，其特征在于，將重金屬固化劑和/或穩(wěn)定劑注入吸附劑填充區(qū)，使重金屬固定在吸附劑材料內(nèi)，并將固定了重金屬的吸附劑留存于土壤深層。