重金属污染土壤的电渗-芯吸织物-植物联合治理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤的电渗

【技术实现步骤摘要】
重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统及方法


[0001]本专利技术属于重金属污染土壤修复
，涉及一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统及方法。

技术介绍

[0002]土壤是陆地生态系统的重要组成部分，随着工农业的迅速发展，大量污染物进入土壤环境，引起土壤生态环境质量恶化。其中土壤重金属污染具有滞后性、隐蔽性、长期性和累积性等特点，严重影响生态环境质量、危害食品安全和身体健康。
[0003]重金属污染土壤修复方法按照工艺原理可以分为物理修复、化学修复和生物修复三类，每种修复方法都存在其自身的局限性。常用的物理修复方法中，工程治理采用物理工程措施把受污染的土壤移走或对重金属浓度进行稀释，并未从根本上解决土壤重金属污染问题；电动修复通过在污染土壤两侧施加直流电压，使重金属离子在电场的作用下定向迁移、积聚，后续重金属离子的收集较为繁琐，土体含水量较低时电渗效率急剧下降。化学修复方法中，化学淋洗法指将化学淋洗剂与重金属污染土壤混合，使重金属从土壤转移到淋洗液，极易造成二次污染；化学固化/稳定化方法指施加固化/稳定剂，从而降低有害组分移动性或浸出性的工程措施，土壤中重金属的含量并未发生改变。生物修复方法中最常用的是植物修复，利用重金属超积累植物来降低土壤中重金属浓度，存在作用范围小、修复周期长的缺点；而利用动物和微生物进行修复均存在易受外界环境影响，实际应用难度大的问题。
[0004]由此可见，提出一种效率高、成本低、绿色环保的重金属污染土壤修复技术，是实现农业生态环境减污降碳目标、确保农业高质量发展、保障人民健康的关键技术问题之一。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，在土工织物的芯吸和引导作用下，在饱和
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非饱和条件下，金属离子可连续迁移至浅层地表，增大了处理深度，提高了修复效率，解决了现有技术中存在的问题。
[0006]本专利技术的另一目的是，提供一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理方法。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，包括：导电芯吸土工织物，多个所述导电芯吸土工织物竖向间隔埋设在重金属污染土壤中，导电芯吸土工织物与供电系统电性连接，相邻的导电芯吸土工织物分别作为阴极和阳极；芯吸土工织物，所述芯吸土工织物横向铺设在导电芯吸土工织物顶部，导电芯吸土工织物和芯吸土工织物中异形截面的芯吸纤维相互接触，形成微米级的孔隙，将重金属离子迁移至浅层地表；
植物，所述植物种植在芯吸土工织物上方的浅层地表，将浅层地表的重金属离子吸收、固定在植物体内。
[0008]进一步的，所述导电芯吸土工织物由导电纤维和芯吸纤维经纬编织而成，芯吸纤维的轴线沿竖直方向，芯吸纤维表面具有多边形的轴向导水凹槽。
[0009]进一步的，所述芯吸土工织物由高模量扁丝和芯吸纤维经纬编织而成，芯吸纤维的轴线与导电芯吸土工织物所在平面垂直。
[0010]进一步的，所述导电芯吸土工织物以不同的相邻间距A、B交错设置，相邻间距A取值3
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5cm，相邻间距B取值40
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70cm。
[0011]进一步的，所述导电芯吸土工织物下端埋设深度超过污染深度，导电芯吸土工织物上端处于植物的平均根系深度范围内。
[0012]进一步的，供电后相邻两个所述导电芯吸土工织物之间形成水平的直流电场。
[0013]进一步的，所述导电芯吸土工织物之间设置重金属离子浓度检测探头，重金属离子浓度检测探头通过控制器与供电系统连接。
[0014]进一步的，所述导电芯吸土工织物与供电系统连接的正负极能够相互切换。
[0015]进一步的，所述供电系统包括太阳能发电板和蓄电池，太阳能发电板产生的电能储存在蓄电池中，蓄电池与导电芯吸土工织物电性连接。
[0016]一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理方法，包括以下步骤：S1.在重金属污染土壤中竖向以不同的相邻间距A、B埋设多个导电芯吸土工织物，导电芯吸土工织物与供电系统电性连接，相邻的两个导电芯吸土工织物分别作为阴极和阳极，供电后形成直流电场，使得重金属离子富集在阴极处的导电芯吸土工织物附近，阴极处的导电芯吸土工织物将富集的重金属离子芯吸进内部导管，并使重金属离子随水分一起沿导管竖直向上迁移至顶部；S2.在导电芯吸土工织物顶部横向铺设芯吸土工织物，用于使得迁移到顶部的重金属离子进行横向扩散；S3.在芯吸土工织物上方的浅层地表种植植物，周期性对植物进行无害化处理。
[0017]本专利技术的有益效果是：1.传统电动修复可将重金属离子快速迁移积聚至阴极附近，但后续的收集工作非常繁琐。本专利技术在土工织物的芯吸和引导作用下，在饱和
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非饱和条件下，使得以水为介质的深层重金属离子迁移至浅层地表，土工织物可长期持续工作，解决了土体深处重金属离子难以治理的问题。
[0018]2.本专利技术将生物修复与电动修复、织物芯吸引排作用相结合，通过电动修复和织物芯吸引排联合作用，将重金属离子积聚在较小范围内，满足植物的作用范围，提高该区域重金属浓度，利用植物进行吸收固定，将重金属离子与土壤分离，实现重金属的收集，有效提高了修复效率。
[0019]3.本专利技术导电芯吸土工织物被竖向等距埋在重金属污染土壤中，既可作为阴极又可作为阳极，在土工织物之间设置重金属离子浓度检测探头，通过控制器与电渗系统电源连接，智能化控制电渗系统各区域的工作状态。
[0020]4.本专利技术未使用化学试剂，降低了造成二次污染的可能性，且工作状态稳定，受外界环境的影响很小。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合主动治理技术示意图。
[0023]图2是电渗作用下金属离子定向迁移示意图。
[0024]图3是芯吸织物疏导重金属离子原理示意图。
[0025]图4是土壤重金属污染植物修复机理图。
[0026]图5a是平均深度15cm处镍离子横向分布。
[0027]图5b是距阴极平均距离19cm处镍离子纵向分布。
[0028]图中，1.太阳能发电板，2.蓄电池，3.重金属污染土壤，4.导线，5.导电芯吸土工织物，6.植物，7.芯吸土工织本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，其特征在于，包括：导电芯吸土工织物（5），多个所述导电芯吸土工织物（5）竖向间隔埋设在重金属污染土壤（3）中，导电芯吸土工织物（5）与供电系统电性连接，相邻的导电芯吸土工织物（5）分别作为阴极和阳极；芯吸土工织物（7），所述芯吸土工织物（7）横向铺设在导电芯吸土工织物（5）顶部，导电芯吸土工织物（5）和芯吸土工织物（7）中异形截面的芯吸纤维（15）相互接触，形成微米级的孔隙，将重金属离子迁移至浅层地表；植物（6），所述植物（6）种植在芯吸土工织物（7）上方的浅层地表，将浅层地表的重金属离子吸收、固定在体内。2.根据权利要求1所述一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，其特征在于，所述导电芯吸土工织物（5）由导电纤维（17）和芯吸纤维（15）经纬编织而成，芯吸纤维（15）的轴线沿竖直方向，芯吸纤维（15）表面具有多边形的轴向导水凹槽。3.根据权利要求1所述一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，其特征在于，所述芯吸土工织物（7）由高模量扁丝（16）和芯吸纤维（15）经纬编织而成，芯吸纤维（15）的轴线与导电芯吸土工织物（5）所在平面垂直。4.根据权利要求1所述一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，其特征在于，所述导电芯吸土工织物（5）以不同的相邻间距A、B交错设置，相邻间距A取值3
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5cm，相邻间距B取值40
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70cm。5.根据权利要求1所述一种重金属污染土壤的电渗
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芯吸织物
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植物联合治理系统，其特征在于，所述导电芯吸土工织物（5）下端埋设深度超过污染深度，导电芯吸土工织物（5）上端处于植物（6）的平均根系深度范围内。6.根据权利要求2所述一种重金属污染土壤的电渗<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林闯，张锋，李展赫，唐康为，王冠夫，史梁，冯德成，褚景英，王智远，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：