CN103008334A - 污染土壤原位雨水淋滤修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污染土壤原位雨水淋滤修复系统，至少包括雨水收集、淋滤修复和污水处理三部分。雨水收集部分设有引水管、集水池和水渠，淋滤修复部分设有观测井、集水管道和作为土壤植物修复而种的植物，观测井修在污染土体中上层，集水管道在中下层；污水处理部分设有过滤池、微生物投放池、电动分离池和风能发电装置等，淋滤污水先在过滤池中过滤，经过微生物投放池生物修复，再经过电动分离池电解处理重金属，得到净化的液体。本系统为包气带土壤的修复建立了较完整的污染土壤模拟修复系统，结合了淋洗、植物、微生物和电动分离等修复技术，具有节能减排，无二次污染的特点，适用于污染小的大面积包气带土壤污染修复。

Description

污染土壤原位雨水淋滤修复系统
技术领域
本发明涉及一种综合了洗滤修复、植物、微生物和电动分离等修复技术的污染土壤原位雨水淋滤修复系统。
背景技术
随着化学污染物多途径进入土壤系统, 如大量施用化肥、农药, 工业废水不断侵袭农田及有毒有害污染物的事故性排放； 固体废弃物, 特别是有毒、有害固体废物的填埋所引起有毒物质泄漏, 造成土壤严重污染;同时对地下水及地表水造成次生污染;污染物可通过饮用水或通过土壤-植物系统,经由食物链进入人体,直接危及人类健康。因此,修复已被污染的土壤及地下水,保障人类健康,以实现经济社会的可持续发展, 已引起各国政府及环境科学家的广泛关注。
我国土壤及地下水污染严重，多地重金属检出率达到100%，污染情况不容乐观。当前针对工业污染的土地修复实验很多，但是针对农业土壤污染的包气带修复系统研究较少，而且二次污染严重，修复效果不佳。从目前污染土壤的修复的发展趋势看，土壤修复技术从异位向原位的土壤修复技术发展，这是因为异位修复不仅处理成本高，而且很难治理深层土壤及地下水均受污染的场地，因而，发展多种原位修复技术以满足不同污染场地修复的需求就成为近年来的一种趋势。
发明内容
本发明目的在于解决上述现有技术中土壤及地下水污染严重的问题，而提供了一种具有节能减排，无二次污染，便于操作，费用低，适用于污染小的包气带土壤污染修复的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，为包气带土壤的修复建立较完整的污染土壤模拟修复模型。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：提供了一种污染土壤原位雨水淋滤修复系统，至少包括雨水收集部分、淋滤修复部分和污水处理部分，所述的雨水收集部分设有引水管、集水池和水渠，有多根引水管与集水池连接，集水池设在需修复的污染土体的中上层，有众多条水渠与集水池联通，引水管用于地表水量的采集及为集水池补水，水渠用于在污染土壤中产生壤中流和水力梯度，使水缓慢下渗形成淋滤；所述淋滤修复部分设有观测井、集水管道和作为土壤植物修复而种植的植物，在需要修复的污染土体上层种植能修复土壤的植物；观测井修在污染土体中，位于污染土体的中上层；集水管道设置在污染土体的中下层，集水管道用于收集含污染物的淋滤液体；所述污水处理部分设有过滤池、微生物投放池、电动分离池、风能发电装置和抽水机及水管，其中过滤池有两个，为碎石过滤池和亚粘性土过滤池，碎石过滤池与集水管道连接，用于汇集淋滤液体及进行初步的过滤；抽水机定期用净水从底部向上进行洗滤，并将污水抽向微生物投放池中；微生物投放池为进行生物修复的场所，设置在亚粘性土过滤池中；电动分离池中设置有阴极板和阳极板，风能发电装置通过缆线分别与阴极板和阳极板连接，阴极板和阳极板用于处理污水中的重金属污染物，通过电解阴阳离子向两极板处移动，重金属离子在阴极板富集，定期将电极板抽出将重金属离子除去，经过一段时间的处理，通过检测仪器对电动分离池溶液进行重金属离子的检测，测定合格后，通过抽水机及水管将净化过的水抽离或返灌回集水池或土壤中。
所述的集水池的底部和与污染土体相对的侧壁需要加固防漏。
所述的集水池需要保持一定水位，枯水季节集水池和水渠需要补水，达到一定的水力梯度，以保证在足够的水力梯度下产生长期的壤中流对污染土壤进行淋滤。
所述的观测井用于监测土壤中污染物的变化情况，以确定进行修复的时间和修复效果的评价。
所述的污水处理部分的碎石过滤池为采用砾碎石构成的过滤池，用于过滤污水中的大颗粒物质。
所述的微生物投放池包含微生物注入池和亚粘性土层，微生物注入池先将土壤中有毒有害有机污染物降解为无害的物质，同时利用孔隙很小的亚粘性土层阻止微生物的流失。
本发明的污染土壤原位雨水淋滤修复系统有以下优点：
1、本发明的污染土壤原位雨水淋滤修复系统为包气带土壤修复建立了一个较完整的污染土壤模拟修复模型，结合了淋滤、植物、微生物和电动分离等修复技术。通过采用多项修复技术的有效组合，能够弥补各单项技术的客观局限，形成一套完整、独立、高效的污染土壤修复技术体系。
2、本发明通过研究认知在没有降雨入渗情况下，污染物在包气带土壤的运移速度很慢；本发明修复系统不用挖抽水井，而是开挖水池收集径流排泄的雨水，可以有效节约成本。集水池的作用相当于一个小型水库，通过抽水给水渠缓慢渗流可以有效防止干旱。本发明的修复系统可以应用于土壤污染防治，或对土壤改良等方面。
3、本发明的污染土壤原位雨水淋滤修复系统具有节能减排，无二次污染的特点，便于操作，费用低，经济实用，适用于污染小的大尺度包气带土壤污染修复。此外在本系统的基础上进行改进，例如可以在淋滤段中添加井，来研究垂向上的重金属离子的迁移净化等。
附图说明
 图1本发明提供的污染土壤原位雨水淋滤修复系统的结构示意图。
 图2为本发明修复系统的俯视示意图。
上述图中：1-引水管，2-土壤层，3-集水池，4-污染土体，5-观测井，6-集水管道，7-碎石过滤池,8-亚粘性土过滤池，9-微生物投放池，10-植物，11-风能发电装置，12-阴极板，13-阳极板，14-抽水机，15-水管，16-电动分离池，17-水渠，18-壤中流。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作详细具体的说明。
实施例1：本发明提供的一种污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其结构如图1、图2所示，至少包括雨水收集部分、淋滤修复部分和污水处理部分，所述的雨水收集部分设有多根引水管1、集水池3和多条水渠17，多根引水管1均与集水池3连接，多条水渠17也与集水池相联通，引水管1用于地表水富集地区水量的采集及为集水池3补水，修水渠17的目的在于保持污染土壤湿润，让污染土体4中形成壤中流18，并使整个修复系统在水流线上产生淋滤水，能长期进行土壤修复工作。集水池3设在需修复的污染土体4的中上层；集水池3在建造时一定注意防漏，所以要在其底部和与污染土体相对的侧壁进行加固，防止污染土体4中的污染水进入集水池3，在建造规格上还要考虑当地环境、地质等因素。污染土体4的下层为土壤层2。
所述淋滤修复部分设有观测井5、集水管道6和作为土壤生物修复而种植的植物10，在需要修复的污染土体4上层种植能修复土壤的植物10，植物对于土壤的修复能力是不容忽视的，根系对于污染土壤的改善有着很大的作用，在污染土体4上选择适当的植物种植，可以起到改善土壤能力的作用。在进行渗流过程中，由于水渠17挖在污染土体4上层，集水管道6设置在污染土体4的中下层，水渠17与集水管道6排泄出的地下淋滤水保持有一定的水位差，由水位差提供一定的水力梯度，产生长期的壤中流18对污染土壤进行淋滤，其淋滤液在低洼处富集，不断地从集水管道6排泄出，达到对土壤的淋滤修复。观测井5修在污染土体4中，位于污染土体4的中上层，目的在于通过观测井5可以时刻监测土壤中污染物的变化情况，从而决定修复的时间长短和预期效果。
所述污水处理部分设有过滤池、微生物投放池9、电动分离池16、风能发电装置11和抽水机14及水管15，其中过滤池有两个，包括有碎石过滤池7和亚粘性土过滤池8，碎石过滤池7与集水管道6连接用于对淋滤液体的汇集，及对淋滤液体进行初步的过滤；淋滤污水进入碎石过滤池7中，会把大的颗粒物质留在碎石层中，经过一段时间的修复后，抽水机14定期用净水对碎石过滤池7从底部向上进行洗滤，将大颗粒物质滤除，并将多出的污水抽向微生物投放池9中。微生物投放池9是进行生物修复的场所，设置在亚粘性土过滤池8中。电动分离池16中设置有起电解作用的阴极板12和阳极板13，采用风能发电装置11供电，风能发电装置11通过缆线分别与阴极板12和阳极板13连接，阴极板12和阳极板13用于处理污水中的重金属污染物，通过电解阴阳离子向两极板处移动，重金属离子在阴极板12处富集，定期将电极板抽出将重金属离子除去，经过一段时间的处理，通过检测仪器对电动分离池溶液进行重金属离子的检测，测定合格后，通过抽水机14及水管15将净化过的水抽离或返灌回集水池3或土壤中，达到节能减排的目的。
本发明提供的一种污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其工作原理如下：本系统适合在污染程度相对较小的大面积区域进行修复，利用开挖集水池3收集径流排泄的雨水，集水池3向众多条水渠17供水，引水管1用于地表水量的采集及为集水池3补水，水渠17用于在污染土壤中产生壤中流18和水力梯度，水缓慢下渗形成淋滤；淋滤液在低洼处富集经集水管道6，再汇集到污水处理部分中进行处理，淋滤液先通过碎石过滤池7过滤出大颗粒物质，过滤的液体再进入到微生物投放池9进行有机物的处理，利用微生物将土壤中有毒有害有机污染物降解为无害的物质，最后滤液进入电动分离池16；为了节能，采用风能作为电动分离池16的电解能源。电动分离池16对重金属污染物进行电解处理，重金属离子在阴极板富集，定期将电极板抽出将重金属离子除去，最终净化的水可以通过抽水机14和水管15排向河流等，也可以通过循环装置回到集水池3或者直接用于灌溉，达到节能减排的目的。 

Claims (6)

1.污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：至少包括雨水收集部分、淋滤修复部分和污水处理部分，所述的雨水收集部分设有引水管、集水池和水渠，有多根引水管与集水池连接，集水池设在需修复的污染土体的中上层，有众多条水渠与集水池联通，引水管用于地表水量的采集及为集水池补水，水渠用于在污染土壤中产生壤中流和水力梯度，使水缓慢下渗形成淋滤；所述淋滤修复部分设有观测井、集水管道和作为土壤植物修复而种植的植物，在需要修复的污染土体上层种植能修复土壤的植物；观测井修在污染土体中，位于污染土体的中上层；集水管道设置在污染土体的中下层，集水管道用于收集含污染物的淋滤液体；所述污水处理部分设有过滤池、微生物投放池、电动分离池、风能发电装置和抽水机及水管，其中过滤池有两个，为碎石过滤池和亚粘性土过滤池，碎石过滤池与集水管道连接，用于汇集淋滤液体及进行初步的过滤；抽水机定期用净水从底部向上进行洗滤，并将污水抽向微生物投放池中；微生物投放池为进行生物修复的场所，设置在亚粘性土过滤池中；电动分离池中设置有阴极板和阳极板，风能发电装置通过缆线分别与阴极板和阳极板连接，阴极板和阳极板用于处理污水中的重金属污染物，通过电解阴阳离子向两极板处移动，重金属离子在阴极板富集，定期将电极板抽出将重金属离子除去，经过一段时间的处理，通过检测仪器对电动分离池溶液进行重金属离子的检测，测定合格后，通过抽水机及水管将净化过的水抽离或返灌回集水池或土壤中。
2.根据权利要求1所述的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：所述的集水池的底部和与污染土体相对的侧壁需要加固防漏。
3.根据权利要求1所述的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：所述的集水池需要保持一定水位，枯水季节集水池和水渠需要补水，达到一定的水力梯度，以保证在足够的水力梯度下产生长期的壤中流对污染土壤进行淋滤。
4.根据权利要求1所述的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：所述的观测井用于监测土壤中污染物的变化情况，以确定进行修复的时间和修复效果的评价。
5.根据权利要求1所述的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：所述的污水处理部分的碎石过滤池为采用砾碎石构成的过滤池，用于过滤污水中的大颗粒物质。
6.根据权利要求1所述的污染土壤原位雨水淋滤修复系统，其特征在于：所述的微生物投放池包含微生物注入池和亚粘性土层，微生物注入池先将土壤中有毒有害有机污染物降解为无害的物质，同时利用孔隙很小的亚粘性土层阻止微生物的流失。
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