CN113500091A - 一种重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法，其中，修复系统包括淋洗剂储液罐，位于污染土壤层的外部；淋洗剂注液管，与淋洗剂储液罐连接，且淋洗剂注液管的自由端伸入所述污染土壤层与地下水层之间，淋洗剂注液管的侧壁间隔设置有多个喷淋结构；地下水回流管，与淋洗剂储液罐连接，且地下水回流管的自由端伸入所述地下水层；吸附装置，设于所述地下水回流管上，用于净化流经所述地下水回流管的水。本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法，可对多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，无次生污染、修复效果好、稳定性高、污染原位处置、成本低、并且可实现大规模工程化处理。

Description

一种重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法

技术领域

本公开涉及生态环保技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法。

背景技术

中国环境修复行业已进入快速发展期。目前对于土壤与地下水重金属污染的治理技术集中分布在以下几个方面：(1)以物理交换吸附为基础的稳定化技术与淋洗技术；(2)以氧化还原为基础的氧化还原技术；(3)以植物或微生物富集或降解的微生物技术；(4)以可渗透反应材料为基础的PRB技术及以物理阻隔为基础的帷幕灌浆技术。以上技术的应用为我国土壤与地下水的修复做出了积极的贡献，但是单一技术的应用难以从实践上克服其单一技术的弊端，例如：国内常用的固化稳定化技术可有效的实现污染源的继续扩散，但其治理后的污染土壤理化性质发生根本性变化，失去土壤原有的良好的理化性质，不可继续用作农用土壤继续耕种；淋洗技术可以有效的实现土壤的保护性修复，但其淋洗过程中淋洗效率不断降低，淋洗液的安全处置也是淋洗技术工程应用的一大难题，因此导致淋洗成本不断增大，经济效益是限制其规模化应用的重要因素之一；植物修复技术可以实现污染土壤的保护性修复，但其对于高浓度污染土壤的修复周期长，对于急需控制污染源并快速修复的高浓度污染土壤修复实用价值不是很高；地下水修复主要通过帷幕灌浆、可渗透反应墙及抽出处理等方式进行，但污染土壤是地下水重要的污染源，因此在地下水修复过程中技术的开发与应用上应从整体考虑，从源头上实现根本性治理。单一的技术方法难以系统解决重金属污染场地综合治理问题。因此，亟需要一种高效快速的处理手段，可以从整体上对重金属污染土壤及污染地下水同时进行修复。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种重金属污染土壤及地下水的修复系统及修复方法，用以解决或部分解决上述技术问题。

基于上述目的，本公开第一方面提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复系统，包括：

淋洗剂储液罐，位于污染土壤层的外部；

淋洗剂注液管，与所述淋洗剂储液罐连接，且所述淋洗剂注液管的自由端伸入所述污染土壤层与地下水层之间，所述淋洗剂注液管的侧壁间隔设置有多个喷淋结构；

地下水回流管，与所述淋洗剂储液罐连接，且所述地下水回流管的自由端伸入所述地下水层；

吸附装置，设于所述地下水回流管上，用于净化流经所述地下水回流管的水。

进一步地，所述喷淋结构包括多个间隔设置的喷淋孔，多个所述喷淋孔呈环状分布。

进一步地，所述淋洗剂注液管包括注液总管和至少一条注液支管；所述注液总管的两端分别与所述淋洗剂储液罐和每条所述注液支管连接；每条所述注液支管的自由端均伸入所述污染土壤层与地下水层之间；且每条所述注液支管的侧壁均间隔设置有多个所述喷淋结构。

进一步地，所述淋洗剂注液管在所述污染土壤层中的布设密度为0.25-0.5 个/m²，埋设深度由地面至土壤含水层的上方。

进一步地，所述淋洗剂注液管的直径为10.0-30cm，材质为不锈钢管，厚度为2-10mm。

进一步地，所述喷淋孔的直径为1.0-2.0cm。

进一步地，所述淋洗剂储液罐的液位高度为3m-4m。

进一步地，所述吸附材料为沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉的混合物。

进一步地，所述吸附装置为圆柱形结构。

进一步地，所述吸附装置为半径0.8-1.5m、长度2-3m、厚度2-4mm的圆柱形不锈钢结构。

基于同一发明构思，本公开第二方面提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复方法，包括：

对污染土壤层进行物理阻控；

在所述污染土壤层的表土层进行富集植物修复；

通过淋洗剂注液管向所述污染土壤层中补充淋洗剂；

通过抽水泵将所述地下水层中的水经由地下水回流管抽出，流经所述地下水回流管的水通过吸附装置净化后流入所述淋洗剂储液罐中用于配制所述淋洗剂。

进一步地，通过帷幕灌浆的方法对所述污染土壤层进行物理阻控。

进一步地，所述帷幕灌浆的方法包括：

以地面为基准水平面在所述污染土壤层的四围向下开挖沟槽直至地基不透水层；

在所述沟槽内采用混凝土浇筑形成垂直的隔离屏障墙。

进一步地，所述隔离屏障墙的防渗系数≤10^-7cm/s，抗压强度≥1.0MPa，墙体厚度为15-20cm。

进一步地，在所述污染土壤层的表土层采用富集植物连耕-收割的方式进行富集植物修复。

进一步地，所述富集植物为蜈蚣草、黑麦草、菖蒲、艾蒿、东南景天，羽叶鬼针草、芥菜和狗牙草的其中一种或多种。

进一步地，所述淋洗剂为质量分数为10-15％的KH₂PO₄溶液、质量分数为 10-15％的H₂C₂O₄溶液和质量分数为0.1-0.2％的EDTA溶液的混合液。

进一步地，所述吸附装置内部填充有吸附材料。

进一步地，所述吸附材料为沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭和铁粉的混合物。

进一步地，所述吸附材料为体积比2:2:2:2:1的沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉的混合物。

从上面所述可以看出，本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复系统及方法，可对砷、铬、镉、铅、锌、铜、镍等多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，无次生污染、修复效果好、稳定性高、污染原位处置、成本低、并且可实现大规模工程化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例的重金属污染土壤及地下水的修复系统的示意图；

图2为本公开实施例2中的重金属污染土壤及地下水的修复方法的流程示意图；

图3为本公开实施例3中的重金属污染土壤及地下水的修复方法的流程示意图。

图中，1、淋洗剂储液罐；2、淋洗剂注液管；3、地下水回流管；4、抽水泵；5、吸附装置；6、隔离屏障墙；7、表土层；8、深土层；9、中间层；10、含水层；11、地下水层；12、不透水层。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

重金属污染土壤从上至下依次为表土层7、深土层8、中间层9、含水层 10、地下水层11以及不透水层12。其中不透水层12属于地质的基岩层，属于基础地质结构，具备阻水下渗作用。由于重金属污染土壤的下方为地下水层11，因此在治理重金属污染土壤时，必须要同时解决其下方同样被重金属污染的地下水，否则被重金属污染的地下水将会对居民的生产和生活造成恶劣的影响。因此在处理重金属污染时，需要从整体上解决重金属污染的土壤及地下水。

基于上述情况，本公开提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复系统，以下将结合附图详细说明本公开的具体内容。

实施例1

参考图1，本公开提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复系统，包括：

淋洗剂储液罐1，位于污染土壤层的外部；

淋洗剂注液管2，与所述淋洗剂储液罐1连接，且所述淋洗剂注液管2的自由端伸入所述污染土壤层与地下水层11之间，所述淋洗剂注液管2的侧壁间隔设置有多个喷淋结构；

地下水回流管3，与所述淋洗剂储液罐1连接，且所述地下水回流管3的自由端伸入所述地下水层11；

吸附装置5，设于所述地下水回流管3上，用于净化流经所述地下水回流管3的水。

具体的，所述淋洗剂储液罐1优选放置于所述污染土壤层的上方，淋洗剂储液罐1用于配置和储存淋洗剂，所述淋洗剂储液罐1的液位高度优选为 3m-4m。

所述喷淋结构包括多个间隔设置的喷淋孔，多个所述喷淋孔呈环状分布。

具体的，在所述淋洗剂注液管2的侧壁设有多个间隔设置的喷淋结构，使得淋洗剂不仅可以通过淋洗剂注液管2的管道进入污染土壤层，同时可以通过淋洗剂注液管2侧壁的喷淋孔均匀的进入污染土壤层中，确保污染土壤层的各个位置均可补充淋洗剂。

具体的，多个所述喷淋孔可以形成一个或多个的环状结构。本实施例中，多个所述喷淋孔形成多个间隔设置的环状结构，这样使得喷淋的更加均匀，喷淋的效果更好。

所述淋洗剂注液管2包括注液总管和至少一条注液支管；所述注液总管的两端分别与所述淋洗剂储液罐1和每条所述注液支管连接；每条所述注液支管的自由端均伸入所述污染土壤层与地下水层11之间；且每条所述注液支管的侧壁均间隔设置有多个所述喷淋结构。

具体的，所述注液总管用于与所述淋洗剂储液罐1连接，所述注液支管用于伸入污染土壤层中，对污染土壤进行喷淋。多个注液支管的布设，使整个污染土壤层均可以补充淋洗剂，避免造成局部污染土壤淋洗不充分。

所述注液支管优选垂直于所述污染土壤层设置，所述注液支管在所述污染土壤层中的布设密度为0.25-0.5个/m2，埋设深度由地面至地下水层11的的上方。

所述吸附装置5可以设于所述注液总管上，也可以设于所述注液支管上。优选地，在本实施例中，所述吸附装置5设于所述注液总管上。

所述吸附装置5优选为圆柱形结构，吸附装置5内填充有吸附材料，所述吸附材料为沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉的混合物。

实际使用时，打开淋洗剂储液罐1与淋洗剂注液管2之间的开关，使储存在淋洗剂储液罐1内的淋洗剂沿着淋洗剂注液管2向下流动。通过淋洗剂注液管2向污染土壤层中补充淋洗剂，使得污染土壤层中的重金属可以随着淋洗剂一同向下流动，直至进入污染土壤层的下方。然后，通过地下水回流管3与抽水泵4配合作用，将位于污染土壤层下方的地下水抽出，使抽出的地下水流入吸附装置5内进行净化，净化后的地下水继续流入所述淋洗剂储液罐1中，用于配制淋洗剂。

由于抽出的地下水中还有重金属，因此将地下水经过吸附装置5后，其中的重金属被吸附，地下水被净化，净化后的地下水可以二次利用，用来配制淋洗剂，再次循环使用。

本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复系统，可对砷、铬、镉、铅、锌、铜、镍等多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，无次生污染、污染原位处置、淋洗液循环使用，节约资源，成本低，并且可实现大规模工程化处理。

实施例2

参考图2，本公开提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复方法，包括：

S1、对污染土壤层进行物理阻控。

具体的，通过帷幕灌浆的方法对所述污染土壤层进行物理阻控。

所述帷幕灌浆的方法包括：以地面为基准水平面在所述污染土壤层的四围向下开挖沟槽直至地基不透水层12；在所述沟槽内采用混凝土浇筑形成垂直的隔离屏障墙6。所述隔离屏障墙6的防渗系数≤10-7cm/s，抗压强度≥1.0MPa，墙体厚度为20cm。

通过帷幕灌浆的方法实现污染场地的污染扩散控制，防止在处理过程中重金属污染持续进行扩散。

S2、在所述污染土壤层的表土层7进行富集植物修复。

具体的，在所述污染土壤层的表土层7采用富集植物连耕-收割的方式进行富集植物修复。所述富集植物为蜈蚣草、黑麦草、菖蒲、艾蒿、东南景天，羽叶鬼针草、芥菜、狗牙草的其中一种或多种。

污染土壤层的表土层7通过重金属富集植物的轮作种植与收割，实现污染物富集减量，并对富集后的植物秸秆进行安全处置，实现污染场地重金属减排目的。优选地，收割后的植物残体晾干焚烧后按照《危险废物收集、贮存、运输技术规范》(HJ 2025)处理

S3、通过淋洗剂注液管2向所述污染土壤层中补充淋洗剂。

具体的，所述淋洗剂为质量分数为15％的KH₂PO₄溶液、质量分数为15％的H₂C₂O₄溶液和质量分数为0.2％的EDTA溶液的混合液。

通过淋洗剂注液管2向污染土壤层中补充淋洗剂，使得污染土壤层中的重金属可以随着淋洗剂一同向下流动，直至进入污染土壤层的下方。深层污染土壤通过强化淋洗，实现污染物重金属从深层污染土壤淋洗脱离至地下水，减少重金属污染物在深层土壤中的含量。

S4、通过抽水泵4将所述地下水层11中的水经由地下水回流管3抽出，流经所述地下水回流管3的水通过吸附装置5净化后流入所述淋洗剂储液罐1 中用于配制所述淋洗剂。

具体的，通过地下水回流管3与抽水泵4配合作用，将位于污染土壤层下方的地下水抽出。抽出的地下水流经所述地下水回流管3，然后通过吸附装置 5净化后流入所述淋洗剂储液罐1中用于配制所述淋洗剂。

由于抽出的地下水中还有重金属，因此将地下水经过吸附装置5后，其中的重金属被吸附，地下水被净化，净化后的地下水可以二次利用，用来配制淋洗剂，再次循环使用。

所述吸附装置5内部填充有吸附材料。所述吸附材料为沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉的混合物。所述吸附材料优选为体积比2:2:2:2:1的沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉的混合物。

在处理重金属污染过程中，需要对所述吸附材料定期更换，更换周期为6 个月，使用过的重金属吸附材料5按照《危险废物收集、贮存、运输技术规范》 (HJ 2025)处理。

进一步地，在处理过程中可以对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，当土壤重金属含量指标与地下水重金属浓度指标均达到设定的修复指标时，停止继续修复。

本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复方法，对富集植物及吸附材料均进行了安全的处置，杜绝处理过程中的二次污染。同时可对砷、铬、镉、铅、锌、铜、镍等多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，无次生污染、修复效果好、稳定性高、污染原位处置、成本低、并且可实现大规模工程化处理。

实施例3

参考图3，本公开提供了一种重金属污染土壤及地下水的修复方法，包括：

(1)污染源阻隔与控制：对污染土壤区域通过帷幕灌浆方式对污染物进行物理阻控；

(2)表层污染土污染治理：采用重金属富集植物对重金属污染土壤中的重金属进行富集，富集植物采用连耕、收割方式对表层污染进行治理；

(3)深层污染土壤治理：通过分布式淋洗剂注液管2向土壤中不断补充淋洗剂，强化污染土壤淋洗；

(4)地下水污染治理：通过抽出处理方式使重金属污染地下水进入吸附装置5，对重金属污染地下水进行净化处理，净化处理后的水通过抽水泵4进入淋洗剂储液罐1；

(5)污染地下水的循环利用：抽出净化后的地下水作为制备淋洗剂的溶剂，进入淋洗剂储液罐1，实现污染地下水的循环利用；

(6)运行控制与环境监测：通过使污染地下水通过吸附材料达到重金属除去目的，净化后的地下水作为淋洗剂溶剂；处理过程中对土壤及地下水的污染状况进行动态监测；

(7)净水材料安全处置：处理过程中对重金属吸附材料5进行定期更换，将使用过的重金属吸附材料5进行安全处置。

从上述可见，本方法通过重金属污染土壤及地下水修复系统通过帷幕灌浆方法实现污染场地的污染扩散控制；帷幕区域表层污染土壤通过重金属富集植物的轮作种植与收割，实现污染物富集减量，并对富集后的植物秸秆进行安全处置，实现污染场地重金属减排目的；深层污染土壤通过强化淋洗，实现污染物从深层污染土壤淋洗脱离至地下水，减少重金属污染物在深层土壤中的含量；通过抽水泵4与重金属吸附材料5结合，实现地下水中重金属的减排；通过运行控制与监测实现重金属污染土壤及地下水修复系统运行状况动态监测；同时，对净水材料的安全处置杜绝系统运行过程中的二次污染。

具体的，步骤(1)采用重金属富集植物对重金属污染土壤中的重金属进行富集，富集植物采用连耕、收割方式对表层污染进行治理。优选地，步骤(1) 阻控平面边界选定为待治理的重金属污染区域，帷幕灌浆方式采用垂直隔离 (阻止地下水的外渗和外部地下水内渗)，材料选用混凝土防渗，墙体防渗系数≤10-7cm/s，抗压强度≥1.0MPa，墙体厚度15cm。本步骤通过阻隔方式在水平方向上阻断污染物的继续扩散，消除污染物继续扩散的环境风险。

步骤(2)采用富集植物对重金属污染土壤中的重金属进行富集，富集植物采用连耕-收割方式对表层污染进行治理。优选地，步骤(2)采用蜈蚣草、黑麦草(砷富集)、菖蒲(镉富集)、艾蒿(铜富集)、东南景天(锌富集)，羽叶鬼针草、芥菜(铅富集)、狗牙草(锰富集)等对重金属污染土壤中的重金属进行富集，富集植物采用连耕、收割方式对表层污染进行治理，收割后的植物残体晾干焚烧后按照《危险废物收集、贮存、运输技术规范》(HJ 2025)处理。本步骤通过重金属植物种植，对土壤中的重金属进行植物富集，减少环境中重金属污染物的含量。

步骤(3)通过分布式淋洗剂注液管2向土壤中不断补充淋洗剂，强化污染土壤淋洗。优选地，步骤(3)通过分布式淋洗剂注液管2向土壤中不断补充淋洗剂，强化污染土壤淋洗。分布式淋洗剂注液管2采用垂直于地面方式均匀在污染场地布设并通过主管与淋洗剂储存罐连接，淋洗剂注液管2布设密度为0.25个/m2，埋设深度由地面至土壤含水层10上方，淋洗剂注液管2直径 D＝10.0cm，材质为厚度D1＝2mm的不锈钢管，管壁每隔20cm留出水平均方向均匀分布的10个的圆形喷淋孔形成的环状结构作为淋洗剂渗漏点位，圆形喷淋孔的直径D2＝1.0cm。本步骤通过重金属植物种植，对土壤中的重金属进行植物富集，减少环境中重金属污染物的含量。

步骤(3)通过分布式淋洗剂注液管2向土壤中不断补充淋洗剂，强化污染土壤淋洗。优选地，步骤(3)采用10％的KH2PO4溶液+10％的H2C2O4 溶液+0.1％的EDTA作为复合淋洗剂存储于淋洗剂储液罐1。淋洗剂储液罐1 置于地面并通过地下水回流管3与抽水泵4保持淋洗剂储液罐1液位高度位于 3m-4m，控制淋洗剂KH2PO4、H2C2O4、EDTA浓度在10％、10％、0.1％。本步骤通淋洗剂的淋洗作用使得土壤中重金属污染物从土壤集中汇集于地下水部分，降低污染物在土壤中的含量。

步骤(4)通过抽出处理方式使重金属污染地下水进入重金属吸附材料5，对重金属污染地下水进行净化处理，净化处理后的水通过抽水泵4进入淋洗剂储液罐1。优选地，步骤(4)中淋洗剂储液罐1容积20-30m3，重金属吸附材料5选用体积比为2:2:2:2:1的沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭、铁粉混合填充，吸附装置5设置为圆柱形，半径R＝0.8m、长度L＝2m，厚度采用D＝2mm的不锈钢材料制成。本步骤通过对地下水进行抽出至吸附装置5中进行净化，实现地下水中重金属污染集中收集处置目标，使得土壤与地下水中的重金属污染物转移至吸附装置5中的吸附材料中，达到环境中污染物去除的目的。

步骤(5)抽出净化后的地下水作为制备淋洗剂的溶剂，进入淋洗剂储液罐1，实现污染地下水的循环利用。优选地，步骤(5)通过使污染地下水通过吸附材料达到重金属除去目的，净化后的地下水作为淋洗剂溶剂，实现淋洗液的循环利用。本步骤将净化后的地下水作为制备淋洗剂的溶剂，实现水资源的循环利用。

步骤(6)对土壤及地下水的污染状况进行动态监测。优选地，在处理过程中对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，待土壤重金属含量指标与地下水重金属浓度指标均达到设定的修复指标，停止继续修复。本步骤通对土壤及地下水中重金属污染物浓度的实时监测，随之掌握土壤与地下水中的重金属污染物含量及浓度的动态变化，为本方法操作过程提供有力的技术支撑，达到修复目标后，停止继续处理。

步骤(7)在处理过程中对重金属吸附材料5进行定期更换，使用过的重金属吸附材料5进行安全处置。优选地，吸附材料的更换周期为6个月，使用过的吸附材料按照《危险废物收集、贮存、运输技术规范》(HJ 2025)处理。本步骤通对对吸附材料进行定期更换，确保吸附材料的吸附性能，提高污染处理的效率，同时对吸附重金属后的吸附材料进行安全处置，杜绝吸附材料的二次污染，保护环境。

将上述实施例3中重金属污染土壤及地下水的修复方法作用于特定的实施场地并持续进行土壤及地下水中的重金属含量/浓度的监测，具体过程如下：

(1)选定某重金属污染遗留场地重金属污染区域作为实施区域，其中从地表向下的0-300cm垂直高度内土壤中重金属污染物及含量均值分别为，砷： 891.34mg/kg、铬：425.44mg/kg、镉：5.44mg/kg、铅：320.28mg/kg、锌：618.74 mg/kg、铜：293.69mg/kg、镍：440.24mg/kg；地下水中重金属污染物及浓度分别为，砷：29.3mg/L、铬：11.21mg/L、镉：1.07mg/L、铅：1.42mg/L、锌： 46.22mg/L、铜：15.32mg/L、镍：11.82mg/L。

污染厂区面积600m²，边界长度160m，污染土壤深度均值3m，地下水埋深度均值3.6m，不透水层深度均值4m。

(2)采用上述实施例3所述的重金属污染土壤及地下水的修复方法对上述实验区域的重金属污染土壤及地下水进行修复。

(3)动态监测：处理过程中对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，待土壤中重金属含量指标与地下水中重金属浓度指标均达到设定的修复指标时，停止修复处理。

土壤中重金属含量检测标准及方法如下：砷：HJ680、铬：HJ780、镉： GB/T17141、铅：HJ780、锌：HJ780、铜：HJ780、镍：HJ780。

地下水中重金属浓度检测方法如下：砷：原子荧光光谱法、铬：原子吸收光谱法、镉：石墨炉原子吸收光谱法、铅：电感耦合等离子体质谱法、锌电感耦合等离子体质谱法、铜：原子吸收光谱法、镍：电感耦合等离子体质谱法。

土壤中重金属含量的修复目标：砷：30mg/kg、铬：200mg/kg、镉：0.6mg/kg、铅：120mg/kg、锌：250mg/kg、铜：100mg/kg、镍：100mg/kg。

地下水重金属浓度的修复目标：砷：0.05mg/L、铬：0.1mg/L、镉：0.01mg/L、铅：0.5mg/L、锌：5.0mg/L、铜：1.5mg/L、镍：0.1mg/L。

在处理过程中对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，重金属污染场地土壤中重金属含量的年度均值见下表1，重金属污染场地地下水中重金属浓度年度均值见下表2。

表1实施例3中土壤重金属含量年度均值列表

单位：mg/kg

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始含量	891.34	425.44	5.44	320.28	618.74	293.69	440.24
第1年	426.76	309.43	2.24	220.43	367.22	196.69	264.23
								第2年	176.33	274.32	1.29	169.22	212.42	146.78	189.42
第3年	96.28	213.45	0.85	139.23	164.12	122.82	148.63
								第4年	24.21	182.42	0.56	113.32	112.45	87.92	98.11
目标值	30	200	0.6	120	250	100	100

表2实施例3中地下水中重金属浓度年度均值

单位：mg/L

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始浓度	29.3	11.21	1.07	1.42	46.22	15.32	11.82
第1年	9.32	9.35	0.98	1.01	27.66	9.89	5.33
								第2年	3.89	7.46	0.62	0.81	8.45	4.27	2.12
第3年	0.52	3.98	0.34	0.62	4.62	2.12	0.87
								第4年	0.11	0.82	0.15	0.48	3.16	1.26	0.32
第5年	0.04	0.08	0.01	0.34	3.02	1.12	0.08
								目标值	0.05	0.1	0.01	0.5	5	1.5	0.1

从上表1可以看出，在使用本方法连续进行修复的第四年，实验区域的污染土壤中重金属含量均达到修复目标值；在使用本方法连续进行修复的第五年，地下水中重金属含量均达到修复目标值。

由此可知，本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复方法，可对砷、铬、镉、铅、锌、铜、镍等多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，治理效果良好。

对比例1

在与上述实施例3同样的实验区域，采用常规的植物富集方式对污染场地土壤与下水修复，具体过程如下：

对污染场地表土进行平整，污染区域内分区种植蜈蚣草、黑麦草、菖蒲、艾蒿、东南景天、羽叶鬼针草、芥菜、狗牙草等，每年11月份对植物地上部分进行统一收割晾晒并安全处置，收割后的植物残体晾干焚烧后按照《危险废物收集、贮存、运输技术规范》(HJ 2025)处理，连续种植5年。

在修复过程中，对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，重金属污染场地土壤中重金属含量的年度均值见下表3，重金属污染场地地下水中重金属浓度年度均值见下表4。

表3对比例1中土壤中重金属含量的年度均值

单位：mg/kg

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始含量	891.34	425.44	5.44	320.28	618.74	293.69	440.24
第1年	826.24	409.49	5.23	300.33	564.32	293.19	263.22
								第2年	776.31	374.32	4.21	269.32	515.47	248.71	199.41
第3年	696.21	313.47	3.88	239.27	475.18	226.84	178.64
								第4年	624.41	302.43	3.54	213.11	417.42	189.91	167.12
目标值	30	200	0.6	120	250	100	100

表4对比例1中地下水中重金属浓度年度均值

单位：mg/L

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始浓度	29.3	11.21	1.07	1.42	46.22	15.32	11.82
第1年	27.21	10.33	1.02	1.36	45.39	14.33	10.45
								第2年	27.14	10.32	0.96	1.28	44.13	13.93	10.23
第3年	26.08	9.98	0.92	1.22	41.62	13.42	9.86
								第4年	26.14	9.76	0.89	1.24	38.78	12.88	8.98
第5年	12.43	9.86	0.87	1.10	33.67	11.02	8.24
								目标值	0.05	0.1	0.01	0.5	5	1.5	0.1

由上表3可知，在使用对比例1所述的方法连续修复4年后，土壤中重金属含量均未达到修复目标值；由上表4可知，在连续修复5年后，土壤地下水中重金属含量均未达到修复目标值。

对比例2

在与上述实施例3同样的实验区域，采用常规的化学淋洗及淋洗液集中收集处置方式对污染场地土壤与下水修复，连续修复5年。

在修复过程中，对土壤及地下水的污染状况进行动态监测，重金属污染场地土壤中重金属含量的年度均值见下表5，重金属污染场地地下水中重金属浓度年度均值见下表6。

表5对比例2中土壤中重金属含量的年度均值

单位：mg/kg

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始含量	891.34	425.44	5.44	320.28	618.74	293.69	440.24
第1年	691.35	501.28	3.63	357.10	594.90	318.64	428.05
								第2年	285.65	444.40	2.09	274.14	344.12	237.78	306.86
第3年	155.97	345.79	1.38	225.55	265.87	198.97	240.78
								第4年	39.22	295.52	0.91	113.58	182.17	142.43	158.94
目标值	30	200	0.6	120	250	100	100

表6对比例2中地下水中重金属浓度年度均值

单位：mg/L

年度	砷	铬	镉	铅	锌	铜	镍
								原始浓度	29.3	11.21	1.07	1.42	46.22	15.32	11.82
1	13.42	13.46	1.41	1.45	39.83	14.24	7.68
								2	5.60	10.74	0.89	1.17	12.17	6.15	3.05
3	0.75	5.73	0.49	0.89	6.65	3.05	1.25
								4	0.16	1.18	0.22	0.69	5.55	1.81	0.46
5	0.12	0.82	0.21	0.59	5.35	1.61	0.42
								目标值	0.05	0.1	0.01	0.5	5	1.5	0.1

由上表5可知，在使用对比例2所述的方法连续修复4年后，土壤中重金属含量均未达到修复目标值；由上表6可知，在连续修复5年后，土壤地下水中重金属含量均未达到修复目标值。

通过实施例1与对比例1、对比例2的实验数据可以显著看出，与传统的污染土壤与地下水修复方式相比，本公开存在处理周期短、处理效果好的特点，五年内治理效果可达到相关标准规范的要求。

本公开提供的重金属污染土壤及地下水的修复方法，可对砷、铬、镉、铅、锌、铜、镍等多种重金属污染的土壤及地下水同时进行综合修复治理，治理效果良好。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤及地下水的修复系统，包括：

淋洗剂储液罐，位于污染土壤层的外部；

淋洗剂注液管，与所述淋洗剂储液罐连接，且所述淋洗剂注液管的自由端伸入所述污染土壤层与地下水层之间，所述淋洗剂注液管的侧壁间隔设置有多个喷淋结构；

地下水回流管，与所述淋洗剂储液罐连接，且所述地下水回流管的自由端伸入所述地下水层；

吸附装置，设于所述地下水回流管上，用于净化流经所述地下水回流管的水。

2.根据权利要求1所述的修复系统，其中，所述喷淋结构包括多个间隔设置的喷淋孔，多个所述喷淋孔呈环状分布。

3.根据权利要求1所述的修复系统，其中，所述淋洗剂注液管包括注液总管和至少一条注液支管；所述注液总管的两端分别与所述淋洗剂储液罐和每条所述注液支管连接；每条所述注液支管的自由端均伸入所述污染土壤层与地下水层之间；且每条所述注液支管的侧壁均间隔设置有多个所述喷淋结构。

4.一种重金属污染土壤及地下水的修复方法，包括：

对污染土壤层进行物理阻控；

在所述污染土壤层的表土层进行富集植物修复；

通过淋洗剂注液管向所述污染土壤层中补充淋洗剂；

通过抽水泵将所述地下水层中的水经由地下水回流管抽出，流经所述地下水回流管的水通过吸附装置净化后流入所述淋洗剂储液罐中用于配制所述淋洗剂。

5.根据权利要求4所述的修复方法，其中，通过帷幕灌浆的方法对所述污染土壤层进行物理阻控。

6.根据权利要求5所述的修复方法，其中，所述帷幕灌浆的方法包括：

以地面为基准水平面在所述污染土壤层的四围向下开挖沟槽直至地基不透水层；

在所述沟槽内采用混凝土浇筑形成垂直的隔离屏障墙。

7.根据权利要求4所述的修复方法，其中，在所述污染土壤层的表土层采用富集植物连耕-收割的方式进行富集植物修复。

8.根据权利要求4所述的修复方法，其中，所述富集植物为蜈蚣草、黑麦草、菖蒲、艾蒿、东南景天，羽叶鬼针草、芥菜和狗牙草的其中一种或多种。

9.根据权利要求4所述的修复方法，其中，所述淋洗剂为质量分数为10-15％的KH₂PO₄溶液、质量分数为10-15％的H₂C₂O₄溶液和质量分数为0.1-0.2％的EDTA溶液的混合液。

10.根据权利要求4所述的修复方法，其中，所述吸附装置内部填充有吸附材料，所述吸附材料为沸石、硅藻土、粉煤灰、活性炭和铁粉的混合物。

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