CN108372196B - 重金属污染土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，针对土壤修复时导致地下水的污染以及土壤运输不便的问题，提供了一种重金属污染土壤修复方法，该方法步骤如下：基坑开挖，基坑侧壁加高；基坑底部以及侧壁铺设防水层，回填重金属污染土壤；基坑内注入淋洗液、搅拌土壤；静置沉淀，淋洗液排出；基坑内注入营养液，搅拌土壤；静置沉淀，营养液排出；拆卸基坑侧壁加高处。由于土壤处理在原地进行，土壤无需远距离运输，通过在基坑底部以及侧壁铺设防水层，减少后续淋洗液注入后通过土壤外渗，进而减少对地下水污染，同时土壤运输方便。

Description

重金属污染土壤修复方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体地说，它涉及一种重金属污染土壤修复方法。

背景技术

土壤修复技术中的土壤淋洗技术是指将可促进土壤污染物溶解或迁移的化学溶剂注入受污染土壤中，从而将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术，是一种利用化学原理来修复污染土壤的常用技术。

目前土壤淋洗法按处理土壤的位置可以分为原位土壤淋洗和异位土壤淋洗。

原位土壤淋洗修复技术是根据污染物分布的深度，通过注射井等向土壤施加淋洗剂，让淋洗液在重力或外力作用下流过污染土壤，通过解吸、溶解或络合等作用，最终形成可迁移态化合物,使污染物从土壤中迁移出来，并利用抽提井或采用挖沟的办法收集洗脱液。洗脱液中污染物经合理处置后，淋洗液可以进行回用或达标排放，处理后的土壤可以再安全利用。

异位土壤淋洗指把污染土壤挖掘出来，通过筛分去除超大的组分并把土壤分为粗料和细料，剔除杂物如垃圾、有机残体、玻璃碎片等，并将粒径过大的砾石移除,然后在一定的土液比下将污染土壤与淋洗液混合搅拌，待淋洗液将土壤污染物萃取后，静置，进行固液分离去除污染物，再处理含有污染物的淋洗液，并将洁净的土壤回填或运到其他地点。

虽然异位土壤淋洗方法能有效降低淋洗液对地下水的污染，但是需要将土壤运输至处理设备处，由于处理设备通常距离受污染土壤较远，同时由于土壤体积较大，导致土壤的长距离运输非常不便，还有改善空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤修复方法，具有降低地下水污染、土壤运输方便的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种重金属污染土壤修复方法，包括以下具体步骤：

（1）基坑开挖，基坑侧壁加高；

（2）基坑底部以及侧壁铺设防水层，回填重金属污染土壤；

（3）基坑内注入淋洗液、搅拌土壤；

（4）静置沉淀，淋洗液排出；

（5）基坑内注入营养液，搅拌土壤；

（6）静置沉淀，营养液排出；

（7）拆卸基坑侧壁加高处。

采用上述技术方案，通过基坑开挖以及将基坑侧壁加高，以形成一大于待处理土壤体积的空间，方便后续步骤中淋洗液与土壤进行搅拌混合；通过在基坑底部以及侧壁铺设防水层，减少后续步骤中淋洗液注入后通过土壤外渗，进而减少对地下水的污染，通过向基坑内注入淋洗液并搅拌土壤以使淋洗液与土壤充分接触，进而使得土壤中的重金属污染物被淋洗液溶解的效率大大提高，同时提高去除土壤中重金属污染物的效果，通过向基坑内注入营养液并搅拌土壤，以使土壤被淋洗后减少的有益元素得以补充，加快土壤修复，由于土壤处理在原地进行，土壤无需远距离运输，减少对地下水污染的同时土壤运输方便。

优选的，所述步骤（2）中回填重金属污染土壤前埋设若干供气管，所述步骤（3）以及步骤（5）中搅拌土壤均通过所述供气管喷出高压气体以搅拌。

采用上述技术方案，通过埋设若干供气管以便在后续步骤中向淋洗液内供气，利用气泡运动带动土壤以及淋洗液翻腾，方便土壤与淋洗液的搅拌作业。

优选的，所述步骤（5）中搅拌土壤后取出供气管。

采用上述技术方案，在步骤（5）中搅拌土壤后，土壤处于与营养液混合的泥浆状态，使得供气管在基坑中受到较小的限制，方便取出。

优选的，所述步骤（4）淋洗液排出后过滤、循环利用并重复进行步骤（3）以及步骤（4）2次-4次后，再进行步骤（5）。

采用上述技术方案，通过将淋洗液过滤后将溶于淋洗液中的重金属离子分离，使得淋洗液可重复利用，降低成本，同时通过重复进行步骤（3）以及步骤（4）2次-4次后再进行步骤（5），由于过滤后的淋洗液中重金属含量浓度下降，因此淋洗液会与土壤产生重金属元素浓度差，使得土壤中的重金属污染物更易于溶解在淋洗液中，提高去除土壤中重金属污染物的效果。

优选的，所述步骤（1）中基坑侧壁加高高度与基坑深度一致。

采用上述技术方案，由于基坑侧壁加高高度与基坑深度一致，使得基坑所形成的空间为土壤体积的两倍，以为搅拌淋洗液与土壤提供足够的空间。

优选的，所述供气管的侧壁沿长度方向均布有若干供气支管。

采用上述技术方案，通过在供气管的侧壁上均布若干供气支管，使得气泡分布面积更广，提高翻腾土壤以及淋洗液的效果。

优选的，所述供气支管的出气口设有滤网。

采用上述技术方案，通过在供气支管的出气口设置滤网，避免土壤进入供气支管导致堵塞。

优选的，所述防水层采用可降解材料制成。

采用上述技术方案，由于防水层采用可降解材料制成，使得土壤修复完毕后，无需再度开挖以取出防水层，待其自行降解即可，操作方便。

优选的，所述营养液中加入微生物菌剂。

采用上述技术方案，通过在营养液中加入微生物菌剂以在土壤被淋洗液杀灭大量微生物后为土壤补充微生物，加快土壤修复效率。

优选的，所述营养液中至少包含钾、钠、钙、镁、氮、磷元素。

采用上述技术方案，通过营养液中至少包含钾、钠、钙、镁、氮、磷元素以使土壤在淋洗过后补充多种有益元素，进而使得土壤有利于植物生长，进一步加快土壤修复效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.由于土壤处理在原地进行，土壤无需远距离运输，通过在基坑底部以及侧壁铺设防水层，减少淋洗液注入后通过土壤外渗，进而减少对地下水污染，同时便于土壤运输；

2.通过向基坑内注入淋洗液并搅拌土壤以使淋洗液与土壤充分接触，进而使得土壤中的重金属污染物被淋洗液溶解的效率大大提高，同时提高去除土壤中重金属污染物的效果；

3.通过向基坑内注入营养液并搅拌土壤，以使土壤被淋洗后减少的有益元素以及微生物得以补充，加快土壤修复；

4.通过供气管上的供气支管排出气泡以带动土壤与淋洗液翻腾，搅拌作业操作方便且覆盖面积大；

5.由于防水层采用可降解材料制成，使得土壤修复完毕后，无需取出防水层，操作方便。

附图说明

图1为本发明的主要工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1

一种重金属污染土壤修复方法，参照图1，具体步骤如下：

S001基坑开挖，基坑侧壁加高，具体如下：

在重金属污染土壤区域，分区划线，然后按区域开挖基坑，然后沿基坑周向搭建支板以将基坑侧壁加高，支板顶部等于基坑深度，基坑深度为2米，根据土壤实际的污染情况可对基坑深度进行调整。

S002基坑底部以及侧壁铺设防水层，回填重金属污染土壤；

在基坑底部、基础侧壁以及支板上铺设防水层，然后将开挖基坑时挖出的重金属污染土壤全部回填至基坑内。

S003基坑内注入淋洗液、搅拌土壤；

朝基坑内注满淋洗液，使得淋洗液的液面与支板顶部平齐，然后通过供气管往基坑内注入高压空气，进而使得土壤以及淋洗液翻腾，以使土壤与淋洗液充分混合。

通过搅拌土壤以及淋洗液，使得土壤与淋洗液形成泥浆，使得土壤与淋洗液的接触面积增大，进而使得土壤中的重金属污染物更易溶于淋洗液中，提高去除土壤中重金属污染物的效率。

S004静置沉淀，淋洗液排出；

搅拌完毕后，静置，使得土壤沉淀以实现固液分离，然后通过抽水装置将淋洗液抽出，具体的：

先在抽水装置的抽水管上的抽水口包裹棉布，以阻隔土壤，然后将抽水管插入淋洗液中，抽水管的入水口位于土壤上方，待土壤上方的淋洗液抽出后，将抽水管插入土壤中以将土壤中的淋洗液抽出。

其中，抽水管的侧壁上开有抽水孔，加快对土壤中淋洗液的抽吸效果。

抽出的淋洗液通过活性炭进行过滤并收集以重复利用。

S005基坑内注入营养液，搅拌土壤；

淋洗液排出后，往基坑内注满营养液，使得营养液的液面与支板顶部平齐，然后通过供气管往基坑内注入高压空气，进而使得土壤以及营养液翻腾，以使土壤与营养液充分混合。

通过搅拌土壤以及营养液，使得营养液与土壤呈泥浆形态，使得土壤与营养液的接触面积增大，进而使得土壤吸收营养液中的微量元素，提高土壤中被淋洗液带走的对植物生长有益的元素的恢复效率。

S006静置沉淀，营养液排出；

当营养液与土壤充分混合后，静置，使土壤沉淀以实现固液分离，然后通过抽水装置将营养液抽出。

S007拆卸基坑侧壁加高处。

营养液抽出后，拆卸加高基坑侧壁的支板，然后在土壤上种植吸收重金属元素的植物，以进一步净化。

实施例2

一种重金属污染土壤修复方法，参照图1，具体步骤如下：

S001基坑开挖，基坑侧壁加高，具体如下：

在重金属污染土壤区域，分区划线，然后按区域开挖基坑，然后沿基坑周向搭建支板以将基坑侧壁加高，支板顶部等于基坑深度，基坑深度为2米，根据土壤实际的污染情况可对基坑深度进行调整。

S002基坑底部以及侧壁铺设防水层，回填重金属污染土壤；

在基坑底部、基础侧壁以及支板上铺设防水层，然后在防水层上方铺设若干供气管，然后将开挖基坑时挖出的重金属污染土壤全部回填至基坑内。

供气管有多个且分布在基坑底部，供气管沿长度方向均布有若干供气支管，供气支管的出气口固定有覆盖出气口的滤网。

防水层由可降解材料制成。

S003基坑内注入淋洗液、搅拌土壤；

朝基坑内注满淋洗液，使得淋洗液的液面与支板顶部平齐，然后通过朝供气管内供气以通过供气支管产生大量气泡，通过气体流动带动土壤以及淋洗液运动，进而搅拌土壤以及淋洗液，使得土壤与淋洗液充分混合。

通过搅拌土壤以及淋洗液，使得土壤与淋洗液形成泥浆，使得土壤与淋洗液的接触面积增大，进而使得土壤中的重金属污染物更易溶于淋洗液中，提高去除土壤中重金属污染物的效率。

S004静置沉淀，淋洗液排出；

搅拌完毕后，静置，使得土壤沉淀以固液分离，然后通过抽水装置将淋洗液抽出，具体的：

先在抽水装置的抽水管上的抽水口包裹棉布，以阻隔土壤，然后将抽水管插入淋洗液中，抽水管的入水口位于土壤上方，待土壤上方的淋洗液抽出后，将抽水管插入土壤中以将土壤中的淋洗液抽出。

其中，抽水管的侧壁上开有抽水孔，加快对土壤中淋洗液的抽吸效果。

S005基坑内注入营养液，搅拌土壤；

淋洗液排出后，往基坑内注满营养液，使得营养液的液面与支板顶部平齐，然后通过朝供气管内供气以通过供气支管产生大量气泡，通过气体流动带动土壤以及营养液运动，进而搅拌土壤和营养液，使得营养液与土壤充分混合，营养液充分混合后，取出供气管。

通过搅拌土壤以及营养液，使得营养液与土壤呈泥浆形态，使得土壤与营养液的接触面积增大，进而使得土壤更好的吸收营养液中的微量元素，大幅提高土壤中被淋洗液带走的有益元素的恢复效率。

营养液中包含有钾、钠、钙、镁、氮、磷、铁元素，每种元素的浓度均为8g/L。

营养液中加入微生物菌剂，浓度为5g/L。

S006静置沉淀，营养液排出；

取出供气管后，静置，使土壤沉淀以使固液分离，让后通过抽水装置将营养液抽出。

S007拆卸基坑侧壁加高处。

营养液抽出后，拆卸加高基坑侧壁的支板，然后在土壤上种植吸收重金属元素的植物，以进一步净化。

实施例3

与实施例2的区别在于：

重复S003至S004两次后再进行后续步骤。

实施例4

与实施例2的区别在于：

重复S003至S004三次后再进行后续步骤。

实施例5

与实施例2的区别在于：

重复S003至S004四次后再进行后续步骤。

实施例1-实施例5中，淋洗液采用本领域通用淋洗液，具体的，淋洗液由DTPA、柠檬酸以及醋酸组成，其配比为DTPA：柠檬酸：醋酸=2:2:1。

实施例1-实施例5中，营养液采用本领域通用营养液，微生物菌剂采用本领域通用微生物菌剂。

实施例1-实施例5中，防水层采用本领域通用的可降解材料制成，具体的可降解塑料膜。

具体数据对比，详见表1

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						铬去除率（%）	34.7	35.1	40.5	42.3	43.2
铜去除率（%）	56.1	57.2	61.4	63.2	65.1
						镍去除率（%）	56.9	57.5	62.1	65.2	67.1
铅去除率（%）	54.4	56.1	61.2	64.8	66.2
						锌去除率（%）	25.5	26.1	29.3	30.1	30.8

重金属浓度用ICP-OES测定。

根据表1可得，通过多个供气支管供气，能有效提高淋洗液与土壤的接触，提高重金属去除率。

通过重复进行S003至S004多次，能大幅提高重金属去除率，但重复次数越多，重金属去除率的提升越少。

由于实施例1-实施例5中，均只需将重金属污染土壤挖起至基坑附近，在铺设防水层后再将重金属污染土壤回填，即可进行淋洗处理，使得运输路程大幅度缩小，同时通过防水层大幅度减少淋洗液对地下水的污染，且对土壤的修复效果较佳。

由于实施例1-实施例5中，基坑侧壁加高高度与基坑深度一致，保证足够的空间供土壤与淋洗液混合。

在实施例2-实施例5中，在营养液加入微生物菌剂，为土壤补充微生物，同时营养液中包含钾、钠、钙、镁、氮、磷、铁元素以为土壤补充有益的微量元素，加快土壤修复效率。

在实施例2-实施例5中，在供气支管的出气口设置滤网，避免土壤进入供气管内导致堵塞。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种重金属污染土壤修复方法，其特征是：包括以下具体步骤：

（1）基坑开挖，基坑侧壁加高；

（2）基坑底部以及侧壁铺设防水层，回填重金属污染土壤；

（3）基坑内注入淋洗液，搅拌土壤；

（4）静置沉淀，淋洗液排出；

（5）基坑内注入营养液，搅拌土壤；

（6）静置沉淀，营养液排出；

（7）拆卸基坑侧壁加高处；

所述步骤（2）中回填重金属污染土壤前埋设若干供气管，所述步骤（3）以及步骤（5）中搅拌土壤均通过所述供气管喷出高压气体以搅拌；

所述防水层采用可降解材料制成；

所述步骤（5）中搅拌土壤后取出供气管；

所述步骤（4）淋洗液排出后过滤、循环利用并重复进行步骤（3）以及步骤（4）2次-4次后，再进行步骤（5）；

所述步骤（1）中基坑侧壁加高高度与基坑深度一致。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征是：所述供气管的侧壁沿长度方向均布有若干供气支管。

3.根据权利要求2所述的重金属污染土壤修复方法，其特征是：所述供气支管的出气口设有滤网。

4.根据权利要求3所述的重金属污染土壤修复方法，其特征是：所述营养液中加入微生物菌剂。

5.根据权利要求4所述的重金属污染土壤修复方法，其特征是：所述营养液中至少包含钾、钠、钙、镁、氮、磷元素。

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