[实用新型]一种依靠植物驱动传质的植物生物电化学原位修复装置

说明书

本实用新型公开了一种依靠植物驱动传质的植物生物电化学原位修复装置，是基于SMES的一种改进。首先，选用碳材料作为阳极和阴极；将SMES系统制成桶状成品装置：将阳极粘在一个高分子聚合物材料管一端，将挺水植物用沙土或其他滤料种植于桶型结构中，阴极置于桶内上附水中；本实用新型可以通过SMES，利用微生物分解沉积物中有机污染物的同时生产电能的效果。利用植物蒸腾吸水作用，带动了有机污染物在沉积物或土壤中的传质运动，利用SMES和植物根际对污染物进行净化。本实用新型运行60天后，对阳极表面有机污染物去除率可达约80％，同时对阳极外2‑10cm的沉积物或土壤的有机物有约55％去除效果；大大提高了SMES对沉积物或土壤的修复能力。

技术领域

本实用新型涉及一种土壤或浅滩湿地、河流湖泊沉积物等水体的生态修复和产能装置。

背景技术

随着我国的城市化工业化建设，城市和工业区土壤或沉积物有机物污染日益严重，农药、多环芳烃、多氯联苯、洗涤剂等有机污染物在工业区土壤中均超标严重。由于土壤有机物污染引起的疾病和环境公害事件屡见不鲜。

土壤或沉积物中的有机污染物可直接被人体摄入，甚至可能在体内积累，影响人体生化和生理反应，从而影响新陈代谢、发育和生殖功能，还可能影响人的智力发育水平，破坏神经系统和内分泌系统。人体内有机污染物可能促进肿瘤的生长，癌症发病率增加。土壤或沉积物有机污染物可直接破坏土壤或沉积物的正常功能，并可通过植物的吸收和食物链的积累，进而危害人类健康。土壤有机污染物对土壤动物的新陈代谢、遗传特性和对植物的生长发育的影响，破坏生态环境，从而间接危害人类健康。土壤有机物污染与大气污染、水污染等环境问题密切相关。土壤或沉积物有机污染物容易在风力和水力的作用下进入到大气和水体中，导致大气污染、水体污染和生态系统退化等其他次生生态问题。

沉积物微生物电化学系统(SMES，Sediment Microbial ElectrochemicalSysteml)是一种新型生物电化学系统，是在电化学技术基础上发展起来的以微生物在阳极降解有机污染物的同时产生电能的一种装置。SMES克服了传统污染物生物处理过程的缺点，其最大的优势在于处理污染物的同时可以获得电能，从而抵消处理过程中的部分运行成本。虽然SMES能很好的去除沉积物或土壤中的有机物，但是受到其中的有机污染物传质速度缓慢的局限，去除效果仅限于阳极附近的土壤或沉积物，有关报道指出，SMES对阳极表面有机污染物去除效果可达90％以上，但对距阳极1-5cm仅有不到40％的去除效果，对更加远离SMES阳极的位置作用甚微。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种依靠植物驱动传质的植物生物电化学原位修复装置，是基于SMES的一种改进，且经济实用。本实用新型适用范围非常广泛，例如受到原料污染化工厂，油田，农药过度使用的农田，受污染河湖水浸泡的自然河坡，湖泊浅滩，自然湿地等地利用本实用新型的新型SMES，可以高效，廉价的修复土壤或沉积物污染，去除有机污染物，保护环境同时产生电能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种依靠植物驱动传质的植物生物电化学原位修复装置，包括高分子聚合物材料管，所述高分子聚合物材料管的底部设有阳极，所述高分子聚合物材料管的顶部设有阴极，自所述阳极的一端经过所述高分子聚合物材料管的外部至所述阴极之间连接有导线，所述导线上串联有小功率用电器或是电能储存器或是电阻。

进一步讲，所述依靠植物驱动传质的植物生物电化学原位修复装置，其中，所述阳极和所述阴极的材料均选用石墨毡、碳毡和碳布中的一种。

所述阳极的形状为与所述高分子聚合物材料管内径配合的圆形，所述阳极与所述高分子聚合物材料管之间采用粘接。

所述阴极表面上涂有铂碳催化剂。

所述小功率用电器的功率为1mW至100mW。

所述小功率用电器是原位水质监测仪器。