[发明专利]一种雨水浸泡与电动力联合的原位土壤修复装置与方法

说明书

本发明公开一种雨水浸泡与电动力联合的原位土壤修复方法与装置，通过构建雨水收集池；将雨水收集池的雨水引入待修复区域土壤；对待修复区域的土壤进行浸泡；判断所述待修复区域的土壤的浸出液电导率均值和标准差是否均大于预设阈值，得到第一判断结果；当第一判断结果表示否时，将待修复土壤中的水抽至处理池；启动在待修复区域土壤的两侧布置电极的直流电源，对待修复土壤进行修复。采用本申请中的土壤修复方法，能够显著降低土壤中离子总浓度，包括非污染物离子、污染物离子，提高修复电流利用率，缩短电动力修复时间，同时可以有效减少聚焦现象发生，提高修复效果。

技术领域

本发明涉及受污染土壤的电动力原位修复领域，特别是涉及一种雨水浸泡与电动力联合的原位土壤修复装置与方法。

背景技术

电动力修复是在污染的土壤的两端加上直流电极，土壤中的污染物在外加电场和电化学的共同作用下发生迁移，使得污染物和土壤分离，达到去除污染物的效果。电动力修复过程中可以使物质发生迁移的有电渗、自由扩散、电泳和离子迁移等作用。在研究中通常将这些复杂的过程定义为相对独立的四个过程(电渗，离子迁移，电泳，电解)进行研究。

电动力修复技术是一种可以从低渗透性土壤中清除有机、无机、放射性污染物的具有广泛应用前景的原位修复技术。该技术成本较低，与其他传统的物理或者化学修复技术相比，修复费用要少得多，所以电动修复技术具有很强的竞争力。但是，电动修复技术不适用于含水率低的土壤，当含水率在百分之十以下时效果变差；当土壤中氯离子含量高时，电解反应同时也会产生副产物氯气等；由于污染土壤的不同位置存在成分差异、导电性分布不均，也可影响修复效果。

电动力土壤修复中的聚焦现象是指目标重金属在电动力修复过程中在某一区域出现聚集，导致浓度升高，形成高浓度或相对高浓度带或点。从土壤中目标重金属污染物浓度的角度看，聚焦带出现的位置与目标重金属污染物浓度的初始分布情况并无直接关系，聚焦现象有时发生在原本离子浓度高的地点，有时发生的原本离子浓度低的地点，这严重影响了土壤电动力修复的整体效果和电流效率，甚至可能导致整个土壤电动力修复工作失败。聚焦位置出现的不确定性和超高浓度也为场地修复后的验收采样和评估工作带来了巨大的困难。此外，聚焦带中目标重金属污染物的移动速度非常缓慢，远远低于在非聚焦带的移动速度，导致整个场地电动修复时间延长数倍、电耗也相应增加数倍。聚焦现象导致的实地修复效果、费用及时间的不稳定性是电动力土壤修复工程实际应用失败的主要原因之一。聚焦现象产生的机理一般认为是由于重金属离子在迁移过程中与OH^-离子或其他阴离子发生反应生成沉淀而逐渐富集，或是在离子浓度高的区域，土壤电压梯度小，当目标污染物离子迁移到该区域时，移动速率显著下降，造成局部富集。

现有技术中利用离子诱导电压阱捕集效应，在阴阳两极之间建造人工高电导土壤带以制造人工聚焦带，将上游的污染物截留在人工聚焦带内，下游的污染物仍然迁移进入电极工作液中去除。富集了污染物的人工聚焦带被挖掘出来采用异位法进行处理和处置。该方法虽然采用了人工聚焦去除重金属污染物，但是在修复过程中，人工高电导土壤中的大量离子进入下游待修复的土壤中，会使得人工高导电带下游土壤(高导电带释放出的离子，其迁移路径上的土壤)修复更加困难，此外，大量添加的离子引入到土壤中，当外加电流不变时，使得作用于污染物离子上的有效电流量减少，修复效率下降。

现有技术中还有利用电压梯度变化预测污染土壤及地下水电动修复过程中聚焦现象的方法和装置，通过将污染土壤分成不同区段，测量电压差，来预测聚焦可能出现的位置。对于实际电动力修复，该技术需要在修复过程中，不断监测电压差，当发现土壤中开始形成聚焦趋势的时候，修复过程已经浪费了大量的人力、物力，且电动力修复后期需要根据预测结果，在聚焦位置重新变更施工方案，大大增加修复费用，而且即便变更施工方案后，也不能有效降低重新形成新的聚焦位置的可能性。