一种有机污染土壤修复系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种有机污染土壤修复系统与方法，它由M×N个矩阵电极构成对称电场结构，修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同；修复过程采用对称电场形式，即：修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同。基于网格方式排列电极，对修复区域内电极实施电动控制，在对电极进行周期性极性阴阳切换；通过电扫描的方式进行行/列组电极的转换的运行方式。采用本发明专利技术对称电场能增加电场的有效利用面积，消除修复死角，同时解决了土壤阳极酸化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机污染土壤的修复技术，具体的说是一种采用对称电场对有机污染土壤进行修复的动修复系统与方法。
技术介绍
有机污染土壤的电动修复是20世纪90年代发展起来的一种强化修复技术。通过污染土壤中插入的惰性电极，形成直流电场，在多种电动效应的作用下，提高微生物的活性，优化修复因子，加速有机污染物的降解。与其他技术相比电动修复方法具有高效、安全等优点。制约有机污染土壤电动修复效果有两个主要不利因素，首先是阳极酸化引起的土壤环境PH值不均衡。原因是施加直流电场后，在电极附近发生水分子的氧化还原反应，在阳极区和阴极区分别生成H+离子和0H_离子，并且形成酸峰和碱峰，使土壤分成酸性和碱性区域。影响土壤中微生物活性进而降低污染物的去除效率；其次是电场利用率偏低降低了污染物的去除效率。但目前已有的电极矩阵排列方式和电极的利用方式都没能从根本上将电场无效作用区降至最小。而修复区域内有效作用面积、电场强度与污染物的降解效率正相关。为了解决阳极酸化问题目前已经提出了很多控制方法，如在两极间进行电解液的循环(Lee and Yang.，2000)；外加阳离子交换膜(Li et al. , 1998)；在两极区域附近添加缓冲液(Saichek et al.，2003)；电极逼近法控制土壤pH值变化(Shen et al.，2007)。 这些方法均可以在一定程度上解决阳极酸化问题，但普遍是具有操作复杂、控制难度大、成本高等缺陷。为了提高电场利用率，增加电场作用面积，目前已经提出了一些解决办法，如采用一维/ 二维电极构型形成电极矩阵，双向运行的方法(王慧等.，2006)。但目前的电极双向运行方法由于相邻两个电极之间极性一直相同，因此在处理单元内存在修复死角，导致电场利用率低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种能克服修复死角、提高电场利用率的有机污染土壤电动修复系统与方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下本专利技术修复方法修复过程采用对称电场形式，即修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同，在电场中物质的运移形式相同；基于网格方式排列电极，对修复区域内电极实施电动控制，在可调周期内对电极进行极性切换；使每个电极间歇处于修复效率较高的阳极状态；避免阳极酸化的同时使每个单电极间歇处于修复效率较高的阳极状态，用以增加电场有效利用面积、消除修复死角；所述对称电场指在修复周期内，修复区域中与每个电极距离相等的点电场强度相同；在电场中物质的运移形式也完全相同；所述极性切换通过电扫描的方式进行行/列电极组的转换；所述电动控制是将矩阵中电极分别连接到继电器的触电上，继电器与PLC连接， 通过PLC控制继电器的吸合，实现电极极性切换、电流脉冲实施；在修复过程中，针对污染物添加降解菌以及微生物所需的营养元素，强化电动修复效果，可增加有机污染物的去除效率。其中所述降解菌可以根据所修复的污染土壤类型不同进行选取。以石油污染土壤为例，可选自球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)，木棍杆菌(Clavibacter xyli)，萎蔫短小杆菌(Curtobacterium flaccumfaciens),枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),铜绿假单孢杆菌O^seudomonas aeruginosa)，芽孢杆菌(Bacillus sp.)组合成复合菌剂，按浓度等比例混合；所述营养可选自无机硝酸盐类、无机磷酸盐类中的一种或其组合，按N/P为 100 1添加。本专利技术修复系统包括一断路器，断路器接外接电源；一开关电源，开关电源输入端接断路器，输出24V和OV电压，与可编程控制器相连；一可编程控制器，可编程控制器存有控制程序，通过控制程序对整个系统进行控制；控制继电器，控制继电器线圈正极接收可编程控制器控制信号；还包括与MXN个矩阵电极及控制继电器相连的电源继电器；其中，所述电源继电器中与横向排列电极相连的电源继电器线圈正极接到与横向排列电极相连的控制继电器常开触点的一端；与纵向排列电极相连的电源继电器线圈正极接到与纵向排列电极相连的控制继电器常开触点的另一端；第1、3、5、7、9、10控制继电器常开触点的一端连接到开关电源正极，第2、4、6、8控制继电器常开触点的一端连接到开关电源负极；第1和2控制继电器常开触点的另一端接到与横向单数排列电极相连的电源继电器上，第3和4控制继电器常开触点的另一端接到与横向双数排列电极相连的电源继电器上，第5和6控制继电器常开触点的另一端接到纵向单数排列电极相连的电源继电器上， 第7和8控制继电器常开触点的另一端接到纵向双数排列电极相连的电源继电器上；横向、 纵向相邻两个电极分别通过是电源继电器常开触点的两端连接在一起；所述电极直径为0. 5cm-5cm，长度为6cm-150cm ；在每个电极上配置两个电源继电器，分别通过导线与相邻横向、纵向电极的电源继电器和控制行、列转换的开关电源相连；其中相邻两电极在修复区域内排列距离为0. 20m-l. 5m ；其中每个电极间距离相等的点电场强度相同，空间和场强上为对称结构；所述控制程序流程如下步骤一、设置参数，如参数没有设置等待设置参数；步骤二、判断开始按钮是否按下，如按下系统状态显示自动运行中并且执行步骤三，否则系统显示待机中，等待按下开始按钮；步骤三、判断停止按钮是否按下，如按下停止按钮，系统状态显示待机中，并且执行步骤二 ；否则执行步骤四；步骤四、把横纵向切换时间清零；步骤五、横向单数电极加正电压、横向双数电极加OV ；步骤六、判断是否达到横纵向切换时间，如果达到执行步骤七，否则执行步骤五和步骤六；步骤七、把横纵向切换时间清零；步骤八、纵向单数电极加正电压、纵向双数电极加OV ；步骤九、判断是否达到横纵向切换时间，如果达到执行步骤十，否则执行步骤八和步骤九；步骤十、把横纵向切换时间清零；步骤十一、横向单数电极加0V、横向双数电极加正电压；步骤十二、判断是否达到横纵向切换时间，如果达到执行步骤十三，否则执行步骤十一和步骤十二；步骤十三、把横纵向切换时间清零；步骤十四、纵向单数电极加0V、纵向双数电极加正电压；步骤十五、判断是否达到横纵向切换时间，如果达到执行步骤四，否则执行步骤十三和步骤十四；所述控制流程还可以为步骤一、设置参数，如参数没有设置等待设置参数；步骤二、判断开始按钮是否按下，如按下系统状态显示自动运行中并且执行步骤三，否则系统显示待机中，等待按下开始按钮；步骤三、判断停止按钮是否按下，如按下停止按钮，系统状态显示待机中，并且执行步骤二 ；否则执行步骤四；步骤四、把横纵向切换时间清零；步骤五、判断是否达到脉冲加电时间，如果没达到，横向单数电极加正电压、横向双数电极加0V，否则执行步骤六；步骤六、脉冲断电时间清零；步骤七、判断是否达到脉冲断电时间，如果没达到，横向单数电极和双数电极停止加电，否则执行步骤八；步骤八、脉冲加电时间清零；步骤九、判断是否达到横纵向切换时间，如果达到执行步骤十，否则返回步骤五；步骤十、把横纵向切换时间清零；步骤十一、判断是否达到脉冲加电时间，如果没达到，纵向单数电极加正电压、纵向双数电极加0V，否则执行步骤十二 ；步骤十二、脉冲断电时间清零；步骤十三、判断是否达到脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种有机污染土壤修复系统，其特征在于包括：一断路器（ＱＦ），断路器（ＱＦ）接外接电源；一开关电源（ＧＳ），开关电源（ＧＳ）输入端接断路器（ＱＦ），输出与可编程控制器（ＰＬＣ）相连；一可编程控制器（ＰＬＣ），可编程控制器（ＰＬＣ）存有控制程序，通过控制程序对整个系统进行控制；控制继电器，控制继电器线圈正极接收可编程控制器（ＰＬＣ）控制信号；还包括与Ｍ×Ｎ个矩阵电极及控制继电器相连的电源继电器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书海，李婷婷，王彦华，刘昆鹏，李凤梅，李刚，
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：89