CN103723786A - 重金属污染物场地防渗墙体自修复方法 - Google Patents

重金属污染物场地防渗墙体自修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，包括以下步骤：在防渗墙体内铺设循环管线；向循环管线内注入解吸附盐溶液，并通过循环泵使其在循环管线内循环流动；防渗墙体内的重金属解吸至解吸附盐溶液后，由循环管线中抽出解吸附盐溶液。与现有技术相比，本发明改变了传统重金属污染物处理的思路，起到了重金属回收利用、增加防渗墙体使用寿命的作用。

Description

重金属污染物场地防渗墙体自修复方法
技术领域
本发明涉及重金属污染处理方法，尤其是涉及一种重金属污染物场地防渗墙体自修复方法。
背景技术
近年来由于工业建设的发展、金属矿床的大量开采，地下水污染问题特别是地下水重金属污染问题正变得越来越广泛。随着社会的迅速发展和城镇化进程的加快，城市废物和生活垃圾产生量急剧增多。在我国，垃圾的处理大部分靠填埋，而垃圾填埋场渗滤液的处理特别是渗滤液中重金属的处理已成为我国和世界各大城市面临的重大环境问题。城市固体废弃物(MSW)填埋后生成的渗滤液中含有大量的重金属污染物成分，这些重金属污染物在水力梯度、浓度梯度等驱动力下发生对流弥散，若不加以处理则对环境构成严重威胁。这些重金属污染物有时甚至穿过防渗层随地下水向周围地层运移。
压实粘土及土工聚合物粘土衬垫(GCL)常用于垃圾填埋场衬垫和废弃物的拦截，用来覆盖新的废弃物处理单元和封闭旧的废弃物处理场地。以蒙脱石为主要矿物成分的膨润土具有的物理屏蔽和化学吸附的双重特性，膨润土及膨润土混合材料已被广泛使用在垃圾填埋场的防渗帷幕(墙)等垂直防渗系统中。考虑膨润土及膨润土混合物衬垫材料的阻滞特性、污染物运移特性、膨润土吸附效应及基于吸附-扩散效应的重金属污染物屏障系统设计已成为当下研究的热点问题。但在重金属污染物屏障系统的长期运营过程中仍存在以下问题：
(1)对于长期运营条件下，屏障系统的有效性、耐久性：膨润土及膨润土混合物材料长期在含重金属污染物的地下水中物理性质、吸附性等阻滞性能的衰减问题，使其屏障性能减弱甚至失效；
(2)对于重金属的回收利用问题：传统重金属污染物阻滞系统并没有顾及有效回收利用的效果；
(3)对于引导重金属污染物地下水流问题：传统重金属污染物阻滞系统只起到“堵”的作用，可能使得部分区域地下水位抬高，重金属污染物沿某些可能的渗水通道流出屏障系统。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可持续的重金属污染物场地防渗墙体自修复方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，依靠埋置于坑槽内的压实膨润土混合物预制块、预留管道和循环泵送的盐溶液实现重金属污染物垂直屏障系统中膨润土吸附/解吸附循环，达到作为重金属污染物场地修复系统的自修复功能，包括以下步骤：
在防渗墙体内铺设循环管线；
向循环管线内注入解吸附盐溶液，并通过循环泵使其在循环管线内循环流动；
防渗墙体内的重金属解吸至解吸附盐溶液后，由循环管线中抽出解吸附盐溶液。
所述吸附盐溶液为浓度为1.5mol/L～2.5mol/L的NaCl溶液。
所述的防渗墙体及其内铺设的循环管线均与重金属污染物场地的地下水流方向垂直。
所述的解吸附盐溶液在墙体内循环管线的循环速度控制在不大于1.0ml/min，以免防渗墙体受冲蚀。
与现有技术相比，本发明经济、简单易行、大幅度增大膨润土使用寿命，主要优点如下：
(1)通过对吸附了重金属污染物的膨润土进行解吸附作用，经解吸附后继续发挥吸附重金属污染物的功能，大大增加了防渗墙体的有效性，延长了防渗系统的运营寿命；
(2)循环泵工作过程中不但能注入解吸液一盐溶液，同时能抽出重金属溶液，从而可对重金属进行回收再利用，具有很大的应用前景；
(3)可疏导地下水流，避免重金属污染物沿其他渗水通道穿过防渗墙体，其安全性有较大的提升。
附图说明
图1为采用本发明方法的防渗系统的平面结构示意图；
图2为图1的剖面图；
图3为防渗墙体中重金属吸附/解吸附的机理图；
图中，循环泵1，防渗墙体2，循环管道3，重金属污染场地4，地下水流5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
传统屏障系统采用“堵”的思路，即重金属污染物屏障系统建成后不采取任何措施，靠膨润土衬垫材料本身阻滞性能达到阻止重金属污染物迁移的目的，而本发明的重金属污染物场地防渗墙体自修复方法则采用“疏导”的思路，其所采用的防渗结构具体如图1和图2所示，包括以下步骤：
首先，在防渗墙体内铺设循环管线，并且防渗墙体及其内铺设的循环管线均与重金属污染物场地的地下水流方向垂直。在本实施例中，防渗墙体采用膨润土混合物，具体为膨润土+碎石屑按3：7比例混合，碎石屑最大粒径不超过5cm，并不得超过膨润土混合物整体厚度的1/3，在通过膨润土混合物砌筑呈防渗墙体，并且铺设循环管线，同时可在地基与膨润土墙体间接缝处设置一层土工布，以防止渗漏。
然后，向循环管线内注入解吸附盐溶液，该解吸附盐溶液可以采用1.5mol/L的NaCl溶液，具体浓度配置可参考图3。图3为Freundlich等温吸附/解吸附模型的线性化形式图，该模型常常用来描述膨润土对金属离子的吸附/解吸附过程，如膨润土对重金属Cr(III)的吸附/解吸附符合Freundlich等温吸附模型。从图3可以看出，吸附等温线位于解吸附等温线的上方，这表明在溶液中存在1.5mol/L的NaCl时，金属离子很容易被解吸出来，不存在吸附回滞现象，从而可用NaCl溶液作为解吸液。注入NaCl溶液后，通过循环泵使解吸附盐溶液在循环管线内循环流动，将吸附于防渗墙体内的重金属污染物解吸附至溶液中。在循环流动的过程中，为了防止防渗墙体受到冲蚀，解吸附盐溶液在墙体内循环管线的循环速度不大于1.0ml/min。
在防渗墙体内的重金属解吸至解吸附盐溶液后，由循环管线中抽出解吸附盐溶液。这样发生解吸附反应后的防渗墙体能够继续发挥吸附重金属污染物的功能，大大延长了垃圾场防渗系统的使用寿命，同时能回收利用重金属。

Claims (4)

1.一种重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
在防渗墙体内铺设循环管线；
向循环管线内注入解吸附盐溶液，并通过循环泵使其在循环管线内循环流动；
防渗墙体内的重金属解吸至解吸附盐溶液后，由循环管线中抽出解吸附盐溶液。
2.根据权利要求1所述的重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，其特征在于，所述吸附盐溶液为浓度为1.5mol/L～2.5mol/L的NaCl溶液。
3.根据权利要求1所述的重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，其特征在于，所述的防渗墙体及其内铺设的循环管线均与重金属污染物场地的地下水流方向垂直。
4.根据权利要求1所述的重金属污染物场地防渗墙体自修复方法，其特征在于，所述的解吸附盐溶液在墙体内循环管线的循环速度控制在不大于1.0ml/min。
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