CN114101312B - 一种重金属污染土壤分层治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种重金属污染土壤分层治理方法，S1、开挖前，对污染土壤周边进行处理，平整场地，对施工现场泥浆清理干净，对现场土壤进行取样检测，并对土壤进行中和处理，静置5‑10天；S2、深翻待处理土壤，并将污染土壤中的碎石头去除；S3、将污染土壤导入治理装置中进行破碎、筛分、再破碎后，进行药液喷淋处理；S4、喷淋完毕后，对土壤进行固液分离，将处理后的土壤进行回填，在回填土壤上铺撒混合物，并耕地一遍，采用保护膜覆盖处理至少15天。解决了现有的重金属污染土壤治理方法，虽然具备一定改善效果，但是治理周期太长，治理成本较高，且容易对土壤造成二次污染的问题。

Description

一种重金属污染土壤分层治理方法
技术领域
本发明涉及土壤治理技术领域，具体涉及为一种重金属污染土壤分层治理方法。
背景技术
土壤重金属污染是指土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染，重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象，而重金属污染给土壤产生的危害是非常严重的，特别是影响植物根和叶的发育，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等；目前重金属污染场地的修复方法主要有掩埋、植物修复、生物修复、土壤淋洗、固化稳定化以及各种集成修复技术等；
在中国发明专利申请CN101773928A，该申请公开了一种重金属工业污染场地原位固化隔离的治理方法，但是该方法只是将土壤中的污染物固化在污染场地的内部，并未改变其状态或形态，导致仍然存在着较大的污染风险；
在中国发明专利CN106825007B提出“一种治理重金属污染土壤的方法”；该方法通过垂直取样与水平取样对土壤中的重金属含量值进行更加准确测量，加入的重金属稳定剂中动物骨粉对重金属离子有很好的吸附作用，磷酸二氢钠、木质素磺酸钠、氯化钾、羟基磷灰石综合作用可以固化重金属离子的化学活性，使其被吸附后与其他生物营养物质被蒌蒿的根茎吸收，加入土壤改善剂，在微生物等活性物质作用下，抑制土壤中的有害细菌，从而改善土壤的肥力及生长活性；
目前常用的掩埋法是将污染土壤挖出后置于指定地点，并用未污染的土壤覆盖，该方法虽然操作简单，但是占用土地，容易出现泄露并污染周边环境，把污染转移到掩埋地，植物修复和生物修复技术主要是将重金属污染物固定在植物或生物体内，之后再利用各种分离技术提取重金属该方法只用于农业污染土壤的治理，难以提高地基土强度，并且受植物或生物生长周期的影响，修复时间较长，因而不适宜用于城市工业污染场地的修复；
为此，我们提出一种重金属污染土壤分层治理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种重金属污染土壤分层治理方法，解决了现有的重金属污染土壤治理方法，虽然具备一定改善效果，但是治理周期太长，治理成本较高，且容易对土壤造成二次污染的问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
一种重金属污染土壤分层治理方法，包括如下步骤,
S1、开挖前，对污染土壤周边进行处理，平整场地，对施工现场泥浆清理干净，对现场土壤进行取样检测，并对土壤进行中和处理，静置5-10天；
S2、深翻待处理土壤，并将污染土壤中的碎石头去除；
S3、将污染土壤导入治理装置中进行破碎、筛分、再破碎后，进行药液喷淋处理；
S4、喷淋完毕后，对土壤进行固液分离，将处理后的土壤进行回填，在回填土壤上铺撒混合物，并耕地一遍，采用保护膜覆盖处理至少15天。
优选的，所述S1步骤中对土壤取样检测，检测土壤中的金属含量；并采用泼洒石灰或草木灰的方式对污染土壤进行中和处理，静置5天后，再对土壤进行二次检测。
优选的，所述S2步骤中深翻土壤深度至少为0.4m；
所述S3步骤中筛分土壤，筛分至45-55目，得到次级土壤；
所述喷淋药液为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢钾中的一种或几种形成的复合溶液。
优选的，所述S4步骤中铺撒混合物为无机氮磷钾混合物和畜禽粪便中任一一种或多种；所述保护膜为HDPE保护膜。
优选的，所述治理装置包括第一加工组件、第二加工组件和喷淋组件；
所述第一加工组件包括第一加工箱、隔板、破碎板、第一筛网和第一电机；所述隔板将所述第一加工箱内部分隔成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内对称设有壳体，两所述壳体之间设有用于破碎土壤的所述破碎板，所述第一筛网倾斜设置于所述破碎板下方，所述第一电机设于所述第一加工箱上方，其输出端连接有螺旋叶杆，所述螺旋叶杆的一端延伸至所述第二腔体内；
所述第一筛网的下方设有第二筛网，所述第二筛网上设有可往复移动到粉碎轮；
所述第二加工组件包括第二加工箱和搅拌电机，所述搅拌电机设于所述第二加工箱外部，且输出端连接有第一搅拌杆，所述第一搅拌杆延伸至所述第二加工箱内；
所述喷淋组件包括药液箱和泵体；所述药液箱设置于所述第二加工箱上，所述泵体设置于所述第二加工箱内部，所述泵体出水端连接有分流管，所述分流管上连接有若干喷淋头，所述泵体的抽水端延伸至所述药液箱内。
优选的，螺旋叶杆轴向的一端延伸至所述药液箱内，且连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述第二齿轮的轴心处固定有用于搅动药液的第二搅拌杆；所述第一腔体与所述第二腔体之间相互连通，所述药液箱上设有进水口；所述第一加工箱体上开设有导料口，所述第二加工箱体上安装有柜门。
优选的，所述第一加工箱的正面与背面均固定有第二电机，所述第二电机的输出端连接有杆体，所述杆体延伸至所述壳体内；所述杆体上固定有用于推动所述破碎板的推轮。
优选的，粉碎轮转动连接在架体上，所述架体远离所述粉碎轮的一端固定连接在驱动轴上，所述驱动轴安装在第三电机的输出端上；所述第三电机连接在所述第一加工箱体的外侧。
优选的，破碎板面向所述壳体的一面安装有若干连接杆，所述连接杆的一端延伸至所述壳体内并连接有与所述推轮配合的推板；所述推板与所述破碎板面向壳体的一面分别连接有第一弹簧和第二弹簧；两所述破碎板相对的一面交错设置有破碎凸起。
优选的，第一筛网的网目孔径大于所述第二筛网，第二筛网为弧形网板，所述第一加工箱体与所述第二加工箱体之间开设有连通口。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明与现有技术相比，能够多次对污染土壤进行破碎，使其土壤充分与药液进行混合，从而达到良好的治理效果；2、本发明与现有技术相比，对于初次筛分不合格的土壤，会掉落至第二腔体中，并通过第一电机与螺旋叶杆的配合下，重新导入第一腔体中进行再次破碎，从而使其破碎效率更高；3、本发明与现有技术相比，螺旋叶杆在运输土壤过程中，通过第一齿轮与第二齿轮的配合，能够带动第二搅拌杆在药液箱里运转，从而起到了搅拌药液的效果。
附图说明
图1是本发明流程示意图；
图2是本发明中处理装置结构示意图；
图3是本发明中处理装置正面示意图；
图4是本发明中处理装置背面示意图；
图5是本发明中第二电机、杆体和推轮装配示意图；
图6是本发明中壳体内部结构示意图；
图7是本发明中第三电机与粉碎轮装配示意图。
图中：1、第一加工组件；11、第一加工箱；2、隔板；3、第一电机；31、螺旋叶杆；32、第一齿轮；4、壳体；41、第二电机；42、杆体；43、推轮；44、破碎板；441、破碎凸起；45、连接杆；46、推板；47、第一弹簧；48、第二弹簧；5、第一筛网；6、粉碎轮；61、架体；62、驱动轴；63、第三电机；7、第二筛网；8、第二加工组件；81、第二加工箱；82、搅拌电机；83、第一搅拌杆；9、喷淋组件；91、药液箱；92、泵体；93、分流管；94、喷淋头；95、第二齿轮；96、第二搅拌杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种重金属污染土壤分层治理方法，包括如下步骤：
S1、开挖前，对污染土壤周边进行处理，平整场地，对施工现场泥浆清理干净，对现场土壤进行取样检测，并对土壤进行中和处理，静置5-10天。
S2、深翻待处理土壤，并将污染土壤中的碎石头去除。
S3、将污染土壤导入治理装置中进行破碎、筛分、再破碎后，进行药液喷淋处理。
S4、喷淋完毕后，对土壤进行固液分离，将处理后的土壤进行回填，在回填土壤上铺撒混合物，并耕地一遍，采用保护膜覆盖处理至少15天。
本发明中S1土壤取样具体步骤为，采取不同区域土壤样本，共三个区域，第一区域为地下10mm处的土壤4份，第二区域为地下20mm处的土壤5份，第三区域为地下30mm处土壤6份，通过对重金属土壤进行分区域和分层次取样，提高对土壤中含杂的金属元素测定准确性，检测结果如下；
请参阅表1
土壤 Ni(mg/kg) Cu(mg/kg) Pb(mg/kg) Cr(mg/kg)
第一区域 93.2 174.3 73.3 169.6
第二区域 103.3 194.7 81.7 174.5
第三区域 121.4 210.2 103.1 183.6
检测完毕后，由工作人员对污染土壤泼洒草木灰对其进行中和处理，并静置5天后，再对土壤进行二次检测，检测结果如下：
请参阅表2
土壤 Ni(mg/kg) Cu(mg/kg) Pb(mg/kg) Cr(mg/kg)
第一区域 42.7 153.5 43.7 143.6
第二区域 85.7 161.7 62.5 124.3
第三区域 101.4 170.2 80.4 152.2
根据国家土壤环境质量标准GB15618-2008可知，农业用地旱地重金属Ni、Cu、Pb和Cr二级标准值分别为70，150，50，150mg/kg，由表2可以得知，经过中和后的土壤污染程度明显降低。
在S2步骤中深翻土壤深度至少为0.4m；并将土壤导入治理装置中进行筛分。
S3步骤中筛分土壤，筛分至45-55目，得到次级土壤；所述喷淋药液为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢钾中的一种或几种形成的复合溶液。
S4步骤中铺撒混合物为无机氮磷钾混合物和畜禽粪便中任一一种或多种；所述保护膜为HDPE保护膜。
为了提高治理装置的破碎效果，请参照图2-图4，在一优选的实施例中，治理装置包括第一加工组件1、第二加工组件8和喷淋组件9。
第一加工组件1包括第一加工箱11、隔板2、破碎板44、第一筛网5和第一电机3；隔板2将第一加工箱11内部分隔成第一腔体和第二腔体，第一腔体内对称设有壳体4，两壳体4之间设有用于破碎土壤的破碎板44，第一筛网5倾斜设置于破碎板44下方，第一电机3设于第一加工箱11上方，其输出端连接有螺旋叶杆31，螺旋叶杆31的一段延伸至第二腔体内。
第一筛网5的下方设有第二筛网7，第二筛网7上设有可往复移动到粉碎轮6。
第二加工组件8包括第二加工箱81和搅拌电机82，搅拌电机82设于第二加工箱81外部，且输出端连接有第一搅拌杆83，第一搅拌杆83延伸至第二加工箱81内。
喷淋组件9包括药液箱91和泵体92；药液箱91设置于第二加工箱81上，泵体92设置于第二加工箱81内部，泵体92出水端连接有分流管93，分流管93上连接有若干喷淋头94，泵体92的抽水端延伸至药液箱91内。
在使用时，将待处理的污染土壤导入第一加工箱11中，通过两个破碎板44之间的配合，对其大型土块进行破碎，破碎合格的土壤，通过第一筛网5向下掉落，不合格的则流向第二腔体，通过第一电机3和螺旋叶杆31的配合，重新导入第一腔体中进行破碎，直至合格；掉落至第二筛网7后，由粉碎轮6往复碾压土壤，使其掉入第二腔体，并通过搅拌电机82和第一搅拌杆83来对土壤搅拌，搅拌过程中泵体92抽取中的药液，使其土壤与药液进行混合，从而达到治理污染土壤的效果。
为了提高药液质量，请参阅图2，在一优选的实施例中，螺旋叶杆31轴向的一端延伸至药液箱91内，且连接有第一齿轮32，第一齿轮32上啮合有第二齿轮95，第二齿轮95的轴心处固定有用于搅动药液的第二搅拌杆96，在使用时螺旋叶杆31的下端延伸至药液箱91内并连接有第一齿轮32，第一齿轮32上啮合有第二齿轮95，第二齿轮95固定在第二搅伴杆95上，当第一电机3带动螺旋叶杆31转动时，同步带动第一齿轮32运转，通过第一齿轮32与第二齿轮95的配合，能够带动第二搅伴杆95搅拌药液箱91中的药液，从而提高药液的产品质量，避免出现药液凝固或沉淀的现象。
为了提高推轮43和破碎板44的工作效率，请参阅图5和图6，在一优选的实施例中，第一加工箱11的正面与背面均固定有第二电机41，第二电机41的输出端连接有杆体42，杆体42延伸至壳体4内；杆体42上固定有用于推动破碎板44的推轮43，通过两个第二电机41，可以带动两个杆体42进行运转，杆体42带动推轮43运转，推轮43推动破碎板44相向移动，从而起到对土壤进行粉碎的效果，破碎板44面向壳体4的一面安装有若干连接杆45，连接杆45的一端延伸至壳体4内并连接有与推轮43配合的推板46；推板46与破碎板44面向壳体4的一面分别连接有第一弹簧47和第二弹簧48，其中连接杆45、推板46、第一弹簧47和第二弹簧48相互配合，方便推轮43推动推板46，通过推板46挤压第一弹簧47，使得连接杆45带动破碎板44对污染土壤进行一次破碎，当推轮43远离推板46时，在第一弹簧47和第二弹簧48的弹力作用下，带动破碎板44回位。
为了提高破碎板44的破碎效率，请参阅图6和图7，在一优选的实施例中，两破碎板44相对的一面交错设置有破碎凸起441，通过破碎凸起441，进一步增强了破碎板44之间的破碎效率，使其污染土壤破碎效果更好，粉碎轮6转动连接在架体61上，架体61远离粉碎轮6的一端固定连接在驱动轴62上，驱动轴62安装在第三电机63的输出端上；第三电机63连接在第一加工箱11的外侧，其中粉碎轮6的移动由第三电机63带动驱动轴62转动，通过驱动轴62带动架体61运转，从而使得架体61带动粉碎轮6在第二筛网7上进行往复移动，以达到对污染土壤二次破碎的效果。
为了提高第一筛网5和第二筛网7的筛分效率，请参阅图2，在一优选实施例中，第一筛网5的网目孔径大于第二筛网7，将第一筛网5的网目孔径设置大于第二筛网7，方便对初次破碎后的土壤进行一次筛分，第二筛网7为弧形网板，第一加工箱11与第二加工箱81之间开设有连通口，设置弧形网板，避免污染土壤堆积在第二筛网7上，通过将第一加工箱11与第二加工箱81之间连通，方便粉碎后的突然土壤掉落至第二加工箱81中。
为了提高该装置工作效率，请参阅图3，在一优选的实施例中，第一腔体与第二腔体之间相互连通，药液箱91上设有进水口，将第一腔体与第二腔体连通，使其经过处理后的土壤，通过第一筛网5导流至第二腔体中，并通过第一电机3和螺旋叶杆31的配合，来带动土壤进一步进行破碎，第一加工箱11上开设有导料口，第二加工箱81上安装有柜门，通过导料口，方便将污染土壤导入该装置中，通过设置柜门，方便工作取出处理好的土壤。
为了更好地理解本发明，以下结合图1-图7来对本发明的工作过程进行详细说明：工作人员首先对污染土壤周边进行清理，并采取不同区域土壤样本，第一区域为地下10mm处的土壤4份，第二区域为地下20mm处的土壤5份，第三区域为地下30mm处土壤6份，通过对重金属土壤进行分区域和分层次取样,在检测完毕后，由工作人员对污染土壤泼洒草木灰对其进行中和处理，并静置5天后；然后开始深翻污染土壤，翻地深度为0.4m，将待处理污染土壤中的碎石筛选掉，然后导入治理装置中，污染土壤进入第一加工箱11后，由两个破碎板44对土壤进行打碎，打碎后较小的土壤通过第一筛网5，不合格的则流向第二腔体中，在第一电机3和螺旋叶杆31的配合下，将其重新导入第一腔体中，再次破碎，初次破碎合格的土壤掉落至第二筛网7上，由粉碎轮6对其二次破碎，再次破碎的土壤掉落至第二加工箱81中，由搅拌电机82和第一搅拌杆83的配合，来带动土壤在第二加工箱81中翻转，并通过泵体92、分流管93和喷淋头94的配合，来对污染土壤喷淋药液，使其得到有效治理，喷淋完毕后，工作人员对其进行固液分离，在将土壤重新回填基坑中，并铺撒治理混合物，并盖上HDPE膜进行养护。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种重金属污染土壤分层治理方法，其特征在于：包括如下步骤,
S1、开挖前，对污染土壤周边进行处理，平整场地，对施工现场泥浆清理干净，对现场土壤进行取样检测，并对土壤进行中和处理，静置5-10天；
S2、深翻待处理土壤，并将污染土壤中的碎石头去除；
S3、将污染土壤导入治理装置中进行破碎、筛分、再破碎后，进行药液喷淋处理；
S4、喷淋完毕后，对土壤进行固液分离，将处理后的土壤进行回填，在回填土壤上铺撒混合物，并耕地一遍，采用保护膜覆盖处理至少15天;
所述治理装置包括第一加工组件、第二加工组件和喷淋组件；所述第一加工组件包括第一加工箱、隔板、破碎板、第一筛网和第一电机；所述隔板将所述第一加工箱内部分隔成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内对称设有壳体，两所述壳体之间设有用于破碎土壤的所述破碎板，所述第一筛网倾斜设置于所述破碎板下方，所述第一电机设于所述第一加工箱上方，其输出端连接有螺旋叶杆，所述螺旋叶杆的一端延伸至所述第二腔体内；所述第一筛网的下方设有第二筛网，所述第二筛网上设有可往复移动到粉碎轮；所述第二加工组件包括第二加工箱和搅拌电机，所述搅拌电机设于所述第二加工箱外部，且输出端连接有第一搅拌杆，所述第一搅拌杆延伸至所述第二加工箱内；所述喷淋组件包括药液箱和泵体；所述药液箱设置于所述第二加工箱上，所述泵体设置于所述第二加工箱内部，所述泵体出水端连接有分流管，所述分流管上连接有若干喷淋头，所述泵体的抽水端延伸至所述药液箱内;所述第一加工箱的正面与背面均固定有第二电机，所述第二电机的输出端连接有杆体，所述杆体延伸至所述壳体内；所述杆体上固定有用于推动所述破碎板的推轮; 所述破碎板面向所述壳体的一面安装有若干连接杆，所述连接杆的一端延伸至所述壳体内并连接有与所述推轮配合的推板；所述推板与所述破碎板面向壳体的一面分别连接有第一弹簧和第二弹簧；两所述破碎板相对的一面交错设置有破碎凸起。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，所述S1步骤中对土壤取样检测，检测土壤中的金属含量；并采用泼洒石灰或草木灰的方式对污染土壤进行中和处理，静置5天后，再对土壤进行二次检测。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，所述S2步骤中深翻土壤深度至少为0.4m；
所述S3步骤中筛分土壤，筛分至45-55目，得到次级土壤；
所述喷淋药液为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢钾中的一种或几种形成的复合溶液。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，所述S4步骤中铺撒混合物为无机氮磷钾混合物和畜禽粪便中任一一种或多种；所述保护膜为HDPE保护膜。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，其特征在于：所述螺旋叶杆轴向的一端延伸至所述药液箱内，且连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述第二齿轮的轴心处固定有用于搅动药液的第二搅拌杆；所述第一腔体与所述第二腔体之间相互连通，所述药液箱上设有进水口；所述第一加工箱体上开设有导料口，所述第二加工箱体上安装有柜门。
6.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，其特征在于：所述粉碎轮转动连接在架体上，所述架体远离所述粉碎轮的一端固定连接在驱动轴上，所述驱动轴安装在第三电机的输出端上;所述第三电机连接在所述第一加工箱体的外侧。
7.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤分层治理方法，其特征在于：所述第一筛网的网目孔径大于所述第二筛网，第二筛网为弧形网板，所述第一加工箱体与所述第二加工箱体之间开设有连通口。
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