CN105921501A - 一种重金属污染土壤的原位修复系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属污染土壤的原位修复系统，包括：待修复土壤，在所述待修复土壤的外围设置有一圈止水帷幕，在所述止水帷幕内开设有若干井字形砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，在每个区域的中部开设有管井，所述管井的底部设置有沉砂管，在所述沉砂管的上方、管井内设置有一水泵，在所管井的外侧上方设置有黏土层，在所述管井的外侧下方设置有粗砂层，在所述管井的外侧、黏土层和粗砂层的内侧设置有一层滤芯，本发明还公开了一种利用该重金属污染土壤修复系统的施工方法。通过上述方式，本发明能够解决现有污染土染修复处理方法的不足，结合岩土工程领域的管井降水和止水帷幕原理，提高修复效果。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤修复领域，特别是涉及一种重金属污染土壤的原位修复系统及其修复方法。
背景技术
重金属是指比重大于5的金属（一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属），也是指原子量大于55的金属。重金属污染的来源主要是采矿、冶炼等工矿企业排放的废气、废水和废渣,煤和石油等矿物燃料的燃烧以及农药化肥的过量使用，其中主要包括汞、镉、铅、铬、锌、铜、镍及类金属砷等。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放汞约1.5万吨、铜为340万吨、铅为500万吨、锰为1500万吨、镍为100万吨。目前，我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象十分严重，特别是在一些经济发达地区。据不完全统计，我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万公顷，约占总耕地面积的1/ 5。不仅如此，近几年我国发生了多起重金属污染事件，对人民群众的生产生活都产生了非常恶劣的影响。
目前， 受重金属污染土壤的修复主要有以下几种方法：
1、物理修复
主要是在污染土壤中加入大量的干净土壤，或在污染土壤上覆盖新土、或将污染土壤移走换上未被污染的土壤的方法、或将污染土壤通过深翻到土壤底层，以达到稀释的目的，有效地减少污染土壤对环境的影响。
2、化学修复
化学修复是根据土壤和重金属的性质，选择合适的化学修复剂(改良剂、沉淀剂、增容剂等)通过淋洗的方法加入土壤，通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀以及萃取，将污染物从固相转移至液相中去，通过对液相污染物的处理来修复污染土。
3、生物修复
污染土壤生物修复是利用生物(包括动物、微生物以及植物)，通过人为调控，将土壤中重金属吸收、分解或转化为无害化物质的过程。按照修复主体来分，生物修复可分为微生物修复、动物修复、植物修复等，目前采用的主要为植物修复方法，即采用植物根系固化吸收污染土中的重金属，通过收割异地处理植物的方法进行污染土修复。
目前常规处理措施存在以下问题：
1、采用常规物理修复方法较为费时费力，工作量和成本均较大，且仅是对污染土进行稀释，无法对污染物进行处理，污染依然存在。
2、由于土体固相和液相的不确定性，化学修复方法无法将污染物完全从污染土中置换，易造成污染扩大的问题。
3、因植物修复超富集植物处理量小、植物缺乏、对复合重金属污染去除效果不明显；微生物修复修复面积小、培育困难等缺点，未能被大面积的推广使用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种重金属污染土壤的原位修复系统及其施工方法，能够解决现有污染土染修复处理方法的不足，结合岩土工程领域的管井降水和止水帷幕原理，提高修复效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种重金属污染土壤的原位修复系统，包括：待修复土壤，在所述待修复土壤的外围设置有一圈止水帷幕，在所述止水帷幕内开设有若干井字形砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，在每个区域的中部开设有管井，所述管井的底部设置有沉砂管，在所述沉砂管的上方、管井内设置有一水泵，在所述管井的外侧上方设置有黏土层，在所述管井的外侧下方设置有粗砂层，在所述管井的外侧、黏土层和粗砂层的内侧设置有一层滤芯。
优选的，在所述砂带内均匀开设有若干砂井。
优选的，所述砂井的深度超过待修复土壤100cm以上。
优选的，所述滤芯采用可拆卸结构。
优选的，所述止水帷幕采用搅拌桩或高压旋喷桩的桩体制成。
优选的，所述砂带的宽度为50~100cm，砂带的深度为40~50cm。
优选的，所述管井的深度超过待修复土壤100cm以上。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种利用该重金属污染土壤的原位修复系统的施工方法，包括如下步骤：
一、在待修复土壤的外围打一圈止水帷幕用于封闭止水；
二、在止水帷幕内、待修复土壤上挖掘若干井字形的砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，其中砂带的宽度为50~100cm，深度为40~50cm；
三、在每个区域的中部开挖一口管井，在每个管井的下方设置沉砂管，其中管井和沉砂管的累积深度超过待修复土壤100cm；
四、在步骤三的管井外侧包裹一层可拆卸的滤芯；
五、在滤芯的外侧由下往上依次填充粗砂和黏土；
六、在步骤二的井字形砂带上覆盖有砂层；
七、在步骤二的砂带上均匀开设有若干砂井，其中砂井的深度超过待修复土壤100cm；
八、在步骤三的管井内底部设置有水泵，并通过出水管伸出管井。
优选的，所述滤芯的材质采用多孔陶瓷。
优选的，所述管井采用常规降水管井，根据土壤渗透性的不同，可换成真空管井或电渗管井。
本发明的有益效果是：1、利用止水帷幕将待修复的土壤与外部土壤隔开，避免了修复过程中的二次污染；2、在止水帷幕内的待修复土壤处均匀开设了若干管井，并在管井的外侧设置有可拆卸的滤芯，在修复过程中，可以一边抽水一边吸附重金属，管井抽出的水体可重复循环利用，无浪费，也无需再次进行处理；3、在止水帷幕内、待修复土壤上挖掘若干井字形的砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，并在砂带均匀打设有砂井，在砂带上覆盖有砂层，提高了污染土的渗透性，增强淋洗处理效果。
附图说明
图1是本发明一种重金属污染土壤的原位修复系统一较佳实施例的平面结构示意图；
图2是所示图1的截面示意图；
图3是所述管井的结构示意图；
图4是图3中A部分局部放大示意图；
附图中各部件的标记如下：1、待修复土壤，2、止水帷幕，3、砂带，4、砂井，5、管井，51、沉砂管，52、黏土层，53、粗砂层，6、滤芯，7、未污染土壤，8、水泵，81、出水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图4，本发明实施例包括：
一种重金属污染土壤的原位修复系统，包括：待修复土壤1，在所述待修复土壤1的外围设置有一圈止水帷幕2，在所述止水帷幕2内开设有若干井字形砂带3将所述待修复土壤1均匀划分成若干区域，在每个区域的中部开设有管井5，所述管井5的底部设置有沉砂管51，在所述沉砂管51的上方、管井5内设置有一水泵8，在所管井5的外侧上方设置有黏土层52，在所述管井5的外侧下方设置有粗砂层53，在所述管井5的外侧、黏土层52和粗砂层53的内侧设置有一层滤芯6。
进一步的，在所述砂带3内均匀开设有若干砂井4，所述砂井4的深度超过待修复土壤100cm以上，所述砂带4的宽度为100cm，砂带4的深度为50cm，在砂带4上覆盖有一层砂层，增加了水体在污染土壤中的渗流路径，提高了污染土的渗透性，增强淋洗处理效果。
进一步的，对于透水性好的土壤，采用普通管井即可；而对于透水性不好的土壤，可以采用真空将水管或者电渗管井来增强透水能力。在管井5的外侧套设一层可拆卸的重金属吸附滤芯6，该滤芯6的材质采用多孔陶瓷，在滤芯6吸附满重金属后可进行更换。
本发明还公开了一种利用该重金属污染土壤的原位修复系统的施工方法，包括如下步骤：
一、在待修复土壤1的外围打一圈止水帷幕2用于封闭止水；
二、在止水帷幕2内、待修复土壤1上挖掘若干井字形的砂带3将所述待修复土壤1均匀划分成若干区域，其中砂带3的宽度为50~100cm，深度为40~50cm；
三、在每个区域的中部开挖一口管井5，在每个管井5的下方设置沉砂管51，其中管井5和沉砂管51的累积深度超过待修复土壤100cm；
四、在步骤三的管井5外侧包裹一层可拆卸的滤芯6；
五、在滤芯6的外侧由下往上依次填充粗砂53和黏土53；
六、在步骤二的井字形砂带3上覆盖有砂层；
七、在步骤二的砂带上均匀开设有若干砂井4，其中砂井4的深度超过待修复土壤100cm；
八、在步骤三的管井5内底部设置有水泵8，并通过出水管81伸出管井5。
本发明还公开了一种利用该重金属污染土壤的原位修复系统的修复方法，包括如下步骤：
一、利用喷淋设备对待修复土壤1表面进行喷淋；
二、管井5内的水泵8工作，进行抽水，并通过出水管81排出，送入喷淋设备循环使用；
三、在抽水的同时，对抽出的水体进行重金属检测，若检测出重金属，则更换管井5外侧的滤芯6。
四、每隔一段时间对待修复土壤1进行土体检测，待土体质量合格后，完成修复，拆除相应的管井5和砂带3。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，包括：待修复土壤，在所述待修复土壤的外围设置有一圈止水帷幕，在所述止水帷幕内开设有若干井字形砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，在每个区域的中部开设有管井，所述管井的底部设置有沉砂管，在所述沉砂管的上方、管井内设置有一水泵，在所述管井的外侧上方设置有黏土层，在所述管井的外侧下方设置有粗砂层，在所述管井的外侧、黏土层和粗砂层的内侧设置有一层滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，在所述砂带内均匀开设有若干砂井。
3.根据权利要求2所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，所述砂井的深度超过待修复土壤100cm以上。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，所述滤芯采用可拆卸结构。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，所述止水帷幕采用搅拌桩或高压旋喷桩的桩体制成。
6.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，所述砂带的宽度为50~100cm，砂带的深度为40~50cm。
7.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的原位修复系统，其特征在于，所述管井的深度超过待修复土壤100cm以上。
8.一种利用如权利要求1所述的重金属污染土壤的原位修复系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、在待修复土壤的外围打一圈止水帷幕用于封闭止水；
二、在止水帷幕内、待修复土壤上挖掘若干井字形的砂带将所述待修复土壤均匀划分成若干区域，其中砂带的宽度为50~100cm，深度为40~50cm；
三、在每个区域的中部开挖一口管井，在每个管井的下方设置沉砂管，其中管井和沉砂管的累积深度超过待修复土壤100cm；
四、在步骤三的管井外侧包裹一层可拆卸的滤芯；
五、在滤芯的外侧由下往上依次填充粗砂和黏土；
六、在步骤二的井字形砂带上覆盖有砂层；
七、在步骤二的砂带上均匀开设有若干砂井，其中砂井的深度超过待修复土壤100cm；
八、在步骤三的管井内底部设置有水泵，并通过出水管伸出管井。
9.根据权利要求8所述的一种利用重金属污染土壤的原位修复系统的施工方法，其特征在于，所述滤芯的材质采用多孔陶瓷。
10.根据权利要求8所述的一种利用重金属污染土壤的原位修复系统的施工方法，其特征在于，所述管井采用常规降水管井，根据土壤渗透性的不同，可换成真空管井或电渗管井。
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