CN109967514A - 一种土壤重金属污染的淋洗修复系统及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤重金属污染的淋洗修复系统及修复方法，修复系统包括防渗层及铺设于防渗层上部的污染土壤区，污染土壤区内分布有水环境区，污染土壤区的上部设有淋洗喷带，污染土壤区与水环境区水平方向衔接处依次铺设粗砂层和鹅卵石层，污染土壤区种植有用于吸附重金属的陆生植物，水环境区的中部设有集水池，淋洗喷带通过管路与设置于集水池内的潜水泵相连，淋洗喷带上设有横向分布的喷水孔，水环境区种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物。本发明还公开了土壤重金属污染的淋洗修复方法。本发明水量损失小且可重复利用，同时具有处理成本低、可操作性强、可自动化控制以及可实现大面积应用等优点。
Description
技术领域
本发明属于土壤重金属污染场地修复技术领域，具体涉及一种土壤重金属污染的淋洗修复系统及修复方法。
背景技术
目前土壤重金属污染修复方法主要有物理化学修复方法、生物学修复方法、农业调控修复方法等。基于这些方法的相关专利包括：一种重金属污染土壤区修复装置及隔离修复方法(201310651525.7)、一种重金属污染土壤区的水葫芦修复方法及修复系统(201610137257.0)、重金属污染土壤区的化学淋洗修复工艺(201510331030.5)、重金属污染土壤区淋洗修复系统(201610094817.9)等等。这些专利技术虽然都能对重金属进行处理，但是以上专利方法存在处理成本高、处理复杂、施工难度大、可操作性不强、修复周期长以及难以实现大面积应用等缺点，并且在淋洗处理过程中存在用水量大、淋洗造成土壤肥力流失、淋洗液不能循环利用等不足之处。
现有陆生植物在土壤重金属污染治理中也存在一定的局限性，陆生植物主要通过根部处理，虽然需要浇水，但是只能保持一时，土壤固体中重金属离子的活性低于水环境内重金属离子的活性，另外土壤重金属污染中，往往伴随着周围地表径流的污染。在土壤重金属污染中很少有利用水生植物进行修复，对水生植物去除重金属的研究更多在湿地、河流等水环境中。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种处理成本低、可操作性强、可自动化控制以及可实现大面积应用的土壤重金属污染的淋洗修复系统及修复方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于包括防渗层及铺设于防渗层上部的污染土壤区，污染土壤区内分布有水环境区，污染土壤区的上部设有淋洗喷带，污染土壤区与水环境区水平方向衔接处依次铺设粗砂层和鹅卵石层，污染土壤区种植有用于吸附重金属的陆生植物，水环境区的中部设有集水池，集水池与补给水源相连，淋洗喷带通过管路与设置于集水池内的潜水泵相连，淋洗喷带上设有横向分布的喷水孔，水环境区种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物，该水生植物包括浮叶植物、沉水植物和浮水植物，利用淋洗喷带喷洒的淋洗液使得污染土壤区的重金属向水环境区转移，再利用浮叶植物、沉水植物和浮水植物在水环境区的底部、中部和顶部全面接触吸收淋洗液中的重金属，提高重金属污染土壤区的修复效率并缩短修复周期。
优选的，所述防渗层采用HDPE膜，该防渗层根据污染层厚度铺于土壤表层30-100cm处，用于后期水生植物修复并防止淋洗液污染地下水。
优选的，所述污染土壤区与水环境区的水平方向衔接处依次铺设粗砂层和鹅卵石层，其中粗砂层的厚度为10-20cm，粗砂层的粒径沿水流方向逐渐增加，鹅卵石层的厚度为15-20cm，鹅卵石层的粒径为5-15cm，粗砂层和鹅卵石层用于过滤淋洗液并防止土壤流失。
优选的，所述污染土壤区表面分布有多个淋洗喷带，多个淋洗喷带分别通过管路与设置于集水池中的潜水泵相连，淋洗喷带上设有横向分布的孔径为10-15mm的喷水孔。
优选的，所述水环境区呈十字交叉状布置于污染土壤区之间，该水环境区的宽度为40-50cm，深度为50-100cm。
优选的，所述集水池位于水环境区的中心位置，集水池的尺寸根据修复区域所需水量进行设计，集水池为砖砌混凝土结构并作防渗处理，用于作为水源供给淋洗喷带进行喷洒淋洗污染土壤区，并调节水环境区中的水量，所述集水池内填充有重金属修复剂，该重金属修复剂由以下重量百分配比的成分组成：EDTA 1％-3％、柠檬酸3％-10％、苹果酸5％-8％、复合肥1％-2％，余量为水。
优选的，所述集水池与水环境区的连接处设有滤网,用于起到过滤水环境区淋洗液中杂质的作用以防止水环境区淋洗液中的杂质进入集水池。
优选的，所述陆生植物为矿景天、东南景天、香雪球、油菜、黑麦草或万寿菊中的一种或多种，该陆生植物的栽植密度为30-60株/m2，所述浮叶植物为睡莲或萍蓬草中的一种或多种，该浮叶植物的栽植密度为1-20株/m2或2-10头/m2，所述沉水植物为金鱼藻或伊乐藻中的一种或多种，该沉水植物的栽植密度为10-20芽/丛、2-10丛/m2或3-12株/m2，所述浮水植物为无根萍，该浮水植物的栽植密度为3-12株/m2。
优选的，所述补给水源紧邻集水池，该补给水源为潜水泵抽取地下水补充集水池。
本发明所述的土壤重金属污染的淋洗修复方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：取陆生植物栽植于污染土壤区中，该陆生植物的栽植密度为20-40株/m2；
步骤S2：开启集水池中的潜水泵，通过淋洗喷带将淋洗液均匀喷洒至污染土壤区的土壤表面，淋洗液渗透到土壤中并经粗砂层和鹅卵石层流入水环境区，利用淋洗喷带喷洒的淋洗液使得污染土壤区的重金属向水环境区转移，再经水环境区自然流入集水池；
步骤S3：在水环境区种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物，该水生植物包括浮叶植物、沉水植物和浮水植物，其中浮叶植物的栽植密度为1-20株/m2，沉水植物的栽植密度为3-12株/m2，浮水植物的栽植密度为3-12株/m2，利用浮叶植物、沉水植物和浮水植物在水环境区的底部、中部和顶部全面接触吸收淋洗液中的重金属，提高重金属污染土壤区的修复效率并缩短修复周期；
步骤S4：根据水环境区的液位情况适当补水，定期取样分析，监测污染土壤区土壤中重金属含量，判断重金属污染土壤区是否达标，同时调节淋洗液的浓度，避免修复后期过多EDTA、柠檬酸和苹果酸的残留。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明利用淋洗喷带喷洒的淋洗液使得重金属从污染土壤区向水环境区中迁移，淋洗液可循环利用；同时利用陆生植物和水生植物对重金属的富集吸收作用去除重金属，尤其利用了浮叶植物、沉水植物和漂浮植物，在水环境中对重金属处理中可以与水环境空间底部、中部、顶部全面接触，加快了重金属的迁移效果，提高了重金属污染土壤区修复的效率，缩短了修复年限；污染土壤区做了防渗处理，因此不会污染地下水，水量损失小且可重复利用，同时具有处理成本低、可操作性强、可自动化控制以及可实现大面积应用等优点。
附图说明
图1是本发明中修复系统的结构示意图。
图中：1-防渗层，2-污染土壤区，3-水环境区，4-淋洗喷带，5-粗砂层，6-鹅卵石层，7-陆生植物，8-集水池，9-水生植物。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示，一种土壤重金属污染的淋洗修复系统，包括防渗层1及铺设于防渗层1上部的污染土壤区2，污染土壤区2内分布有水环境区3，污染土壤区2的上部设有淋洗喷带4，污染土壤区2与水环境区3水平方向衔接处依次铺设粗砂层5和鹅卵石层6，污染土壤区2种植有用于吸附重金属的陆生植物7，水环境区3的中部设有集水池8，集水池8与补给水源相连，淋洗喷带4通过管路与设置于集水池8内的潜水泵相连，淋洗喷带4上设有横向分布的喷水孔，水环境区3种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物9，该水生植物9包括浮叶植物、沉水植物和浮水植物，利用淋洗喷带4喷洒的淋洗液使得污染土壤区2的重金属向水环境区3转移，再利用浮叶植物、沉水植物和浮水植物在水环境区3的底部、中部和顶部全面接触吸收淋洗液中的重金属，提高重金属污染土壤区2的修复效率并缩短修复周期。
实施例
在Cd污染土壤区种植富集植物伴矿景天，淋洗喷带将淋洗液均匀喷洒到污染土壤去的土壤表面，淋洗液渗透到土壤并通过粗砂层和鹅卵石层渗透到水环境区中，再经水环境区自流流入集水池，水环境区栽植有睡莲和萍蓬草等浮叶植物、金鱼藻和伊乐藻等沉水植物及无根萍等浮水植物。通过测定处理污染场地45个点的重金属镉的浓度值为0.51-0.98mg/kg，超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中二级环境质量标准设定的限值0.30mg/kg的要求，经过采用该方法处理1.5年后，土壤中重金属镉的浓度值为0.12-0.26mg/kg，土壤中的镉浓度能够满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级环境质量标准设定的限值0.30mg/kg的要求。在本实施例中，对镉污染场地进行了处理，栽植的富集植物优选伴矿景天等陆生植物，睡莲、萍蓬草等浮叶植物，金鱼藻、伊乐藻淋等沉水植物，无根萍等浮水植物，也可根据当地植物生长情况，有选择性的选取项目所在地其它代表性陆生富集植物和水生富集植物进行栽植。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于包括防渗层及铺设于防渗层上部的污染土壤区，污染土壤区内分布有水环境区，污染土壤区的上部设有淋洗喷带，污染土壤区与水环境区水平方向衔接处依次铺设粗砂层和鹅卵石层，污染土壤区种植有用于吸附重金属的陆生植物，水环境区的中部设有集水池，集水池与补给水源相连，淋洗喷带通过管路与设置于集水池内的潜水泵相连，淋洗喷带上设有横向分布的喷水孔，水环境区种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物，该水生植物包括浮叶植物、沉水植物和浮水植物，利用淋洗喷带喷洒的淋洗液使得污染土壤区的重金属向水环境区转移，再利用浮叶植物、沉水植物和浮水植物在水环境区的底部、中部和顶部全面接触吸收淋洗液中的重金属，提高重金属污染土壤区的修复效率并缩短修复周期。
2.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述防渗层采用HDPE膜，该防渗层根据污染层厚度铺于土壤表层30-100cm处，用于后期水生植物修复并防止淋洗液污染地下水。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述污染土壤区与水环境区的水平方向衔接处依次铺设粗砂层和鹅卵石层，其中粗砂层的厚度为10-20cm，粗砂层的粒径沿水流方向逐渐增加，鹅卵石层的厚度为15-20cm，鹅卵石层的粒径为5-15cm，粗砂层和鹅卵石层用于过滤淋洗液并防止土壤流失。
4.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述污染土壤区表面分布有多个淋洗喷带，多个淋洗喷带分别通过管路与设置于集水池中的潜水泵相连，淋洗喷带上设有横向分布的孔径为10-15mm的喷水孔。
5.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述水环境区呈十字交叉状布置于污染土壤区之间，该水环境区的宽度为40-50cm，深度为50-100cm。
6.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述集水池位于水环境区的中心位置，集水池的尺寸根据修复区域所需水量进行设计，集水池为砖砌混凝土结构并作防渗处理，用于作为水源供给淋洗喷带进行喷洒淋洗污染土壤区，并调节水环境区中的水量，所述集水池内填充有重金属修复剂，该重金属修复剂由以下重量百分配比的成分组成：EDTA 1％-3％、柠檬酸3％-10％、苹果酸5％-8％、复合肥1％-2％，余量为水。
7.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述集水池与水环境区的连接处设有滤网,用于起到过滤水环境区淋洗液中杂质的作用以防止水环境区淋洗液中的杂质进入集水池。
8.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述陆生植物为矿景天、东南景天、香雪球、油菜、黑麦草或万寿菊中的一种或多种，该陆生植物的栽植密度为30-60株/m2，所述浮叶植物为睡莲或萍蓬草中的一种或多种，该浮叶植物的栽植密度为1-20株/m2或2-10头/m2，所述沉水植物为金鱼藻或伊乐藻中的一种或多种，该沉水植物的栽植密度为10-20芽/丛、2-10丛/m2或3-12株/m2，所述浮水植物为无根萍，该浮水植物的栽植密度为3-12株/m2。
9.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的淋洗修复系统，其特征在于：所述补给水源紧邻集水池，该补给水源为潜水泵抽取地下水补充集水池。
10.一种权利要求1-9中任意一项所述的土壤重金属污染的淋洗修复方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：取陆生植物栽植于污染土壤区中，该陆生植物的栽植密度为20-40株/m2；
步骤S2：开启集水池中的潜水泵，通过淋洗喷带将淋洗液均匀喷洒至污染土壤区的土壤表面，淋洗液渗透到土壤中并经粗砂层和鹅卵石层流入水环境区，利用淋洗喷带喷洒的淋洗液使得污染土壤区的重金属向水环境区转移，再经水环境区自然流入集水池；
步骤S3：在水环境区种植用于吸收淋洗液中重金属的水生植物，该水生植物包括浮叶植物、沉水植物和浮水植物，其中浮叶植物的栽植密度为1-20株/m2，沉水植物的栽植密度为3-12株/m2，浮水植物的栽植密度为3-12株/m2，利用浮叶植物、沉水植物和浮水植物在水环境区的底部、中部和顶部全面接触吸收淋洗液中的重金属，提高重金属污染土壤区的修复效率并缩短修复周期；
步骤S4：根据水环境区的液位情况适当补水，定期取样分析，监测污染土壤区土壤中重金属含量，判断重金属污染土壤区是否达标，同时调节淋洗液的浓度，避免修复后期过多EDTA、柠檬酸和苹果酸的残留。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110369470A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-10-25 | 武汉市园林建筑工程公司 | 一种土壤污染修复的方法 |
| CN113617832A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-09 | 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 | 一种黄皮果树种植土壤修复栽培方法 |
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2019
- 2019-03-30 CN CN201910254080.6A patent/CN109967514A/zh active Pending
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| CN113617832A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-09 | 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 | 一种黄皮果树种植土壤修复栽培方法 |
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