[0001] 本发明涉及污染土壤修复及固体废物处理领域。

[0002] 典型电化学淋洗技术(electrochemistry-flushing,E-flushing)是通过将一个电极室密闭，利用电极反应产生的气体和电加热产生的水蒸气增加密闭电极室的气压，通过气压驱动密闭电极室的淋洗液穿过土壤层进入另一电极室，形成高温淋洗过程，将土壤或固废中的污染物淋洗出来。

[0003] 典型电化学淋洗技术中，储液罐仅与另一电极室相连，且与外界大气相通，使得储液罐内的气压始终等于外界大气压。

[0004] 典型电化学淋洗技术通常不能通过一次淋洗操作达到预定效果，需要反复多次循环淋洗，在一个运行周期完成后，需将密闭电极室的气阀打开，降低气压，使淋洗液得以穿过土壤层回到密闭电极室，形成一个反冲洗过程，待到达原水位之后，再次关闭密闭电极室的气阀，开始下一个周期的电化学淋洗过程。

[0005] 在循环淋洗过程中，如果密闭电极室内的水层厚度小于土壤层的厚度，则顶层土壤内的污染物可能在淋洗过程中仅被淋洗到了土壤底层，没有被淋洗出来，这些污染物在反冲洗过程中会被重新冲回到土壤上层，降低电化学淋洗的效果。因此，典型电化学淋洗技术要求密闭电极室内的水层厚度大于等于土壤层的厚度，这使得用水量随土层厚度的增加而增加。

[0006] 本发明中阴极室水层厚度不要求大于等于土层厚度，大幅度降低了用水量；同时，因使用单向循环淋洗方式，没有反冲洗过程，避免了污染物被重新冲回土壤上层的问题，大幅度提高了淋洗效率。

[0007] 为实现本发明目的而采用的技术方案是：将阴极室1、阳极室4和储液罐6全部密闭，储液罐6底部与阳极室4通过流向储液罐的单向阀8相连，储液罐6的顶部与阴极室1通过流向阴极室的单向阀9相连，阴极室1安装有气阀7。

[0008] 关闭阴极室1上的气阀7，接通电源，阴极2上产生氢气(图1和图2)，同时，电加热作用也产生大量水蒸气使阴极室1内气压升高，驱动阴极室1内的淋洗液穿过土壤室中的土壤层3进入阳极室4，形成高温淋洗过程；阴极2上产生的OH-离子也随淋洗液一起进入土壤层3和阳极室4。

[0009] 在阳极室4内，铁阳极5释放出Fe2+离子(图1和图2中的电极5材质为铁)，Fe2+离子与污染物(如：六价铬)、溶解氧、OH-离子等发生反应，对淋洗液中的污染物进行同步处理。

[0010] 阳极室4中的淋洗液经过单向阀8进入储液罐6中，使储液罐6液面上升，罐顶气压升高；同时，密闭储液罐内的泥水分离装置将沉淀物从淋洗液中分离出来。

[0011] 当阴极室1内的淋洗液几乎全部进入土壤层3，使得淋洗液液面低于阴极2时，电路断开，不再产生蒸汽和氢气，阴极室1内气压停止上升，淋洗液不再流动。

[0012] 此时，打开电极室1上的气阀7，阴极室1内气压下降，储液罐6中的淋洗液在罐顶气压作用下通过单向阀9被送回阴极室1，直至阴极室1和储液罐6中的液面及气压均恢复到初始状态，完成一轮单向淋洗过程。

[0013] 再次关闭气阀7，开始下一轮电化学淋洗过程。

[0014] 阴极室1中的液面高度不受土壤层3厚度的限制，通常小于土壤层3厚度，当上层污染物在前一轮淋洗过程中仅被淋洗到土壤层下层但没有被淋洗出来时，在之后的单向循环淋洗过程中会继续下移直至被淋洗出土壤层。

[0015] 本发明也可以用于其他以固态或半固态存在的固体废物中污染物的去除。附图说明

[0016] 本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

[0017] 图1分离式单向循环土壤电化学淋洗装置结构示意图。

[0018] 图2套筒式单向循环土壤电化学淋洗装置结构示意图(该结构中，阴极室1、土壤室3和阳极室4嵌套在储液罐6中间，以提高保温效果)

[0019] 图中：1－阴极室，2－阴极，3－土壤室/层，4－阳极室，5－阳极(材质：铁)，6－储液罐(内置泥水分离装置)，7－气阀，8－单向阀(流向储液罐)，9－单向阀(流向阴极室)。

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明范围内。

[0021] 实施例1：本实施例中，Cr(VI)污染土壤的Cr(VI)浓度为1560mg/kg，使用图1和图2中的装置对该土壤进行修复。

[0022] 淋洗液为0.003mol/L的NaCl溶液，土壤层3厚10cm，阴极室1水层深度1.5cm，土壤层电场强度120V/cm。修复过程中，土壤温度由室温升至95℃，淋洗液被阴极室1气压驱动穿过土壤层3进入阳极室4，形成高温淋洗。从土壤颗粒表面解吸下来的CrO42-离子除了随淋洗液一起向阳极室4移动外，还在高强直流电场作用下通过电迁移作用向阳极室4移动。在阳极室4中，阳极5的电极反应产物Fe2+将CrO42-还原为Cr3+并生成CrxFey(OH)z复合沉淀物。阳极室4中的淋洗液及CrxFey(OH)z复合沉淀物通过单向阀8被压力输送至储液罐6中，使储液罐6顶部的气压升高。在储液罐6内，斜板沉淀和过滤装置将CrxFey(OH)z复合沉淀物从淋洗液中分离出来。待阴极室1中的淋洗液几乎被全部压入土壤层3导致电路断开时，打开气阀7，使阴极室1的气压降至常压。此时，储液罐6中的淋洗液在罐顶气压作用下通过单向阀9被送回阴极室1。阴极室1和储液罐6中的液面及气压均恢复到初始状态，电路重新接通，第一轮淋洗完成。关闭气阀7，第二轮淋洗开始，如此反复6轮。经过前3轮的电化学淋洗，土壤中
2- 2+
绝大部分可解吸的CrO4 离子已通过淋洗和电迁移作用被清理出土壤并被Fe 还原；在后3轮的电化学淋洗中，进入阳极室4的淋洗液中CrO42-离子浓度已非常低，无法消耗完阳极5上释放的Fe2+离子，使得大量Fe2+离子随淋洗液一起途经单向阀8、储液罐6、单向阀9和阴极室
1进入土壤层3，将土壤层3中残余的Cr(VI)还原，使得土壤中的Cr(VI)浓度小于1.0mg/kg。

[0023] 实施例2：本实施例中，使用图1和图2所示装置对铅(Pb)和有机污染物复合污染土壤进行修复。

[0024] 淋洗液为总浓度0.05mol/L的复合电解质溶液(含Cl-、NO3-、Na+、Mg2+、Ca2+等离子)，土壤层3厚10cm，阴极室1内水层深度2cm，土壤层电场强度1V/cm(注意：对于以阳离子形式存在的重金属离子，电迁移作用起负面作用，因此要采用低电场、高电流的运行模式，削弱电迁移作用)。修复过程中，土壤温度由室温升至92℃，从土壤颗粒表面解吸下来的Pb2+离子在直流电场作用下，通过电迁移作用向上迁移，与淋洗过程的运动方向相反，但由于淋洗速度远大于电迁移速度，Pb2+离子的合运动方向依然是向下进入阳极室4。土壤中的有机污染物随淋洗液一起进入阳极室4。在阳极室4和储液罐6中，Fe2+和Fe3+(Fe2+被水中溶解氧氧化的产物)水解形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀，通过混凝沉淀作用去除淋洗液中的Pb2+离子和有机污染物。如此8轮循环修复，土壤中的铅浓度由780mg/kg降至95mg/kg，总石油烃浓度由2150mg/kg降至122mg/kg。