一種重金屬污染土壤的電動修復臥式裝置的制作方法

本發(fā)明屬于重金屬污染土壤修復技術領域，具體涉及一種永久性修復重金屬污染土壤的電動修復裝置。

背景技術：

所謂的“永久性修復”就是要把被污染土壤（包括淤泥和其他固體廢棄物）等介質中的重金屬提取出來。從理論上講，重金屬提取方法包括物理的、化學的和生物的三大類。其中，電動修法技術（electrokinetic processing，EK）主要是物理技術，盡管它有可能與化學的或者生物的技術復合從而形成新的修復模式。

早在上世紀80年代，就有人利用電力來提取土壤中的重金屬。1993年，美國人Acar首次發(fā)表了旨在闡釋電動修復原理的文章，代表了電動修復技術正式形成。大約1995年左右，國內就有人做小規(guī)模研究。但國內目前能查閱到的最早的文章是在本世紀初周東美和鄧昌芬（2003）的發(fā)表在《農業(yè)環(huán)境科學學報》上的《重金屬污染土壤的電動修復技術研究進展》。

電動修復的基本原理都是將電極插入受污染的土壤中，在施加直流電后，土壤孔隙中的水溶液產生電滲流，使得帶電金屬陽離子向陰極發(fā)生電遷移，同時帶電陰離子向陽極遷移，多種遷移運動的疊加載著重金屬污染物離開處理區(qū)的土壤，并在陰陽兩極通過沉積或者離子交換、吸附、萃取等方式被去除，從而達到修復的目的。在電動修復過程中，可以發(fā)生電解、電滲流和電遷移等現(xiàn)象，主要影響因素包括水的電解、土壤性質、重金屬種類和濃度等。國內外學者的主要研究內容包括：

1、如何控制堿性帶，提高修復效率。在電動修復過程中，在距離陰極1/3~2/3處理箱總長度的空間范圍內，會產生pH值≥9的“堿性帶”。大多數重金屬在遇到堿性帶時，就與OH^-結合形成氫氧化物沉淀，從而導致遷移過程的中斷，導致修復失敗。為了控制堿性帶的范圍，提高修復效率，許多學者提出了改進意見，常見的有酸堿中和法、陽離子選擇性膜法、電滲析法、絡合劑法、表面活性劑法、氧化還原法、EK-生物技術聯(lián)用法和Lasagna^TM法。

2、電動力供給方式。包括：（1）直流電的控制電流法和控制電壓法；（2）交直流電交替使用的技術和方法。一般地，直流電的電場梯度為(0.4～2V/cm)和電流密度(2～5mA/cm²)。

3、電動修復的機理及其影響因素的研究。主要包括污染物遷移的方式、機制及其數學模型等。研究土壤類型及其性質對修復效果的影響等。有關研究對改善電動修復的效率具有重要指導意義。

4、應用研究。包括電修復Cu污染土壤；利用電滲流原理從污泥中脫水；利用Tween80、硝酸、EDTA等控制陰極pH；利用EK修復Cr、Pb、Zn、Cd、Hg等重金屬污染土壤等。也包括對淤泥、底泥和有機污染物污染土壤的修復。

從技術實現(xiàn)的空間位置看，電動修復技術可以分成原地原位、原地異地修復和異地異位三大類。本發(fā)明屬于為實現(xiàn)原地異位技術而設計的修復裝置。目前國內在原地異位技術上的典型專利技術如下。

專利CN1695834（公開日2005-11-16）《重金屬污染土壤的電動力學修復方法》：一種重金屬污染土壤的電動力學修復方法，采用離子交換膜將陰極與受試土樣分隔開，并用多孔陶瓷板置于離子交換膜與土壤之間防治離子交換膜堵塞，利用電極自身產生的H⁺和OH^-，并借助離子交換膜的阻隔作用，控制電動力學修復過程中土壤的pH值，加速污染物的溶出和遷移。處理后陽極溶液保持強酸性，用于清洗、再生離子交換膜。陰極溶液保持強堿性，大多數重金屬陽離子與氫氧根離子結合生成沉淀，通過沉淀、離心純化得到純度重金屬化合物，而得到凈化后的堿性陰極溶液用于中和土壤的酸。該方法具有安全可靠、操作方便和成本低廉等優(yōu)點，修復后土壤的pH值能基本恢復到原來的狀態(tài)。

專利CN1714955（公開日2006-01-04）《重金屬污染土壤陰極酸化電動力修復工藝》：本發(fā)明公開了一種重金屬污染土壤陰極酸化電動力修復工藝，其主要步驟為：將經自然風干去雜質的土壤中加入離子水，攪拌靜置處理，處理的污染土壤裝入電動力修復裝置的土壤室，然后向各極電解室中輸入電解液后靜置，再通入直流電，污染土壤中的重金屬在修復過程中不斷從土壤中解吸出來，并在電場的作用下遷移出土壤，從而實現(xiàn)對重金屬污染土壤的治理。本發(fā)明的工藝具有修復時間短，易操作，重金屬去除率較高等特點，具有明顯的經濟效益和社會效益。

專利CN201511038U（公開日2010-06-23）《電動力修復鉻污染土壤裝置》：一種電動力復合修復鉻污染土壤裝置，它包括陽極區(qū)、陰極區(qū)和電源，它還包括多孔介質砂石層和鐵屑層，陽極區(qū)和陰極區(qū)內分別放置陽極緩沖溶液和陰極緩沖溶液，并分別與電源兩極相接；陽極區(qū)與陰極區(qū)的相對面上依次設置多孔介質砂石層和鐵屑層，與陰極區(qū)之間形成對重金屬污染土壤進行修復的修復區(qū)。本實用新型在電動力作用下，電極附近土壤溶液發(fā)生電化學元素反應，改變土壤中的氧化還原電位、pH值等理化性質，加快土壤固體上重金屬的解吸，提高土壤溶液中重金屬的濃度，從而強化植物的吸收、積累，使土壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加，增加了作物的產量。

專利CN102284474A（公開日2011-12-21）《利用電能修復污染土壤和處理固體廢物的方法及裝置》：本發(fā)明涉及一種修復污染土壤和處理固體廢物的方法及裝置，在土壤/固廢兩端分設陰極和陽極反應池，底部設補水層，補充水中含能提高有機污染物和重金屬在水中溶解度的化學藥劑，頂部覆蓋可更換的污染物收集層，內部設置可更換的人工聚焦帶。通過施加高電壓和大電流使土壤/固廢溫度升至數十乃至數百度，揮發(fā)性有機污染物因高溫從中揮發(fā)出來，非揮發(fā)性有機污染物和重金屬隨水上升至收集層在水蒸發(fā)后滯留在收集層內，部分重金屬離子沿電場方向遷移到電極池和人工聚焦帶內。陰、陽兩極產生的氫氣和氧氣被分別收集起來用于焚燒揮發(fā)出來的、收集層內和聚焦帶內的污染物；氧氣還可制成臭氧氧化土壤/固廢內或已清理出來的污染物。

專利CN102357522A（公開日2012-02-22）《一種采用復極性電極電動修復鉻污染土壤的方法》：本發(fā)明公開了一種復極性電極電動修復鉻污染土壤的方法，適合污染土壤的異位修復。該方法首先構建復極性電動反應裝置，裝置由可調控直流電源、石墨陽極、陽極槽、硬質塑料板網、土壤室、陰極槽、石墨陰極組成。采用上述復極性電動反應裝置，取六價鉻污染土壤，土壤含水量30～50％，去除土壤中較大塊的雜質，攪拌均勻，填充到土壤室中，然后同時向兩個電極槽中加水，使兩個電極槽的液面高度與土壤室中土壤表面保持一致，然后通以直流電，電壓梯度為1.0～2.0V/cm。保持通電時間120～144小時，修復結束。修復結束后，土壤從陽極區(qū)到陰極區(qū)pH可保持在6.0～8.0之間；Eh在300～85mV之間?？傘t去除率達到74.2～81.5％，六價鉻去除率達到84.1～89.6％。

專利CN104492796A（公開日2015-04-08）《一種電動修復重金屬污染土壤的方法》：本發(fā)明屬于土壤修復領域，公開了一種電動修復重金屬污染土壤的方法，所述的方法步驟包括如下：配置模擬重金屬污染的土壤備用；自制電動試驗裝置：主要包括5個反應槽，依次順序為：陽極室、土壤室、陰極室、土壤室及陽極室，反應槽之間有含分子篩的滲透性反應墻PRB，此外還包括陰/陽極室盛裝陰/陽極電極和陰/陽極工作液，以及直流穩(wěn)壓供電電源；再將污染土壤裝填于自制電動試驗裝置中；運行電動試驗，一周后取土壤進行重金屬分析測試。

專利CN204276511U（公開日2015-04-22）《一種重金屬污染土壤的修復裝置》：一種重金屬污染土壤的修復裝置，采用可移動式風光互補供電系統(tǒng)作為污染土壤電動修復的供電電源，通過風力發(fā)電和太陽能電池發(fā)電輸出直流電，同時用蓄電池充電，靠蓄電池向電動修復設備提供穩(wěn)定的電能，蓄電池的輸出分別與電動修復設備兩端的正負電極連接，正負電極分別放在陽極池、陰極池中，陽極池、陰極池外通過泵和管道分別與兩側工作液儲罐連接，重金屬污染土壤放置在電動修復設備中間，并通過兩側的燒結玻璃濾板與陽極池、陰極池隔開。本實用新型將可移動式風光互補供電系統(tǒng)作為污染土壤電動修復的電源，解決了偏遠污染場地輸電難的問題，節(jié)能省電，有效降低該技術的運行成本。

專利CN104550215A（公開日2015-04-29）《電動修復重金屬污染土壤的方法和設備》：一種電動修復重金屬污染土壤的方法，在污染土壤兩端設置電解池，電解池內插入電極，在電極之間連接可調節(jié)電極電勢的電壓源，如果污染物離子或者污染物化合物帶正電，則設置負電極電勢絕對值高于正電極電勢絕對值。此外，將進液裝置和排液裝置分別與電解池相連，為電解池中加入和排出電解液。本發(fā)明還公開了電動修復重金屬污染土壤的設備，它包括電壓源、土壤室、電解池、電極、排液管、進液管和進液泵。本發(fā)明能夠提高污染物去除率、降低能耗，并且設備簡單、成本低廉。

專利CN103418607A（公開日2013-12-04）《一種污染土壤磁助電動修復裝置》：本發(fā)明公開了一種污染土壤磁助電動修復裝置。通過外加電場和磁場的作用，使土壤中的污染物質加速富集于規(guī)定區(qū)域，達到清潔土壤的目的。本發(fā)明裝置包括電極液添加管、陽極板、處理區(qū)、陰極柱、電極室、磁鐵、外殼、電極液排放管。將污染土壤置于處理區(qū)，電極液經過管道進入電極室區(qū)，然后在外加電磁場的作用下土壤中的污染物迅速遷移，提高了局部污染物的濃度。本發(fā)明結構簡單、建造成本低、易于操作，而且可以實現(xiàn)了土壤中多種污染物的降解去除。

專利CN103406347A（公開日2013-11-27）《一種可用于富集土壤中重金屬及有機物的方法》：本發(fā)明公開了一種可用于富集土壤中重金屬及有機物的方法，其特征在于通過搭建電動富集系統(tǒng)在土壤中形成電場，通過電滲流、電遷移作用將土壤中的重金屬及有機物富集在某一區(qū)域，然后進行分離、提純；所述電動富集系統(tǒng)電動富集系統(tǒng)由可調控直流電源、陽極室、陰極室、土壤、電極、陽離子交換膜組成；陽極室及陽極，陰極室及陰極位于電動反應系統(tǒng)的兩側，土壤位于兩電極的中間，陰極室與土壤之間設置陽離子交換膜，可調控直流電源連接陽極與陰極。采用本發(fā)明提供的方法進行富集，較植物富集時間短，不受自然因素的影響且對重金屬富集不具有專一性，進而達到廢棄物資源化和修復土壤的目的。

專利CN203380185U（公開日2014-01-08）《一種利用電動力修復污染土壤的裝置》：本實用新型公開了一種利用電動力修復污染土壤的裝置，包含直流電源、土壤修復反應器、電極、陽離子交換膜。該裝置可通過在土壤兩端施加直流電壓、形成直流電場，使重金屬、有機物等在電遷移和電滲流等作用下得以去除。可用于各種土壤中的重金屬及有機物的去除。采用本裝置修復污染土壤快速、有效，不受自然因素的影響。

專利CN103736718A（公開日2014-04-23）《重金屬污染土壤的電動修復方法及其裝置》：本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的電動修復方法及其裝置，本發(fā)明提供一種重金屬污染土壤的電動修復裝置，所述裝置包括前處理系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓電源、電動電極等、主控制系統(tǒng)及后處理系統(tǒng)，其中，主控制系統(tǒng)連接并控制所述前處理系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓電源和后處理系統(tǒng)；直流穩(wěn)壓電源為電動電極提供電源。電動土壤修復技術可實現(xiàn)重金屬污染土壤的原位修復，不產生二次污染，處理成本較低。解決了常規(guī)土壤修復技術設備投資高、處理成本高、易造成二次污染等難題。

專利CN103752596A（公開日2014-04-30）《修復污染土壤中金屬離子的方法及裝置》：本發(fā)明公開了一種修復污染土壤中金屬離子的方法及裝置。該方法是將電動力學和靜電紡絲納米纖維膜PRB兩種修復技術聯(lián)合使用以修復污染土壤中的金屬離子。該裝置包括土壤室和分別設于土壤室兩端的陽極室、陰極室，土壤室與陽極室之間、土壤室與陰極室之間各設有一層靜電紡絲納米纖維膜PRB，陽極室內設有陽極，陰極室內設有陰極，陽極和陰極分別與直流電源的兩端相連。本發(fā)明的方法及裝置將電動力學與靜電紡絲納米纖維膜PRB聯(lián)用以提高PRB反應介質的機械強度和耐化學腐蝕性能、可高效去除污染土壤中的金屬離子。

專利CN102806228A（公開日2012-12-05）《一種污染土壤異位電動修復裝置及其方法》：本發(fā)明的目的是避免聚焦現(xiàn)象發(fā)生、縮短電動修復時間，從而提高修復效果和降低修復費用。為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種污染土壤異位電動修復裝置，包括土壤承載系統(tǒng)、電極系統(tǒng)和電極工作液噴淋系統(tǒng)。所述土壤承載系統(tǒng)的底部多孔層Ⅰ。所述電極系統(tǒng)包括分別設置在土壤承載系統(tǒng)上下方的上電極和下電極，工作時，所述上、下電極所帶電荷相反。所述電極工作液噴淋系統(tǒng)包括安裝在所述土壤承載系統(tǒng)下方的若干噴淋嘴，工作時，所述噴淋嘴向上噴出工作液。

專利CN102941217A（公開日2013-02-27）《一種圓筒式布置電極電動力修復裝置和方法》：本發(fā)明公開了一種圓筒式布置電極電動力修復裝置和方法，屬于環(huán)保設備技術領域。本發(fā)明的裝置由電極液儲存箱、電極液閥門、至少兩個有共同圓心的圓環(huán)形或弧形電極室和電極、電極液流量計、加液泵閥門、加液泵、吸附層組成；電極位于電極室內，且和外接直流電源相連；電極室和加液泵相連。所述的方法為：通過對待處理的污染場地的污染情況，選擇合適的電極室數量，將電極室和電極埋入地下，通過加液泵將電極液注入電極室；給電極通電，從而使污染場地里面的重金屬離子被吸附到吸附層上的吸附材料上，從而達到去除重金屬的目的。本發(fā)明的裝置結構簡單，使用方便，工程造價低，使用范圍廣；本發(fā)明提供的方法具有經濟、高效、節(jié)能、快速等優(yōu)點。

專利CN103170499A（公開日2013-06-26）《一種土壤或污泥中重金屬和有機污染物的電動去除方法》：本發(fā)明提供一種土壤或污泥中重金屬和有機污染物的電動去除方法，該方方法使用如下的電動去除裝置，其包括：旋轉滾筒，其上覆蓋有導電材料，導電材料外面包覆有反應材料層；齒輪，其設置成環(huán)繞所述旋轉滾筒；外側閉環(huán)鉸鏈履帶，其由導電材料制成，并通過嚙合在所述齒輪上而閉環(huán)運轉；閉環(huán)輸送履帶，其用來輸送土壤或污泥，并穿過所述外側閉環(huán)鉸鏈履帶與所述旋轉滾筒之間的縫隙而被壓緊在所述旋轉滾筒上。通過使用所述裝置及選擇合適的操作工業(yè)參數，能快捷有效地同時去除受污染土壤或污泥中的重金屬和/或有機污染物，操作簡便、去除效率高，具有良好的工業(yè)應用前景。

專利CN103316909A（公開日2013-09-25）《用于重金屬或有機物污染土壤的電動力學修復裝置及方法》：本發(fā)明屬于環(huán)境治理技術領域，特別涉及一種用于重金屬或有機物污染土壤的電動力學修復裝置及方法。該裝置由直流電源、陽極室、氣體收集裝置、土壤室、陽極電極和陰極電極組成。本發(fā)明裝置在電動壓力下，電極附近土壤溶液發(fā)生電化學元素反應，改變土壤中的氧化還原電位、pH值等理化性質，通過羥丙基-β-環(huán)糊精可以使低滲透性的土壤保持一個較高的電導率，加快土壤固體上重金屬或者有機物的解吸。

綜觀以上各專利，存在以下問題：

（1）以往的所有“原地異位”修復裝置都是實驗裝置，而不是可用于實際修復工程的大型裝備。

（2）由于使用了濾紙、離子交換膜、分子篩、玻璃濾板和多孔陶瓷板等相對脆弱的材料，一般只能用于實驗室，而不適合用于實際工程。

（3）將重金屬分離時需要使用高速離心機等實驗室設備，成本極高，同樣不適用于實際工程。

（4）有的專利技術沒有提出專門處理堿性帶的解決方案，在實際使用過程中，重金屬會在距離陰極1/3-2/3處理箱總長度的空間范圍內遭遇pH值≥9的“堿性帶”，形成氫氧化物沉淀，從而導致重金屬無法遷移出土壤系統(tǒng)，最終導致修復失敗。

（5）在陽極區(qū)使用的鐵屑等其他金屬，在修復過程中會因電解反應進入土壤并向陰極遷移，在遇到堿性帶時形成的氫氧化鐵沉淀導致Pb、Cd、Hg等重金屬的共沉淀，影響重金屬的去除效率。

（6）用石墨作電極時，如果厚度薄，則容易破碎；若厚度大，則會使得裝備的重量大大增加。而金屬電極在溫度較高（≥90℃或更高）、極酸或極堿、大電流條件下，都會受到強烈腐蝕，經常性更換電極將導致土壤修復成本大幅上漲。

（7）若采用風能和太陽能的供電系統(tǒng)，對于大型修復工程來說，需要配置大功率發(fā)電站，不適用于商業(yè)化操作。

（8）若需要使用大量專用電解液或工作液池，會使修復裝備變得結構復雜，體積也變大。

（9）“原位電動修復”時，電動力和電極液的損耗都很大。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術的缺陷問題，滿足土壤修復實際工程需求，本申請發(fā)明提供了一種“原地異位”的重金屬污染土壤電動修復裝置。所謂“原地異位”是指將本發(fā)明裝備運抵污染場地現(xiàn)場，然后將污染土壤挖掘出來放置于處理箱中，污染土壤經修復后再放歸原地。該裝備具有與以往技術不同的結構，不使用濾紙、離子交換膜、分子篩、玻璃濾板和多孔陶瓷板等脆弱材料，也沒有高速離心機等實驗室設備，沒有電解液室或工作液室；在陽極區(qū)不使用容易引發(fā)共沉淀的等其他金屬；而使用了專門的堿性帶控制裝置（CAMP袋）來控制被處理土壤的pH值，使其pH值 維持在2~4之間；使用了自有復合陰極專利技術，可將重金屬在其遷移出土壤體系后快速捕獲；整套修復裝備根據實際修復工程的需要而設計，便于土壤裝卸。與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明在堿性帶控制、加快重金屬遷移速度、提高修復速度與效率和大型裝備樣式等方面均有創(chuàng)新性進展。

本發(fā)明公開了一種重金屬污染土壤的電動修復裝置，該裝置包括直流電源1和單個或若干個處理單元通過串聯(lián)或并聯(lián)組成；每個處理單元包括絕緣處理箱2、COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3、堿性帶控制器CAMP袋4、惰性板狀陽極5、加固系統(tǒng)6、支撐系統(tǒng)7、傳動-傾倒系統(tǒng)8、LED警示燈9；其中，所述絕緣處理箱2包括箱體2-1和導流板2-2，其中導流板2-2可拆卸連接；所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3包括陰極材料室3-1、惰性陰極板3-2和陰極支撐軸3-3；加固系統(tǒng)6包括槽體框架6-1和加強筋6-2；支撐系統(tǒng)7包括底座7-1和支撐架7-2，所述支撐架7-2固定在所述底座7-1之上；傳動-傾倒系統(tǒng)8包括轉動主軸8-1、電動機8-2、減速機8-3、輸出軸8-4、齒輪8-5、齒圈8-6、滑輪8-7、導軌8-8、電動機控制開關8-9；所述絕緣處理箱2被所述槽體框架6-1及所述加強筋6-2包圍并加固；所述轉動主軸8-1是所述絕緣處理箱2和加固系統(tǒng)6的翻轉軸，通過所述轉動主軸8-1將所述絕緣處理箱2及加固系統(tǒng)6與所述支撐架7-2相連；所述轉動主軸8-1被所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3包裹，所述陰極支撐軸3-3與所述轉動主軸8-1同軸；所述槽體框架6-1的中間設置有所述齒圈8-6，所述電動機8-2和所述減速機8-3通過所述齒輪8-5與所述齒圈8-6嚙合并帶動處理箱2轉動；所述滑輪8-7和所述導軌8-8起輔助支撐和穩(wěn)定轉動作用；所述電動機控制開關8-9控制所述電動機8-2的啟動與關閉；部分所述加強筋6-2及部分所述支撐架7-2為中空，可供電纜線通過；所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3、所述堿性帶控制器CAMP袋4、所述惰性板狀陽極5依次排列置于處理箱2之中；所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3和所述惰性板狀陽極5分別與所述直流電源1的正負極相連；當所述直流電源1的正負極與所述絕緣處理箱2的陰陽極聯(lián)通時，所述LED警示燈9亮起，否則熄滅。

進一步的，所述絕緣處理箱2材料選自厚度t為0.1cm-50cm的玻璃鋼、聚四氟乙烯、改性PP板、改性塑料中的一種。

進一步的，所述絕緣處理箱2可設置為上開口的半圓形、立方柱、長方柱、梯形柱及其他任意柱狀筒體的形式之一或它們的組合。所述絕緣處理箱2設置為上開口半圓形筒體時，筒體內徑r為0.1m-50m、外徑h為r+t，寬度w為2r+2t，長度l為0.2~100m；陰極柱3的半徑為0.01m~20m，長度≤lm。

進一步的，所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3、堿性帶控制器CAMP袋4、惰性板狀陽極5的形狀與所述絕緣處理箱2形狀一致，并置于絕緣處理箱2之內；所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3的厚度是所述堿性帶控制器CAMP袋4長度的1/2-1/50；所述轉動主軸8-1被所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3包裹，且所述陰極支撐軸3-3與所述轉動主軸8-1同軸。

進一步的，所述陰極支撐軸3-3選擇聚四氟乙烯材料。

進一步的，所述絕緣處理箱2、COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3、惰性板狀陽極5的工作條件（簡稱“特定理化條件”）為溫度≤120℃、1≤pH值≤14、電流密度1 A/m²-6000A/m²?！疤囟ɡ砘瘲l件”是絕緣處理箱2、COMBOPO可拆卸更換式復合陰極3、惰性板狀陽極5等部件制作材料的限定。電極材料除了石墨電極外，還可以是導電橡膠、導電塑料、碳纖維電極或其他任何結構型和復合型導電合成材料，一般要求體電阻率小于10^-1Ω/cm²；對于其他直接與土壤接觸的部件，其制作材料為玻璃鋼、聚四氟乙烯、改性PP板和改性塑料板等。

進一步的，直流電源1的生產廠家、型號、輸出電壓和輸出電流等參數沒有特殊偏好和要求，但應保證在修復期間被處理土壤中的“電能密度指數”K∈[2~1，000，000]，單位：A.V.m^-3。其中，“電能密度指數”K被定義為：，其中I是電流值，單位為安培；U是電壓值，單位為伏特；V是被處理土壤的體積，單位為立方米。

進一步的，所述支撐系統(tǒng)7、所述傳動-傾倒系統(tǒng)8與所述絕緣處理箱2構成一個整體；所述惰性陰極板3-2與所述轉動主軸8-1之間有絕緣層阻隔。

進一步的，所述電動機8-2的功率為P，且；其中W_T=W₁+W₂+W₃，W₁為絕緣處理箱2的重量，W₂為所述槽體框架6-1、加強筋6-2、齒圈8-6、導軌8-8的總重量，W₃為被處理的土壤、淤泥、固體廢棄物、礦石、廢水及重金屬活化劑的總重量；a為土壤密度，且1≤a≤3；b為經驗系數，且3≤b≤6。

進一步的，所述絕緣處理箱2的翻轉速度可選擇10~60秒鐘翻轉90°。所述滑輪8-7與導軌8-8可用齒輪和齒圈代替；所述傳動-傾倒系統(tǒng)8可用液壓系統(tǒng)代替。

進一步的，LED警示燈9用于指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，提醒操作人員注意高壓危險和用電安全。當直流電源1的正負極與絕緣處理箱2的陰陽極聯(lián)通時，LED警示燈9亮起；否則熄滅。本發(fā)明的其他部件均符合一般用電安全和工程技術要求。

進一步的，所述的污染土壤電動修復裝置適用于重金屬（放射性、有機）污染土壤（淤泥、固體廢棄物）的修復，也可應用于稀有、稀土、分散和貴金屬貧礦的富集和提取。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在如下幾個方面：

第一，采用了“原地異位”技術，可以避免電極接地造成的電力浪費，將電動力完全應用于土壤修復，既節(jié)省了能源，又提高了修復速度，并進一步節(jié)省了人力、物力和財力等方面的成本。

第二，使用了COMBOPO可拆卸更換式復合陰極和CAMP袋。COMBOPO陰極可以將陽離子重金屬濃縮，通過沉淀、吸附和固化等方式，將重金屬“囚禁于”體積很小的陰極材料中。還可以為重金屬的回收利用成為可能。CAMP袋具有控制土壤酸堿度和加速重金屬的遷移速度的作用。

第三，處理箱與COMBOPO陰極同軸，一方面可以使在處理箱內部的陽極與陰極的距離處處相等，使得土壤處理變得均勻；另一方面減小了陰極的體積，在相同條件下，可以處理更多的土壤。

第四，特殊的支架和傳動系統(tǒng)使得修復好的土壤的卸載十分方便、快速和安全。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明所述電動修復裝置的電源與各個處理單元之間的連接關系圖。

圖2為本發(fā)明電動修復裝置的一個單元的正視圖。

圖3為本發(fā)明電動修復裝置的一個單元的側視圖。

圖4為本發(fā)明電動修復裝置的一個單元的俯視圖。

圖5為本發(fā)明電動修復裝置的A-A’剖視圖。

其中：

1 直流電源、2 絕緣處理箱：2-1 箱體、2-2 導流板、3 COMBOPO可拆卸更換式復合陰極、3-1陰極材料室、3-2惰性陰極板、3-3陰極支撐軸、4 堿性帶控制器CAMP袋、5 惰性板狀陽極、6加固系統(tǒng)、6-1 槽體框架、6-2 加強筋、7 支撐系統(tǒng)、7-1底座、7-2支撐架、8 傳動-傾倒系統(tǒng)、8-1 轉動主軸、8-2 電動機、8-3 減速機、8-4 輸出軸、8-5 齒輪、8-6 齒圈、8-7 滑輪、8-8 導軌、8-9 電動機控制開關、9 LED警示燈。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明特征作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明所述的重金屬污染土壤的電動修復裝置由直流電源（1）和若干個處理單元通過串聯(lián)或并聯(lián)組成。

如圖2-5所示，每個處理單元包括：絕緣處理箱（2）、COMBOPO可拆卸更換式復合陰極（3）、堿性帶控制器CAMP袋（4）、惰性板狀陽極（5）、加固系統(tǒng)（6）、支撐系統(tǒng)（7）、傳動-傾倒系統(tǒng)（8）、LED警示燈（9）。其中絕緣處理箱（2）包括箱體（2-1）和導流板（2-2），導流板（2-2）是可選的；COMBOPO可拆卸更換式復合陰極（3）包括陰極材料室（3-1）、惰性陰極板（3-2）和陰極支撐軸（3-3）；加固系統(tǒng)（6）包括槽體框架（6-1）和加強筋（6-2）；支撐系統(tǒng)（7）包括底座（7-1）和支撐架（7-2）；傳動-傾倒系統(tǒng)（8）包括轉動主軸（8-1）、電動機（8-2）、減速機（8-3）、輸出軸（8-4）、齒輪（8-5）、齒圈（8-6）、滑輪（8-7）、導軌（8-8）和電動機控制開關（8-9）組成。

所述絕緣處理箱（2）被所述槽體框架（6-1）及所述加強筋（6-2）包圍并加固；所述轉動主軸（8-1）是所述絕緣處理箱（2）和加固系統(tǒng)（6）的翻轉軸，通過所述轉動主軸（8-1）將所述絕緣處理箱（2）及加固系統(tǒng)（6）與所述支撐架（7-2）相連。工作中，箱體作往復式半圓周轉動。所述轉動主軸（8-1）被所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極（3）包裹，所述陰極支撐軸（3-3）與所述轉動主軸（8-1）同軸，但兩者不同質，陰極支撐軸（3-3）為聚四氟乙烯等剛性絕緣材料制成。所述槽體框架（6-1）的中間設置有所述齒圈（8-6），所述電動機（8-2）和所述減速機（8-3）通過所述齒輪（8-5）與所述齒圈（8-6）嚙合并帶動處理箱（2）轉動。所述滑輪（8-7）和所述導軌（8-8）起輔助支撐和穩(wěn)定轉動作用。所述電動機控制開關（8-9）控制所述電動機（8-2）的啟動與關閉。部分所述加強筋（6-2）及部分所述支撐架（7-2）為中空，可供電纜線通過。所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極（3）、所述堿性帶控制器CAMP袋（4）、所述惰性板狀陽極（5）依次排列置于絕緣處理箱（2）之中。所述COMBOPO可拆卸更換式復合陰極（3）和所述惰性板狀陽極（5）分別與所述直流電源（1）的正負極相連。當所述直流電源（1）的正負極與所述絕緣處理箱（2）的陰陽極聯(lián)通時，所述LED警示燈（9）亮起，否則熄滅。

本發(fā)明所述的重金屬污染土壤的電動修復裝置工作過程如下：

污染土壤來源：湖南某污染場地附近農田重金屬污染土壤。

污染重金屬元素：Cd、Cu、Pb和Zn等。

原始土壤中重金屬濃度：見表1。由表1可見，本污染場地的污染物主要是重金屬Cd（濃度3.04mg/kg）和Pb（濃度653.74mg/kg），它們分別超出國家土壤質量標準一級標準15.20倍和18.68倍，超出三級標準3.04倍和1.31倍。

表 湖南某污染場地附近農田Cd、Pb污染土壤電動修復前后重金屬元素濃度對比

修復流程：（1）將重金屬污染土壤的電動修復裝置用車載入現(xiàn)場。（2）用人工或機械方式將待修復土壤（原始土壤）挖出約2m³，并轉移至絕緣處理箱中的堿性帶控制器CAMP袋內，數量視絕緣處理箱大小而定。（3）加入特制的重金屬活化劑，再1:1比例加入潔凈水，攪拌均勻，置于布袋中。（4）用自制非標可編程SynC交直流混合供電電源在電極上按照特殊程序和時間間隔交替施加一定電壓和電流的交流電和直流電，分別經過24小時和48小時后，等量采集布袋中不同典型位置的土壤樣品若干個，經充分混合后，送實驗室化驗其中的Cd和Pb等元素的濃度。

修復效果分析：經過24處理后，土壤中Cd和Pb元素的濃度分別變成了2.19mg/kg和541.17mg/kg，去除率分別是28.03%和17.22%。

經過48處理后，土壤中Cd和Pb元素的濃度分別變成了0.82mg/kg和222.32mg/kg，去除率分別是73.03%和65.99%。相對于土壤質量一級標準的4.10倍和6.35倍；相對于土壤質量三級標準的0.82倍和0.44倍。

由此可見，利用本裝置，可以在48小時內有效降低土壤中的Cd和Pb等重金屬元素。對于本實施例中的重金屬元素，原始土壤中超標的Cd元素和Pb元素經過48小時的處理，土壤中的濃度分別下降約73%和66%。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。