基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法技术

本发明专利技术涉及污染土壤修复技术，具体是一种基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法。具体是根据电动对重金属的迁移‑富集与有机污染物的化学氧化作用，对电极组进行间隔通电，控制电极极性，构建分区电场，包括重金属迁移区/有机污染物生物降解‑化学氧化交替区、重金属富集区/有机污染物生物降解区、重金属沉淀区/有机污染物生物降解区。通过非等时交替运行分区电场，在空间上实现重金属的富集和有机污染物的强化降解，在时间上实现重金属与有机污染物的协同去除。

Electric synergistic remediation of composite contaminated soil based on zone electric field

The invention relates to the remediation technology of contaminated soil, in particular to an electric collaborative repair method of composite contaminated soil based on the partition electric field. It is based on the enrichment of heavy metals and the chemical oxidation of organic pollutants. The electrode groups are connected at intervals, and the polarity of the electrodes is controlled and the electric field is constructed, including the alternating zone of heavy metal migration / organic pollutants biodegradation, the heavy gold enrichment area / organic pollutant biodegradation zone, Heavy metal precipitation area / organic pollutant biodegradation zone. By alternately running the electric field in the non - equal time, the enrichment of heavy metals and the enhanced degradation of organic pollutants are realized in space, and the coordinated removal of heavy metals and organic pollutants can be realized in time.

【技术实现步骤摘要】
基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法
本专利技术属于污染土壤修复的
，具体地说是一种基于分区电场的重金属-有机复合污染土壤电动协同修复方法。
技术介绍
当前的土壤污染已由单一污染向复合污染转变。污染物可分为重金属与有机污染物。两者的理化性质与去除机制均存在较大差异。重金属主要通过脱附等物理的方式与土壤分离，而有机污染物主要是通过生物降解从土壤中去除。目前，复合污染土壤的修复技术主要有植物修复、化学淋洗、电动修复等。综合比较以上三种修复方法，植物修复修复速度慢、效率低，对高浓度场地污染不适用；化学淋洗成本高、易造成二次污染，且不适用于原位修复及低渗透性土壤。而电动修复是一种经济、安全、高效的修复手段。电动修复对重金属和有机污染物均具有较好的修复效果。其修复机制具体是在电动效应下，一方面，从土壤颗粒表面解吸重金属，并定向迁移-沉淀重金属；另一方面，通过阳极及附近的化学氧化反应促进有机污染物的降解，并刺激土壤中功能微生物，加速有机污染物的生物降解。因此，根据电动对土壤中重金属和有机污染物的去除机制，若充分利用电动对两者反应过程和时间的差异，就可以实现重金属-有机污染物协同去除，为复合污染土壤协同修复提供高效技术。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种基于分区电场的重金属-有机复合污染土壤电动协同修复方法。为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为：基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，包括以下步骤：对土壤中设置的电极组进行间隔通电，控制电极极性，构建分区电场；非等时交替运行分区电场，实现重金属-有机污染土壤的协同修复。所述电极组为多组，并依次排列；任意相邻电极组之间有间隔。所述电极组包括一对电极，极性相同。所述一对电极中心连线与电极组排列方向垂直。所述间隔通电具体是指奇数或偶数排列的电极组电极通电时，通电电极的相邻电极不通电。所述控制电极极性具体是指：在奇数或偶数排列的电极组中，与其相邻的电极组极性相反；奇数电极组与其相邻的偶数电极组极性相同。所述构建分区电场如下：(1)电极组Pi与电极组Pi+1电极之间为重金属迁移区/有机污染物生物降解-化学氧化交替区，即Ri区；i＝1、2、3……；(2)电极组Pi+1与电极组Pi+2电极之间为重金属富集区/有机污染物生物降解区，即Ri+1区；(3)电极组Pi+2与电极组Pi+3电极之间为重金属沉淀区/有机污染物生物降解区，即Ri+2区。所述非等时交替运行分区电场，具体是指：运行模式一，电极组Pi为正极，电极组Pi+2为负极，电极组Pi+1和电极组Pi+3不通电，运行时间T1是R1中重金属在R2中富集量直到大于设定值所需的时间。所述非等时交替运行分区电场，具体是指：运行模式二，电极组Pi+1为正极，电极组Pi+3为负极，电极组Pi和电极组Pi+2不通电，运行时间T2是R3区土壤酸碱突变面稳定后，重金属在酸碱突变面沉淀量直到大于设定值所需的时间。本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术通过分区电场构建与运行模式切换，充分利用电动对重金属的定向迁移和有机污染物的化学氧化作用，在空间上实现了重金属的富集和有机污染物的强化降解，在时间上实现了重金属与有机污染物的协同去除。附图说明图1为本专利技术实施例的装置简图；图2a是本专利技术实施例的电极布设与极性切换方式一；图2b是本专利技术实施例的电极布设与极性切换方式二。具体实施方式下面结合具体实施例并配合附图就本专利技术进一步说明。根据电动对重金属的迁移-富集与有机污染物的化学氧化，对电极组进行间隔通电，控制电极极性，构建分区电场；非等时交替运行分区电场，实现重金属-有机污染土壤的协同修复。分区电场的构建方式，具体是指：(1)电极组，具体包括4组电极，依次为P1、P2、P3、P4；(2)间隔通电，具体是指间隔电极通电时，通电电极的相邻电极不通电；(3)电极极性，具体是指间隔电极(P1与P3、P2与P4)的极性相反，相邻电极(P1与P2、P3与P4)的极性相同。根据电动对重金属和有机污染物的不同作用，各分区电场的功能分别为：(1)P1与P2电极之间为重金属迁移区/有机污染物生物降解-化学氧化交替区，即R1区；(2)P2与P3电极之间为重金属富集区/有机污染物生物降解区，即R2区；(3)P3与P4电极之间为重金属沉淀区/有机污染物生物降解区，即R3区。分区电场的非等时交替运行，具体是指：(1)运行模式一，P1为正极，P3为负极，P2和P4不通电，运行时间T1是R1中重金属在R2中富集量(从当前值)直到大于设定值(如：≥80％)所需的时间；(2)运行模式二，P2为正极，P4为负极，P1和P3不通电，运行时间T2是R3区土壤酸碱突变面稳定后，重金属在酸碱突变面沉淀量(从当前值)直到大于设定值(如：≥80％)所需的时间。如图1所示，电动修复所用装置包括土壤室、电极、电源、电流电压监控系统等。将污染土壤与有机污染物降解菌混合，调整其含水率为20％～30％，置于土壤室。运行期间向土壤中加入适量去离子水以平衡水分损失。将4组电极布置于土壤室中，依次为P1、P2、P3、P4。为保持电压恒定，实验采用两个直流电源，电极与电源间用导线连接，P1与电源1正极相连，P3与电源1负极相连，P2与电源2正极相连、P4与电源2负极相连。反应区相应的分为P1与P2电极之间的R1区、P2与P3电极之间的R2区、P3与P4电极之间的R3区。电动修复的两个非等时运行模式具体为：运行模式一：如图2a所示，开启电源1，关闭电源2，即电极P1与电极P3通电，其中P1为正极，P3为负极，电极P2与电极P4不通电，反应区范围为R1∪R2。运行时间是由R2区重金属富集量确定。具体是指，通过实验，测得不同pH梯度条件，重金属在土壤中电迁移速度，当R1中重金属在R2中富集量≥80％时，终止模式一运行，运行时间记为T1。与此同时，电极P1附近的有机污染物通过化学氧化去除，其他区的有机污染物通过生物降解，形成化学氧化-生物降解的双重作用。因此，在反应过程中，R1为重金属迁移区/有机污染物生物降解-化学氧化交替区，R2为重金属富集区/有机污染物生物降解区。模式二：如图2b所示，关闭电源1，开启电源2，即电极P2与电极P4通电，其中电极P2为阳极，电极P4为阴极，电极P1与电极P3不通电，反应区范围为R2∪R3。运行时间是由R3区土壤酸碱突变面稳定后重金属沉淀量确定。具体是指，通过批处理实验，测得在土壤酸碱突变面稳定后，重金属在酸碱突变面沉淀量≥80％时，终止模式二运行，运行时间记为T2。与此同时，电极P2附近的有机污染物通过化学氧化去除，其他区的有机污染物通过生物降解，但以生物降解为主。因此，在反应过程中，R2为重金属富集区/有机污染物生物降解区，R3为重金属沉淀区/有机污染物生物降解区。由此，通过电极P1～P3、电极P2～P4的非等时交替运行，实现土壤中重金属和有机污染物的协同去除。实施例1本实施例所修复的污染土壤为自配Cd和芘复合污染土壤。清洁土壤采自辽宁省沈北新区0-20cm表土，该土壤为壤土。将去除石块和植物根系的土壤自然风干后过20目筛，人工配制成Cd、芘浓度均为100mg/kg左右的复合污染土壤。待污染土壤风干，测得土壤pH为6.1。将实验室保存的芘降解菌活化，并配置成悬浊液与污染土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于包括以下步骤：对土壤中设置的电极组进行间隔通电，控制电极极性，构建分区电场；非等时交替运行分区电场，实现重金属‑有机污染土壤的协同修复。

【技术特征摘要】
1.基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于包括以下步骤：对土壤中设置的电极组进行间隔通电，控制电极极性，构建分区电场；非等时交替运行分区电场，实现重金属-有机污染土壤的协同修复。2.按权利要求1所述的基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于所述电极组为多组，并依次排列；任意相邻电极组之间有间隔。3.按权利要求1或2所述的基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于所述电极组包括一对电极，极性相同。4.按权利要求3所述的基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于所述一对电极中心连线与电极组排列方向垂直。5.按权利要求1所述的基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于：所述间隔通电具体是指奇数或偶数排列的电极组电极通电时，通电电极的相邻电极不通电。6.按权利要求1所述的基于分区电场的复合污染土壤电动协同修复方法，其特征在于：所述控制电极极性具体是指：在奇数或偶数排列的电极组中，与其相邻的电极组极性相反；奇数电极组与其相邻的偶数电极组极性相同。7.按权利要求1所述的基于分区电场的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书海，孙子程，吴波，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21