CN104801535A - 一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于原位去除农田土壤环境重金属污染的修复技术领域，公开了一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，包括盲管、汇水沉淀池沟、富集转化岛和林木，盲管用于排出淋洗土壤水，富集转化岛由富集转化箱堆砌而成，富集转化箱从上到下依次分为土壤承压层、透水滤层和滤料层。本发明装置既能大范围高效原位修复土壤的重金属污染，将重金属富集转化到木材生产终端，不存在二次污染与食品安全问题，具有节地、节水、节能、节材与农田可持续生态保育的优势，而且还可作为农田林网(岛)、排灌农田基本建设的一体化设施，成为实现农田基本建设与改善农田小气候等多元功能，及木材生产基地的重要装置。

Description

一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置

技术领域

本发明属于原位去除农田环境中土壤重金属污染的修复技术领域，具体涉及一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置。

背景技术

由于我国属严重缺水的国家，加之经济飞速发展和人口基数增加，及工农业从业人口素质低与监管执法不严或缺失，使本缺少的地表水资源污染严重，更加剧了水资源短缺，成为污染型缺水的国度，用含有重金属的污水灌溉就成为必然。

据农业部土壤环境监测调查显示，在我国24个省市发展较快的320个重点污染区中，大田农作物污染超标的农产品种植面积占监测调查总面积的20％；其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80％以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。污灌区土壤中镉、镍、锌和铜的含量超标，平均含量分别为65.31mg·kg^-1、1196.64mg·kg^-1、2799.25mg·kg^-1和145.78mg·kg^-1，分别是国家土壤环境二级标准的108.85、19.94、9.33和1.46倍。小麦、水稻籽粒中镉污染最严重，小麦平均含量为2.55mg·kg^-1，是国家食品卫生标准的25.5倍，镍、铬和锌含量分别是国家食品卫生标准的12.98、6.12和1.32倍。为确保国家耕地的红线及食品质量与安全，这就迫使我们研究土壤重金属污染的修复技术。

目前，土壤重金属污染的修复技术根据采用方法和原理的不同，通常对土壤重金属的治理途径主要有两种：①改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，从而降低其在环境中的迁移性和生物的可利用性，但在大范围的自然多变环境因素中，只要这种被改变形态的土壤重金属还存在，很难确保无逆向反应，仍存在反弹的潜在威胁；②从土壤中去除重金属。尽管从土壤中去除重金属的方法与修复技术各有千秋，并能阶段性地解决现存的局部土壤重金属污染问题，但是从可持续的长远与大面积的原位修复角度考虑，它们又存在许多不足与局限性。

发明内容

本发明的目的之一是为解决上述现有技术中存在的问题，提供一种用于大面积原位可持续去除农田重金属的防护林富集转化沟装置。

本发明提供的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，包括盲管、汇水沉淀池沟、富集转化岛和林木，所述盲管在农田呈网状排列，其排水口的污水分别排入农田四周的所述汇水沉淀池沟，所述汇水沉淀池沟是围绕污染农田边缘挖出的排水沟，所述富集转化岛是由富集转化箱单排或多排并列在汇水沉淀池沟中央组成，所述富集转化箱从上到下依次分为土壤承压层、透水滤层和滤料层，所述林木包含落叶与常绿的耐水湿乔木。

进一步地说，所述富集转化箱为梯形箱体，所述梯形箱体带顶并无底，向水侧为梯形斜面，链接面为垂直面，所述梯形箱体无底的大口朝下，带顶的小口朝上，所述梯形箱体的上方设置有种植穴。

进一步地说，所述富集转化箱由耐腐蚀工程塑料、橡胶或树脂材料制成，同时在其四周均设置透水孔。

进一步地说，所述林木采用落叶与常绿混交的乔木，包括但不仅限于水松、湿地松、落羽杉、水杉、池杉、水曲柳、白柳、馒头柳、垂柳、苦楝、小叶白蜡、乌柏、枫杨、香樟、重阳木、蚊母、茂树。

进一步地说，所述滤料层选用经理化改性的硫化床炉渣、陶、瓦、瓷、燃煤渣颗粒等废弃物，但不仅限于这一类虑材。

进一步地说，所述透水滤层选用透水材料制成，包括但不仅限于透水无纺布。

本发明的有益效果在于：本发明可提供一种师法自然，模拟自然的理化与生物学过程，借助于自然力，实施综合性大范围原位修复的可持续方法。将该装置组装于北方的排水沟或南方的低洼地内，形成防护林网或林岛，无需另占土地。既能在大范围农田中高效原位修复土壤的重金属污染，不产生二次污染与食品安全问题，又具有节地、节水、节能、节材与农田生态保育的优势，而且还可作为农田林网(岛)、排灌农田基本建设的一体化设施，长久保持食品与生态安全，可持续改善农田小气候，成为农田基本建设与多元功能的重要装置与木材生产基地。

附图说明

图1所示为本发明防护林富集转化沟装置剖面图。

图2所示为本发明防护林富集转化箱装置植物品字形布置图。

图中：1-盲管、2-农田、3-富集转化箱、4-透水滤层、5-滤料层、6-土壤承压层、7-土壤、8-透水孔、9-汇水沉淀池沟、10-种植穴。

具体实施方式

本发明提供的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，包括盲管1、汇水沉淀池沟9、富集转化岛和林木，所述盲管1在农田2呈网状排列，其排水口的污水分别排入农田2四周的所述汇水沉淀池沟9，所述汇水沉淀池沟9是围绕污染农田2边缘挖出的排水沟，所述富集转化岛是由富集转化箱3单排或多排并列在汇水沉淀池沟9中央组成，所述富集转化箱3从上到下依次分为土壤承压层6、透水滤层4和滤料层5，所述林木包含落叶与常绿的耐水湿乔木。

进一步地说，所述富集转化箱3为梯形箱体，所述梯形箱体带顶并无底，向水侧为梯形斜面，链接面为垂直面，所述梯形箱体无底的大口朝下，带顶的小口朝上，所述梯形箱体的上方设置有种植穴10。

进一步地说，所述富集转化箱3由耐腐蚀工程塑料、橡胶或树脂材料制成，同时在其四周均设置透水孔8。

进一步地说，所述林木采用落叶与常绿混交的乔木，包括但不仅限于水松、湿地松、落羽杉、水杉、池杉、水曲柳、白柳、馒头柳、垂柳、苦楝、小叶白蜡、乌柏、枫杨、香樟、重阳木、蚊母、茂树。

进一步地说，所述滤料层5选用经理化改性的硫化床炉渣、陶、瓦、瓷、燃煤渣颗粒等废弃物，但不仅限于这一类虑材。

进一步地说，所述透水滤层4选用透水材料制成，包括但不仅限于透水无纺布。

下文将结合具体实施例详细描述本发明的内容。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

实施例1

本实施例将防护林富集转化沟装置组装于农田排水沟内或低洼地内，结合农田排灌水网建立而成。具体步骤如下：

(1)利用农田排水沟或低洼地构建汇水沉淀池沟9，如图1和图2所示，两侧为农田2和土壤7，利用农田灌溉渠系统，将可产酸的食品加工废液或养殖废水一同加入灌溉水渠的水流中，借助于灌溉水均匀灌溉到受重金属污染的农田，对其实施淋融冲洗，然后利用埋入农田的盲管1将农田2的洗涤水导入汇水沉淀池沟9。

(2)富集转化岛设置于汇水沉淀池沟9中央，由富集转化箱3单行或多行排列组成，富集转化箱3用ABS工程塑料制成的梯形箱体，

其中富集转化箱3的向水侧为梯形斜面，链接面为垂直面，富集转化箱3的四周设有均匀透水孔8，透水孔8的孔径设为1.0mm，以使汇水沉淀池沟9中的淋洗水能完全进入富集转化箱3内。梯形的无底大口朝下，带种植穴口10的有顶小口朝上，然后在梯形富集转化箱3中填入滤料至常水位线以上30～40cm高度处作为滤料层5，滤料采用经理化改性的硫化床炉渣、陶、瓦、瓷、燃煤渣颗粒等废弃物，在填装过程中喷洒净化菌液和动物卵液。

(3)在滤料层5上铺设一层透水无纺布作为透水滤层4，以防止泥土下漏。

(4)在透水滤层4的上面依据种植穴10的数量种植入带土球的林木，然后添入泥土作为林木承压的土壤承压层6。

(5)富集转化箱3的带顶的梯形小口上的种植穴10的数量至少设置3个以上，穴形为正方形或圆形，边长或直径为35-110cm，种植2行以上树木，同时在汇水沉淀池沟9的农田2边坡一侧各种植两行树，形成落叶与常绿混交的乔木林。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (6)

1.一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，包括盲管、汇水沉淀池沟、富集转化岛和林木，所述盲管在农田呈网状排列，其排水口的污水分别排入农田四周的所述汇水沉淀池沟，所述汇水沉淀池沟是围绕污染农田边缘挖出的排水沟，所述富集转化岛是由富集转化箱单排或多排并列在汇水沉淀池沟中央组成，所述富集转化箱从上到下依次分为土壤承压层、透水滤层和滤料层，所述林木包含落叶与常绿的耐水湿乔木。

2.如权利要求1所述的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，所述富集转化箱为梯形箱体，所述梯形箱体带顶并无底，向水侧为梯形斜面，链接面为垂直面，所述梯形箱体无底的大口朝下，带顶的小口朝上，所述梯形箱体的上方设置有种植穴。

3.如权利要求1所述的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，所述富集转化箱由耐腐蚀工程塑料、橡胶或树脂材料制成，同时在其四周均设置透水孔。

4.如权利要求1所述的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，所述林木采用落叶与常绿混交的乔木，包括水松、湿地松、落羽杉、水杉、池杉、水曲柳、白柳、馒头柳、垂柳、苦楝、小叶白蜡、乌柏、枫杨、香樟、重阳木、蚊母、茂树。

5.如权利要求1所述的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，所述滤料层选用经理化改性的硫化床炉渣、陶、瓦、瓷、燃煤渣颗粒废弃物。

6.如权利要求1所述的一种用于去除农田重金属的防护林富集转化沟装置，其特征在于，所述透水滤层选用透水材料制成。