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专利号: 2017108801976
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 固体废物的处理;被污染土壤的再生〔3,6〕
更新日期:2024-06-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种重金属污染土壤修复系统,其特征在于:包括植物种植层(1)、电源(2)、平置阳极(3)、平置阴极(4)和电解液循环装置;

所述的植物种植层(1)设置在待修复土壤地块的上表面,植物种植层由当地土壤和粪便按体积比1:1混合制成,植物种植层(1)的厚度为20~50cm,植物种植层选种的植物对重金属具有超富集能力;

所述电源(2)为直流电源,电源(2)的正极通过导线与平置阳极(3)相连,负极通过导线与平置阴极(4)相连;

所述平置阳极(3)采用石墨或金属材料制成,平置阳极(3)的形状为圆柱形或长方体形状;平置阳极(3)的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定;平置阳极(3)工作时位于植物种植层的底部;平置阳极(3)设有若干根,相互之间在空间呈平行状态;

所述平置阴极(4)采用石墨或金属材料制成,平置阴极(4)的形状为圆柱形或长方体形状;平置阴极(4)的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定;平置阴极(4)工作时埋入土壤的深度实验决定;平置阴极(4)工作时水平放置并与平置阳极在空间呈平行状态;平置阴极设有若干根,相互之间在空间呈平行状态;

所述电解液循环装置包括电解液渗滤器(5)、电解液收集器(6)、电解液前置泵、电解液离子交换滤塔(7)、电解液储存罐和电解液后置泵;

所述电解液渗滤器(5)采用PV塑料管或不锈钢管制成,直径为20~50mm,电解液渗滤器的PV塑料管或不锈钢管上设有若干开口朝下的渗滤口,电解液渗滤器的PV塑料管或不锈钢管平行设置或采用同心圆设置,相互之间通过管道连接;所述电解液渗滤器(5)设置在植物种植层中下部;

所述电解液收集器(6)采用PV塑料管或不锈钢管制成,直径为50~100mm,电解液收集器的PV塑料管或不锈钢管上设有若干开口朝向任意方向的收集口;电解液收集器的PV塑料管或不锈钢管设有若干根,相互之间在空间呈平行状态,若干根电解液收集器的PV塑料管或不锈钢管通过管道连接;

所述电解液前置泵的一端通过管道连接电解液收集器(6),电解液前置泵的另一端通过管道连接电解液离子交换滤塔的进水管(7-2);

所述电解液离子交换滤塔(7)包括顶盖(7-1)、进水管(7-2)、布水管(7-3)、离子交换滤料(7-4)、离子交换滤料支撑架(7-5)、进风口(7-6)和出水管(7-7);电解液离子交换滤塔(7)采用多层设置,最顶部设有顶盖(7-1),顶盖与塔体之间留有出风口;顶盖下面设有电解液离子交换滤塔的进水管(7-2),进水管的一端连接电解液前置泵,进水管的另一端连接布水管(7-3);布水管安置在最上面一层的离子交换滤料上部;离子交换滤料放置在离子交换滤料支撑架(7-5)上,从上层到下层,离子交换滤料的粒径逐渐变小;离子交换滤料支撑架设计成倒梯形抽屉式,便于观察和更换离子交换滤料(7-4),当该层离子交换滤料堵塞严重,滤速很低时,需把该层离子交换滤料抽出更换;电解液离子交换滤塔的底部设有进风口(7-6)和出水管(7-7);

电解液离子交换滤塔的出水管(7-7)连通电解液储存罐;

所述电解液储存罐设有电解液添减装置;

所述电解液后置泵的一端通过管道连通电解液储存罐,电解液后置泵的另一端通过管道连通电解液渗滤器(5);

进一步的,所述的电解液为磷酸二氢钾溶液;

进一步的,所述的离子交换滤料根据重金属的种类采用不同的离子交换树脂。

2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复系统,其特征在于:采用上述一种重金属污染土壤修复系统进行土壤修复的步骤如下:①在污染的土壤中开挖若干平行的沟渠,沟渠的深度与土壤污染的深度相同,在沟渠的底部安置电解液收集器(6),在电解液收集器(6)上部安置平置阴极(4);

②在污染的土壤地块上部安置若干平置阳极(3),平置阳极(3)和平置阴极(4)在空间呈平行状态;在平置阳极(3)上部安置电解液渗滤器(5);

③填充植物种植层(1),植物种植层(1)选种对重金属具有超富集能力的植物;

④电解液渗滤器(5)渗出电解液,土壤中的重金属离子,在电场力的作用下向平置阴极(4)迁移,电解液在重力的作用下流向电解液收集器(6),对污染土壤产生淋滤作用,土壤中的重金属离子转移到电解液中;

⑤电解液收集器(6)中的电解液在电解液前置泵的作用下通过电解液离子交换滤塔的进水管(7-2)和电解液离子交换滤塔的布水管(7-3)进入电解液离子交换滤塔(7),离子交换滤料(7-4)与电解液发生交换反应,重金属离子被交换到离子交换滤料中,同时离子交换滤料(7-4)对电解液进行过滤,电解液离子交换滤塔处理后的电解液进入电解液储存罐;

⑥电解液添减装置根据电解液液面的高低添加或排放电解液,电解液储存罐中的电解液在电解液后置泵的作用下进入电解液渗滤器(5),循环利用;

⑦离子交换滤料饱和后需进行更换、再生;

⑧土壤中的重金属离子被植物种植层(1)种植的超富集植物吸收,从而从土壤中去除。