一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法
专利汇可以提供一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 真空 吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，属于污染土治理领域。将污染土置于可导电、可施加真空 负压 且可注入液体的工作头之间，并使该体系与外界空气隔绝；任一工作头与其周围至少一支工作头所接直流电源的极性相反，工作头上的导 水 管在真空负压源和供液源间按设计的模式切换；通过工作头施加直流电和真空负压并注入液体，在污染土中形成 电场 和定向液流场；使其中的污染物溶入液流并从工作头的导水管排出。本发明与动电除污技术比，可 加速 污染物排除速率；通过调整真空负压产生的液流方向，可加速目标离子的排出速率但保留有益的相反离子，还可调整体系中的pH值分布及化学反应环境；本发明还具有高效脱水能 力 。，下面是一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法专利的具体信息内容。
1.一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于：将污染土置于既可导电、又可施加真空负压、还可注入液体的工作头之间，使该体系与外界空气隔绝；
各工作头平行布置，任意一支工作头与其周围至少一支工作头所接直流电源的极性相反；
工作头上的导水管在连接真空负压源和连接供液源间按设计的模式切换；通过向工作头施加直流电在污染土中建立电场；其间接真空负压源的工作头在污染土中形成真空负压，接供液源的工作头向污染土注入液体，从而在污染土中形成均匀分布的定向液流场；在直流电场和定向液流场的作用下，使污染土中所含的污染物不断地溶入液流并从工作头的导水管排出，从而实现污染土中污染物的清除；
所述既可导电、又可施加真空负压、还可注入液体的工作头，包括以下构型：杆式Zc型工作头、板式Ba型工作头、板式Ca型工作头；
所述杆式Zc型工作头由一支导电材料制成的管壁带孔的外套管和内置其中的一支管壁密闭的不导电材料制成的导水管构成；所述管壁上小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.01mm至4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；将管壁带孔的外套管下端封闭，内置导水管下端与外套管下端之间留出0.1mm 50mm的导水间隙，内置导水管与外套管上端~
密封，并分别引出导水口，外套管外可再包覆公知的滤层；如此构型的工作头在植入污染土后，当向内置导水管的导水口注入液体时，液体可以从外套管的导水口流出，反之亦然；杆式Zd型工作头是将Zc型工作头中的管壁带孔的外套管的材质改为不导电材料，而将内置的管壁密闭的导水管的材质改为导电材料；
所述板式Ba型工作头由带孔的导电材料板、内隔板和导水管与不导电材料制成的基板共同构成；基板与导电材料板平行，两板间距为1mm至5cm，两板间夹一系列竖向排列且与两板正交的内隔板，内隔板间距为1mm至5cm，内隔板上端和下端分别与基板和导电材料板的上端和下端平齐，在基板与导电材料板内形成一系列的上下通道；基板与导电材料板的两侧端用不导电材料封闭，基板与导电材料板的上端面和下端面分别由一个不导电材料的水管封盖形成封闭体系，在上端面的水管的下面和下端面水管的上面分别分布有一系列小孔，使每个上下通道的两个端口分别与该两个水管上的各一个小孔相连通；导电材料板上的小孔排列在该上下通道上，所述小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.1mm至
4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；如此构型的工作头在污染土覆盖后，当向一个水管注入液体时，液体可以分别通过每个上下通道流入另一个水管并被导出；该板式工作头也可以是在工作头板平面内转90度角构成，即板式工作头的两水管分别位于两侧端竖向布置，而内隔板形成的通道为水平向布置；板式Ba型工作头的基板贴放于结构物上；板式Bb型工作头是将板式Ba型工作头的导电材料板与基板的位置互换，同时导电材料板可不带小孔，而基板带小孔；板式Bb型工作头的导电材料板贴放于结构物上；板式工作头也可外包滤层；
所述板式Ca型工作头由外板、格槽内板和导水管构成，所述外板为两个带孔的导电材料板，格槽内板水平向横截面为鱼骨状，即格槽内板中间为一块不导电材料的整板，该整板两侧面按一定间隔对称分布有肋板，肋板间距为1mm至5cm；两外板间距为3mm至10cm，中间夹格槽内板，形成一系列的上下通道；两外板和格槽内板的两个侧端面平齐并密封；两外板和格槽内板的上下两个端面平齐，各有两个并列的不导电水管封盖形成封闭体系，在上面的水管的下面和下面水管的上面分别分布有一系列小孔，使每个上下通道的上下两个端口分别与上面水管和下面水管上的至少一个小孔相连通；外板上的小孔排列在该上下通道上，所述小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.1mm至4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；如此构型的工作头在植入污染土中后，当向工作头上一支水管注入液体时，液体可以分别通过每个上下通道流入工作头的另一支水管并被导出；该板式工作头也可以是在工作头板平面内转90度角构成，即板式工作头的两侧端分别竖向布置水管，而内隔板形成的通道为水平向布置；板式Cb型工作头是将板式Ca型工作头中的外板改为两个带孔的不导电材料板，而格槽内板中间的一块整板改为导电材料板；板式工作头也可外包滤层。
2.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，所述的污染土是颗粒粒径符合中华人民共和国国家标准GB/T 50145中对细粒土的规定、渗透系数低于10-3cm/s的含有污染物的细颗粒散体；所含污染物为可溶于水的污染物，包括本身是可溶的物质，或是经与其它药剂反应后转变为可溶的物质；所述的可溶的物质指可溶于水形成溶液，或与水形成悬浊液的物质；所含污染物为以下物质的一种或多种：
汽油、柴油，PAH多环芳香烃，嵌二萘、石碳酸、五氯苯酚、石油烃、菲、TCE三氯乙烯，十五碳二元酸、PEC氯化聚乙烯、染料、六氯丁二烯、BTEX苯系物、铅、铬、镉、钴、铯、铜、汞、镍、镁、钼、锌、铀、钍、镭、锶、锑、以及卤化物、砷、磷、磷酸盐、硝酸盐、氟。
3.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，所述注入的液体可以是淡水或淡水与如下一种物质或多种物质构成的溶液：乙酸、柠檬酸等有机酸，盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钙、氨、小苏打、SDS十二烷基硫酸钠、DAH十二烷基次氯酸氨，以及Bril30聚氧化乙烯或羟丙基-β-环糊精、氢氧化铵、EDTA、NTA、EGTA、DTPA、DCyTA。
4.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，将杆式工作头按设计的间隔和深度竖向插入污染土中；工作头的排列方式包括：
1）一行工作头接电源的同一极性，相邻行的工作头接电源的相反极性；2）一行工作头接电源的同一极性（下称为A组工作头），一行工作头中的相邻工作头分别接电源的相反极性（下称为B组工作头），A组工作头和B组工作头间隔排列；3）每一行工作头的相邻工作头分别接电源的正极和负极，每列工作头的相邻工作头也分别接电源的正极和负极，即在水平面内任意工作头与的相邻工作头分别接电源的正极和负极；各行工作头与其它行工作头可以一一对齐，也可以相邻行的工作头平行错开一定距离；可以全部使用同一种构型的工作头，也可以采用不同构型的工作头；工作头的间距可以在0.5m至2m之间。
5.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，所述板式工作头可以安装于各种容器或管道内或其壁板上，所述容器包括箱仓、格仓、塔式格仓等；所述箱仓为顶面有连通真空负压源和供液源的管道、其余五面封闭的矩形容器，箱仓尺寸可以是各种型号的集装箱大小，板式工作头在箱仓中按设计的间隔平行布置，间隔在0.2m 1m，相邻的板型工作头接电源的相反极性；所述格仓的横剖面为矩形或~
扇环形或圆形，格仓为顶面有连通真空负压源和供液源的管道、其余五面封闭的矩形容器；
矩形格仓横剖面的短边尺寸可为15厘米至100厘米，长边尺寸可为50厘米至500厘米，长边上的两面壁板均安装有板式工作头；扇环形格仓横剖面的两弧形长边的垂直距离可为15厘米至100厘米之间，扇环形两弧线的直径和弧长由设计决定，扇环形格仓的两弧形长边上的壁板均安装有板式工作头；圆形格仓直径可为20厘米至200厘米之间，圆形格仓壁板安装有板式工作头，同时其圆心处安装有杆式工作头；板式工作头的各边尺寸可比格仓壁板各边的尺寸小5至10cm，每个格仓高度可为50厘米至500厘米；所述塔式格仓横截面尺寸与格仓相同、高度方向的尺寸可为500厘米至5000厘米，为在高耸支撑结构支撑下构成高塔状构筑物；塔式格仓的上端顶面密封，留有连通真空负压源和供液源的管道以及可以注入废渣的通道，其底端有可以控制废渣排出速率的排出口，在塔式格仓内，两长边壁板上的工作头可以由多块板式工作头拼装而成，工作头的宽度和高度以及各工作头的间隔由设计决定；所述管道的横剖面可以为矩形或圆形，可以采取与前述塔式格仓相同的构造；格仓、塔式格仓、管道中贴装在两面壁板上的工作头分别接直流电源的相反极性。
6.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，工作头的两个水管分别与进水管和排水管连接；将各连接电源正极的工作头的进水管A连接于通向供液源A的进水总管A，将连接电源负极的工作头的进水管负A连接于通向供液源负A的进水总管负A；将连接电源正极的工作头的排水管A连接于通向蓄液池A的排水总管A；将连接于电源负极的工作头的排水管负A连接于通向蓄液池负A的排水总管负A；
每个工作头上的两个水管，可以根据设计给出的工艺，在前述的进水管和排水管与连接真空负压源之间交替切换。
7.根据权利要求1所述的一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法，其特征在于，除污过程中，需使污染土与工作头构成的整个体系处于与空气隔绝的状态；所施加的直流电压是持续稳定的电压或者是间歇供给的电压，接电源正、负极的两工作头间电压梯度为0.3V/cm 10V/cm；真空负压源可以连续稳定的方式或间歇方式供给真空负压，真~
空度可在50kPa至95kPa；可以连续供液或间歇供液；直流电供电方式及电压的选择、真空负压供给方式及真空度的选择、供液方式及供液量和液体种类的选择，根据污染物的溶出速率由设计根据试验确定。
一种真空吸滤与动电结合污染土除污装置及其使用方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述杆式Zc型工作头由一支导电材料制成的管壁带孔的外套管和内置其中的一支管壁密闭的不导电材料制成的导水管构成；所述管壁上小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.01mm至4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；将管壁带孔的外套管下端封闭，内置导水管下端与外套管下端之间留出0.1mm 50mm的导水间隙，内置导水管与外套管上端~
密封，并分别引出导水口，外套管外可再包覆公知的滤层；如此构型的工作头在植入污染土后，当向内置导水管的导水口注入液体时，液体可以从外套管的导水口流出，反之亦然；杆式Zd型工作头是将Zc型工作头中的管壁带孔的外套管的材质改为不导电材料，而将内置的管壁密闭的导水管的材质改为导电材料；
所述板式Ba型工作头由带孔的导电材料板、内隔板和导水管与不导电材料制成的基板共同构成；基板与导电材料板平行，两板间距为1mm至5cm，两板间夹一系列竖向排列且与两板正交的内隔板，内隔板间距为1mm至5cm，内隔板上端和下端分别与基板和导电材料板的上端和下端平齐，在基板与导电材料板内形成一系列的上下通道；基板与导电材料板的两侧端用不导电材料封闭，基板与导电材料板的上端面和下端面分别由一个不导电材料的水管封盖形成封闭体系，在上端面的水管的下面和下端面水管的上面分别分布有一系列小孔，使每个上下通道的两个端口分别与该两个水管上的各一个小孔相连通；导电材料板上的小孔排列在该上下通道上，所述小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.1mm至
4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；如此构型的工作头在污染土覆盖后，当向一个水管注入液体时，液体可以分别通过每个上下通道流入另一个水管并被导出；该板式工作头也可以是在工作头板平面内转90度角构成，即板式工作头的两水管分别位于两侧端竖向布置，而内隔板形成的通道为水平向布置；板式Ba型工作头的基板贴放于结构物上；板式Bb型工作头是将板式Ba型工作头的导电材料板与基板的位置互换，同时导电材料板可不带小孔，而基板带小孔；板式Bb型工作头的导电材料板贴放于结构物上；板式工作头也可外包滤层；
所述板式Ca型工作头由外板、格槽内板和导水管构成，所述外板为两个带孔的导电材料板，格槽内板水平向横截面为鱼骨状，即格槽内板中间为一块不导电材料的整板，该整板两侧面按一定间隔对称分布有肋板，肋板间距为1mm至5cm；两外板间距为3mm至10cm，中间夹格槽内板，形成一系列的上下通道；两外板和格槽内板的两个侧端面平齐并密封；两外板和格槽内板的上下两个端面平齐，各有两个并列的不导电水管封盖形成封闭体系，在上面的水管的下面和下面水管的上面分别分布有一系列小孔，使每个上下通道的上下两个端口分别与上面水管和下面水管上的至少一个小孔相连通；外板上的小孔排列在该上下通道上，所述小孔的几何形状不限，其孔径或短边尺寸为0.1mm至4.5cm，孔的面积与外板面积比在5%至65%；如此构型的工作头在植入污染土中后，当向工作头上一支水管注入液体时，液体可以分别通过每个上下通道流入工作头的另一支水管并被导出；该板式工作头也可以是在工作头板平面内转90度角构成，即板式工作头的两侧端分别竖向布置水管，而内隔板形成的通道为水平向布置；板式Cb型工作头是将板式Ca型工作头中的外板改为两个带孔的不导电材料板，而格槽内板中间的一块整板改为导电材料板；板式工作头也可外包滤层。
具体实施方式
本发明所述技术可以用于对填埋场中的废渣、废渣库中的废渣进行原位除污，或对污染场地进行原位除污；此种情况一般多使用杆式工作头，将杆式工作头按设计的间隔和深度竖向插入废渣中。工作头的排列方式包括但不限于以下几种：
1）一行工作头接电源的同一极性，相邻行的工作头接电源的相反极性；2）一行工作头接电源的同一极性（下称为A组工作头），一行工作头中的相邻工作头分别接电源的相反极性（下称为B组工作头），A组工作头和B组工作头间隔排列；3）每一行工作头的相邻工作头分别接电源的正极和负极，每列工作头的相邻工作头也分别接电源的正极和负极，即在水平面内任意工作头与的相邻工作头分别接电源的正极和负极。各行工作头与其它各行工作头可以一一对齐，即工作头形成正方形排列；也可以相邻行的工作头平行错开一定距离，例如，可以错开间隔的一半距离，使工作头形成三角形排列。可以全部使用同一种构型的工作头，也可以采用不同构型的工作头。工作头的间距可以在0.5m至2m之间，工作头间距和插入深度根据实际条件由设计确定。
板式工作头的高度与格仓的高度相近，以使工作头可以在箱仓中提供均匀的负压场和均匀的液流。格仓的平面形式不限于上述这几种，可以是能够提供均匀负压场和均匀液流的各种几何形状。每个格仓高度可在50厘米至500厘米之间。通常是将多个格仓一起使用。在格仓内，可以全部使用同一种构型工作头，也可以不同构型的工作头；板式工作头不带孔的一面贴放于格仓壁板，使污染土中的水可以经外面板板面的孔进入工作头。
且可以根据不同阶段污染物和水的脱除带来的污染土性质变化，改变供电方式和参数，由设计人员根据污染土物理化学性质经现场试验确定。所述进水管注入的液体成分，根据污染土成分经试验由设计确定。向电极中注入适当液体，一方面是为了将聚集于电极的污染物带出；另一方面是可以调谐电场中的电化学环境。注入的液体可以是淡水，也可以是能够与污染土中污染物通过酸碱中和、络合、螯合、解吸附等化学反应使污染物形成所希望成分或状态的液体。进水管径、进液压力、进液流量经试验由设计确定，可根据测试排出液的离子浓度含量及设计给出的指标进行调整；供液的起始时间和终止时间根据污染土特性经试验由设计确定，可能与供电的起始时间不相同。
真空负压源的间歇时长、工作时长和供给的真空度，以及供液的间歇时长、工作时长以及供液种类和供液量由设计根据污染物的溶出速率等实际情况确定；真空度一般在60kPa至
95kPa。除污过程中，也可以在一段时间中采用全部工作头接真空负压源，在另一时间段全部工作头接供液管；两种工作模式交替使用。
4%、氢氧化钙10%、氧化铝2%。颗粒细度：50%<13μm，98%<25μm；渗透系数 7.24 10-7cm/s；pH值 10.9。含水率167%。碱渣堆存场地面积200m×150m。
板型工作头Cb型，外面板为HDPE板，板壁按横向和竖向均为1cm间距分布ϕ2孔；工作头板宽2.30m，高2.80m，两侧外面板间隔4cm，格槽内板采用0.4cm厚碳纤维板，其上肋板的间距为1cm；分别采用两条宽2.cm高1cm的矩形PVC水管，封盖在两侧外板的上端面和下端面；
在上面的水管的下面和下面水管的上面分别按0.5cm间距分布有一系列ϕ2小孔，使每个上下通道的两个端口分别与两个水管上的各2个小孔相连通。最外面外包80目尼龙布做滤层。
25.36、氧化铁 1.29%、氧化钠 3.19%、氧化钾 1.04%、氧化钛 1.72%、氧化镁 2.12%；氟含量
3000.3mg/kg，其中可溶氟含量 425.1mg/kg；pH=10.9。含水率136%。颗粒细度：25%<10μm，
60%<20μm，90%<50μm，渗透系数3.15 10-5cm/s。拟清除污染物后作为制备建筑材料的原材料。
边垂直于坡面搁置，塔式格仓由3个格仓并列构成，塔式格仓高差为50m；各格仓的上端顶面密封，留有连通真空负压源和供液源的管道以及可以注入污泥的通道，底部采用螺旋推送方式实现定量缓慢的将处理后的污泥排出。各格仓仓壁上工作头由高×宽为1.0m×1.5m的工作头板块拼接组成。
10-5cm/s；。含水率36%。干物质中，全Cr含量为21036（mg/kg），Cr（VI）含量为3464（mg/kg）；
pH=10.9。需要进行除污处理。
50cm，长轴平行于地面；在椭圆形管道内壁长轴两侧对面分别安置板型工作头；弧形工作头板范围在两个短轴分别向外30°与椭圆相交截取的弧长；管道的上端顶面密封，留有连通真空负压源和供液源的管道以及可以注入污染土的通道，管道末端采用螺旋推送方式实现定量缓慢的将污染土排出。
3m/min的速率行进；将椭圆形管道上面的工作头接电源的正极，其两个端口分别与自来水管连接；将椭圆形管道下面的电极接电源的负极，其两个端口分别与真空负压源连接；
以间歇式供电方式施加设计的直流电压，供电50分钟，停歇10分钟，控制正负电极之间的电压梯度为4.8V/cm 。其间以持续方式抽真空，维持真空度不低于65kPa，并经进水管供给自来水，供水量与对面工作头真空吸滤出水量基本持平；在直流电停电期间仍保持真空度和供水量。进行污染土除污过程。
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