CN107913903A - 一种重金属污染土壤修复方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，提供了一种重金属污染土壤修复方法和装置，在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，形成隔离区，无需转移被污染土壤；采用淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗，定期检测淋出液内重金属的含量，当含量到达设定值后将淋出液从隔离区中抽出，淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，从而将重金属污染土壤在原位进行初步处理和净化；停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物，利用修复植物进行生态修复，以进一步修复净化；上述双重修复作用使得污染土壤的修复周期大大缩短，并且在修复的同时达到了较好的景观效果，且提供修复效果的持久性。

Description

一种重金属污染土壤修复方法和装置

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤修复方法和装置。

背景技术

随着社会和经济的发展，人们对环境的要求越来越高,并出台了相应的关于重金属污染土壤修复的相关法律法规、规范，重金属污染土壤修复市场需求越来越大，对修复要求除了修复达标之外，对修复周期、修复成本、效果持久性等要求也越来越高。通常利用修复装置对污染土壤进行人工修复或者利用植物修复技术对重金属污染土壤进行生态修复，现有技术中，利用修复装置进行土壤修复通常需要将土壤转移至修复装置中，便将重金属成分进行分离，实现土壤的修复，但该过程较为复杂，而且效果持久性低；植物修复技术即在相应区域的重金属污染土壤种植相应的植物对其进行修复，植物修复技术作为一种生态、环保、有效的技术，因其成本低，而被广泛使用，但因其修复周期长，目前主要应用于农田修复和矿山生态恢复中，随着现代生态城市建设的大力推进，需要将更多的污染场地建设成为绿地、公园等绿化区域，这对景观效果的要求也较高，而城市污染场地的修复往往需要高效而快速地完成，故现有的植物修复技术无法满足城市污染场地的修复需求，缩短修复周期、提高修复效率变得至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可在原位进行的、高效的重金属污染土壤修复方法和装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种重金属污染土壤修复方法：在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，形成隔离区，配制淋洗剂，采用该淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗，淋洗剂将被污染土壤中的重金属溶出得到淋出液，将淋出液从隔离区中抽出，淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物。

作为上述技术方案的改进，对被污染土壤进行隔离的方法为，设置阻隔装置将被污染土壤周围进行阻隔，所述阻隔装置向下延伸至土壤隔水层，向上延伸至高于土壤表面。

作为上述技术方案的进一步改进，淋洗过程中，定期检测淋出液内重金属的含量，当达到设定值后将淋出液从隔离区中抽出。

作为上述技术方案的进一步改进，对隔离区内的土壤表层向下0～20cm范围内的土壤添加改良剂。

作为上述技术方案的进一步改进，改良剂包括石灰和蘑菇渣，石灰添加量为0.25％-2％，蘑菇渣添加量为5％-30％。

作为上述技术方案的进一步改进，将淋出液排放到淋出液处理池中，定期检测淋出液处理池中上清液的重金属浓度，符合标准后，将所述上清液用于配制淋洗剂。

还提供了一种重金属污染土壤的修复装置，其包括阻隔装置、淋洗装置、淋出液处理装置和修复植物，所述阻隔装置包括阻隔墙，所述阻隔墙围成一个上下连通、四周封闭的隔离区，所述淋洗装置用于配制淋洗剂并将淋洗剂喷淋至所述隔离区，所述淋出液处理装置用于收集淋洗剂流经所述隔离区而形成的淋出液，所述修复植物种植在所述隔离区内。

作为上述技术方案的改进，所述淋洗装置包括淋洗剂配制池和喷淋装置，所述淋洗剂配制池用于配制和盛放淋洗剂，所述喷淋装置通过管道与所述淋洗剂配制池连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述淋出液处理装置包括抽取装置和淋出液处理池，所述抽取装置与所述隔离区连通，用于将所述隔离区内的淋出液抽取至所述淋出液处理池，所述淋出液处理池用于收集和净化淋出液，所述淋出液处理池与所述淋洗剂配制池相连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述淋出液处理装置还包括抽提井，所述抽提井设置在所述隔离区内的土壤中并沿土壤深度方向延伸，所述抽取装置与所述抽提井连通。

本发明的有益效果是：

本发明在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，形成隔离区，无需转移被污染土壤；配制淋洗剂，采用该淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗，淋洗剂将被污染土壤中的重金属溶出得到淋出液，定期检测淋出液内重金属的含量，当含量到达设定值后将淋出液从隔离区中抽出，淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，从而将重金属污染土壤在原位进行初步处理和净化；停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物，利用修复植物进行生态修复，以进一步修复净化；上述双重修复作用使得污染土壤的修复周期大大缩短，并且在修复的同时达到了较好的景观效果，对污染土壤具有持续性修复的作用，达到修复周期短、修复成本低、效果持久性高的要求，尤其适用于城市重金属污染场地使用，实现对城市污染场地高效而快速修复的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：

图1为本发明重金属污染土壤修复装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

对于本发明重金属污染土壤的修复方法，其中一个实施例如下：

在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，从而形成隔离区；配制淋洗剂，采用该淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗；淋洗剂将被污染土壤中的重金属溶出得到淋出液，定期检测淋出液内重金属含量，当重金属含量超标或接近标准时，将淋出液从隔离区中抽出；淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗；停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物。

对被污染土壤进行隔离的方法为，设置阻隔装置在原位将被污染土壤周围进行阻隔，所述阻隔装置向下延伸至土壤隔水层(隔水层一般为重力水流不能透过的土层或岩层)，向上延伸至高于土壤表面，使得隔离区内的被污染土壤与周围土壤隔离，阻隔装置可为钢筋混凝土材料的阻隔墙，其厚度范围为10～30cm。

淋洗剂为柠檬酸、EDDS、皂苷、IDS等单一成分或按一定比例配制的混合溶剂，将淋洗剂淋于土壤表面，淋洗剂在重力作用下淋洗被污染土壤，形成淋洗层，淋洗过程中定期采集土样进行检测，具体为采集被污染土壤表面以下60cm处的土样进行检测，该深度一般不会被人体接触，并且植物根系大部分不会到达该深度，故定期抽取该深度土样进行检测，当该深度处的土壤重金属含量符合展览会用地土壤环境质量评价标准B级标准，即可停止淋洗。停止淋洗后，对该隔离区内的土壤表层向下0～20cm范围内的土壤添加改良剂形成土壤改良层，使其符合植物生长所需土壤环境，本实施例中，改良剂选用石灰和蘑菇渣，且石灰添加量为0.25％-2％，蘑菇渣添加量为5％-30％。

在土壤改良层内种植修复植物，根据土壤重金属污染特征，结合植物特性、开花时间、长势等合理选择修复植物进行种植，以进一步处理淋洗后的被污染土壤，并针对重金属富集植物，在其生长周期及时进行采收，及时处理落叶、枝杆等，以避免二次污染。具体实施时，根据不同种类重金属的污染情况合理配制修复植物的种类，以便在实现修复的同时获得较好的景观效果。例如，对于Mn污染的土壤，选择种植杉木、杜英、含笑花、叶子花、青葙等修复植物；对于Zn污染的土壤，选择种植东南景天、紫茉莉、凤仙花等修复植物，对于Cd污染的土壤，选择种植麻疯树、东南景天、油菜花、醉蝶花、一串红等修复植物，既能有效修复土壤，又能达到城市绿化景观效果的要求。在植物生长周期及时进行采收，并及时处理落叶、枝杆。

在隔离区中设置用于从隔离区中抽出淋出液的抽提井，根据隔离区被污染土壤处的地下水流场分布和地下水污染状况，在隔离区土壤范围内合理的位置布置适当数量的抽提井，抽提井自土壤表面向下延伸，深度至土壤隔水层之上。抽提井的数量设置取决于抽提井的有效间距。通过定期对抽提井内的井水进行取样测定，监测抽提井内井水的重金属浓度，当发现抽提井内井水重金属含量明显升高，接近或超过地下水Ⅳ类水标准，则启动抽提井，将抽提井中的井水抽提至淋出液处理池进行处理和循环利用。本实施例中，利用石灰、Na₂S、沸石、活性炭等处理淋出液，使淋出液在淋出液处理池中进行净化和沉淀，并定期检测淋出液处理池中上清液的重金属浓度，当该上清液重金属浓度符合地表水Ⅳ类水标准后，即可抽提该上清液至淋洗剂配制池中，用于配制淋洗剂，用于对被污染土壤进行淋洗，从而实现淋出液的回收和循环利用，节约水资源。

本发明利用原位阻隔、原位淋洗、淋出液抽出处理等技术将重金属污染土壤在原位进行初步处理和净化，无需转移被污染土壤，同时利用修复植物对处理后的被污染土壤进行生态修复，以进一步修复净化，双重修复使得污染土壤的修复周期大大缩短，并且在修复的同时达到了较好的景观效果，对污染土壤具有持续性修复的作用，达到修复周期短、修复成本低、效果持久性高的要求，尤其适用于城市重金属污染场地使用，实现对城市污染场地高效而快速修复的目的。

图1为本发明重金属污染土壤修复装置一个实施例的结构示意图，参照图1，本实施例的重金属污染土壤的修复装置包括：阻隔装置100、淋洗装置200、淋出液处理装置300和修复植物400，阻隔装置100包括阻隔墙110，所述阻隔墙110围成一个上下连通、四周封闭的隔离区120，在被污染土壤区域设置阻隔装置100，使得被污染土壤位于隔离区120内，从而与阻隔装置100外部区域的土壤相隔离。

淋洗装置200用于配制淋洗剂并将淋洗剂喷淋至隔离区120内，从而对隔离区120内的土壤进行淋洗。淋洗装置200包括淋洗剂配制池210和喷淋装置220，该淋洗剂配制池210用于配制和盛放淋洗剂，喷淋装置220通过管道230与淋洗剂配制池210连通，从而将淋洗剂配制池210内配制好的淋洗剂向隔离区120内的土壤进行喷淋。喷淋装置220包括若干喷头，该喷头设置在隔离区120上方，便于对隔离区120内土壤表面进行喷淋。淋洗剂为柠檬酸、EDDS、皂苷、IDS等单一成分或按一定比例配制的混合溶剂，淋洗剂可将被污染土壤中的重金属溶出得到淋出液。

淋出液处理装置300用于收集和净化淋洗剂流经隔离区120内的土壤而形成的淋出液，其包括抽取装置310、抽提井320和淋出液处理池330，抽提井320设置在隔离区内的土壤中并沿土壤深度方向延伸，深度至土壤隔水层之上，可根据隔离区被污染土壤处的地下水流场分布和地下水污染状况在隔离区土壤范围内合理的位置布置适当数量的抽提井，抽提井的数量设置取决于抽提井的有效间距。抽取装置310连通所有抽提井320并通过抽提井320抽取隔离区120内的淋出液并输送到淋出液处理池330中，淋出液处理池330选用石灰、Na₂S、沸石、活性炭等进行处理淋出液，淋出液处理池330与淋洗剂配制池210相连通，当淋出液处理池330上清液经检测重金属浓度符合地表水Ⅳ类水标准后，抽提至淋洗剂配制池210中，用于配制淋洗剂，通过喷淋装置220回用于隔离区120进行土壤淋洗。

定期对抽提井320内的井水进行取样测定，监测抽提井320内井水的重金属浓度，当发现抽提井320内井水重金属含量明显升高，接近或超过地下水Ⅳ类水标准，则启动抽提井320，将抽提井320中的井水抽提至淋出液处理池330进行处理和循环利用。

当隔离区内的土壤淋洗完成后，将修复植物400种植在隔离区内的土壤中，种植前可在隔离区内的土壤中添加改良剂，具体为对该隔离区内的土壤表层向下0～20cm范围内的土壤添加改良剂形成土壤改良层002，使其符合植物生长所需土壤环境，以使土壤有利于植物生长。具体实施时，根据不同种类重金属的污染情况合理配制修复植物的种类，以便在实现修复的同时获得较好的景观效果。例如，对于Mn污染的土壤，选择种植杉木、杜英、含笑花、叶子花、青葙等修复植物；对于Zn污染的土壤，选择种植东南景天、紫茉莉、凤仙花等修复植物，对于Cd污染的土壤，选择种植麻疯树、东南景天、油菜花、醉蝶花、一串红等修复植物，既能有效修复土壤，又达到城市绿化景观效果的要求。在植物生长周期及时进行采收，并及时处理落叶、枝杆。

利用该土壤修复装置进行土壤修复的过程大致如下：

利用阻隔装置100将被污染土壤在原位进行隔离，利用淋洗装置200对隔离区120内的土壤进行淋洗，淋洗剂在重力作用下淋洗被污染土壤，从而形成淋洗层001，定期对抽提井320内的井水进行取样测定，监测抽提井320内井水的重金属浓度，当发现抽提井320内井水重金属含量明显升高，接近或超过标准时，则启动抽提井320，利用抽取装置310和抽提井320将淋出液抽出至淋出液处理池330中进行回收、处理，淋洗过程中定期采集土壤表面以下60cm处的土样进行检测，当该处土样符合标准后，停止淋洗。停止淋洗后，在隔离区120内土壤表层向下0～20cm深度的土壤中添加改良剂，形成土壤改良层002，以使土壤有利于植物生长，然后再在土壤改良层002上种植修复植物400，以进行生态修复。

本发明土壤修复装置可将重金属污染土壤在原位进行隔离，并进行初步处理和净化，无需转移被污染土壤，再利用修复植物对处理后的被污染土壤进行生态修复，以进一步修复净化，双重修复使得污染土壤的修复周期大大缩短，并且在修复的同时达到了较好的景观效果，对污染土壤具有持续性修复的作用，达到修复周期短、修复成本低、效果持久性高的要求，尤其适用于城市重金属污染场地使用，实现对城市污染场地高效而快速修复的目的。

上述仅为本发明的较佳实施例，但本发明并不限制于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤修复方法，其特征在于：在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，形成隔离区，配制淋洗剂，采用该淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗，淋洗剂将被污染土壤中的重金属溶出得到淋出液，将淋出液从隔离区中抽出，淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：对被污染土壤进行隔离的方法为，设置阻隔装置将被污染土壤周围进行阻隔，所述阻隔装置向下延伸至土壤隔水层，向上延伸至高于土壤表面。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：淋洗过程中，定期检测淋出液内重金属的含量，当达到设定值后将淋出液从隔离区中抽出。

4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：对隔离区内的土壤表层向下0～20cm范围内的土壤添加改良剂。

5.根据权利要求4所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：改良剂包括石灰和蘑菇渣，石灰添加量为0.25％-2％，蘑菇渣添加量为5％-30％。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：将淋出液排放到淋出液处理池中，定期检测淋出液处理池中上清液的重金属浓度，符合标准后，将所述上清液用于配制淋洗剂。

7.一种重金属污染土壤的修复装置，其特征在于：包括阻隔装置、淋洗装置、淋出液处理装置和修复植物，所述阻隔装置包括阻隔墙，所述阻隔墙围成一个上下连通、四周封闭的隔离区，所述淋洗装置用于配制淋洗剂并将淋洗剂喷淋至所述隔离区，所述淋出液处理装置用于收集淋洗剂流经所述隔离区而形成的淋出液，所述修复植物种植在所述隔离区内。

8.根据权利要求7所述的修复装置，其特征在于：所述淋洗装置包括淋洗剂配制池和喷淋装置，所述淋洗剂配制池用于配制和盛放淋洗剂，所述喷淋装置通过管道与所述淋洗剂配制池连通。

9.根据权利要求8所述的修复装置，其特征在于：所述淋出液处理装置包括抽取装置和淋出液处理池，所述抽取装置与所述隔离区连通，用于将所述隔离区内的淋出液抽取至所述淋出液处理池，所述淋出液处理池用于收集和净化淋出液，所述淋出液处理池与所述淋洗剂配制池相连通。

10.根据权利要求9所述的修复装置，其特征在于：所述淋出液处理装置还包括抽提井，所述抽提井设置在所述隔离区内的土壤中并沿土壤深度方向延伸，所述抽取装置与所述抽提井连通。