CN115193907B - 一种镉污染地块修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镉污染地块修复方法，包括以下步骤：步骤一、切割镉污染地块，形成土垡，所述土垡在切割深度范围内从上到下依次包括镉污染土壤和清洁土壤；步骤二、原位翻转所述土垡，将所述清洁土壤置换到所述镉污染土壤上部，并使得所述清洁土壤位于地表；步骤三、对地表的所述清洁土壤进行熟化，恢复耕种功能。本发明通过将镉污染土壤及其下部的清洁土壤切割成土垡，并在铲起后进行翻转，能够将清洁土壤位于地表，在熟化后恢复耕种功能，具有可操作性强、无二次污染、经济高效的优点，能够较彻底的解决地块被镉污染的问题。

Description

一种镉污染地块修复方法

技术领域

本发明涉及土壤污染治理及环境修复技术领域，特别是涉及一种镉污染地块修复方法。

背景技术

镉是对植物和动物毒性最强的痕量重金属元素之一，位于联合国环境规划署1984年提出的12种具有全球意义的危害物质之首。土壤是构成生态系统的基本环境要素，是人类生存和发展的重要物质基础。影响农用地土壤环境质量的首要重金属是镉。镉污染土壤严重威胁着土壤资源的可持续利用和粮食的安全种植。

现阶段比较可行的污染耕地修复技术主要可归纳为农艺调控类、土壤改良类、生物类等。这些技术主要通过改变重金属在土壤中的存在形态，降低其活性或减少作物对土壤中重金属的吸收来达到治理修复效果。现有技术普遍存在修复效果差、修复效果不稳定及难以推广等问题。

已有专利文献中，例如，申请公布号为CN 111940488 A的中国专利公开了一种利用翻转力对污染土壤进行匀化处理的装置，包括底座，底座正面上方活动连接有固定件，固定件上方活动连接有孔部件，核心盘内部活动连接有滚轮，作用筒内部活动连接有第二加压块，转轴正面活动连接有支撑座。该利用翻转力对污染土壤进行匀化处理的装置，通过齿轮盘与转轴共用一轴，转轴带动齿轮盘转动，齿轮盘旋转带动作用筒内筒旋转，内筒上活动连接有滑动配件，并且沿着第一加压块开设的凹槽滑行，使第二加压块与第一加压块不断靠近，当第二加压块接触第一加压块时，第一加压块内部自动挤出了与污染的土壤相适配的化学药水，达到了匀化的效果，提高了土壤的净化水平。再如，授权公告号为CN111167853 B的中国专利公开了一种污染土壤修复装置，包括机体，机体内固收有驱动电机，驱动电机左右端动力安装有螺纹轴，机体左右端设有开槽，螺纹轴远离驱动电机的一端延伸至开槽内且螺纹安装有安装杆，机体内设有喷洒装置。该方案通过转动的翻土板将土壤搅动翻转，翻转过程中通过喷洒装置向土壤内均匀的喷洒可增加土壤修复再生的化学药剂，喷洒后的土壤再次覆于地面，其中，根据翻土所需的精细度可通过调宽装置中的延长板增加翻土板的宽度，从而增加单次翻土的宽度，提高翻土的效率，延长板与翻土板的总宽度越小，土壤处理的精细度越大。

通过深耕翻土、客土、换土可以降低土壤中的重金属含量，是镉污染农田最有效最快捷的方法。深耕翻土即采用深耕，翻动上下土层，将污染物含量较高的耕地表层土壤与犁底层甚至是母质层的洁净土壤充分混合，稀释耕地表层土壤的污染物含量，一般在冬闲或春耕翻地时进行实施，无需占用农时。但是该方法仅适用于轻中度污染耕地安全利用与治理修复，对于严重超过农用地土壤污染风险筛选值的及超过农用地土壤污染风险管控值的农田，不适用；客土、换土具有治理彻底，效果稳定的优点，但这两种方法都具有工程量大，费用高，还存在对置换出的污染土壤进行处理及堆放等棘手问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镉污染地块修复方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过将镉污染土壤及其下部的清洁土壤切割成土垡，并在铲起后进行翻转，能够将清洁土壤位于地表，在熟化后恢复耕种功能，具有可操作性强、无二次污染、经济高效的优点，能够较彻底的解决地块被镉污染的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种镉污染地块修复方法，包括以下步骤：

步骤一、切割镉污染地块，形成土垡，所述土垡在切割深度范围内从上到下依次包括镉污染土壤和清洁土壤；

步骤二、原位翻转所述土垡，将所述清洁土壤置换到所述镉污染土壤上部，并位于地表；

步骤三、对地表的所述清洁土壤进行熟化，恢复耕种功能。

优选地，在切割镉污染地块之前，选择稳定化药剂对镉污染土壤进行稳定化。

优选地，对待改良的镉污染地块进行调查，确定镉污染土壤厚度，所述土垡的切割深度在0.6m-1.0m之间。

优选地，切割的清洁土壤的厚度满足耕作深度需求。

优选地，在切割镉污染地块时，先切割平行的两边，在达到需要长度后，再横向切断，形成所述土垡。

优选地，将镉污染地块切割成所述土垡后，铲入所述土垡的底部，将所述土垡输送到翻转位置。

优选地，在所述翻转位置将所述土垡上下翻转后放置在原位。

优选地，铲入所述土垡后，在后铲入的所述土垡能够提供在先铲入的所述土垡的输送推力。

优选地，在待改良的镉污染地块的边界处，没有在后铲入的所述土垡时，将所述土垡主动推向翻转区域。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明通过将镉污染土壤及其下部的清洁土壤切割成土垡，并在铲起后进行翻转，能够将清洁土壤位于地表，在熟化后恢复耕种功能，具有可操作性强、无二次污染、经济高效的优点，能够较彻底的解决地块被镉污染的问题；

(2)本发明在切割镉污染地块之前，选择稳定化药剂对镉污染土壤进行稳定化，能够降低镉污染的迁移性和毒性，减少浸出率、阻止其被植物摄取、向深层土壤甚至地下水迁移；

(3)本发明在切割镉污染地块之前，对镉污染土壤的厚度进行调查，根据镉污染土壤的厚度选择合适的切割深度进行切割，避免切割深度过深造成资源浪费，避免切割深度过浅造成无法将清洁土壤翻转到表面；另外，切割的清洁土壤的厚度满足耕作深度需求，避免耕作时耕作到已翻转到下方的镉污染土壤，造成再次污染；

(4)本发明在切割镉污染地块时，先切割平行的两边，在达到需要长度后，再横向切断，形成土垡，所形成的土垡能够具有较为规则的形状，便于进行翻转，并在翻转后能够顺利放入原位，实现原位翻转；

(5)本发明能够利用在后铲入的土垡提供在先铲入的土垡的输送推力，形成连续的工作流程，保证作业的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明镉污染地块修复方法流程图；

图2为本发明所采用的镉污染地块修复装置示意图；

图3为本发明采用的翻转工具未翻转时状态结构示意图；

图4为本发明采用的翻转工具翻转后状态结构示意图；

图5为本发明镉污染地块处理前后的土层结构图；

其中，1、切割工具；2、履带式拖拉机；3、推送工具；4、铲土工具；5、翻转工具；51、翻转底座；52、翻转架；53、翻转箱；531、侧板；532、盖板；54、驱动辊；55、输送带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种镉污染地块修复方法，以解决现有技术存在的问题，通过将镉污染土壤及其下部的清洁土壤切割成土垡，并在铲起后进行翻转，能够将清洁土壤位于地表，在熟化后恢复耕种功能，具有可操作性强、无二次污染、经济高效的优点，能够较彻底的解决地块被镉污染的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1～4所示，本发明提供一种镉污染地块修复方法，包括以下步骤：

步骤一、采用切割工具1切割镉污染地块，以能够形成土垡，切割工具1可以采用锯片式切割装置，锯片的大小应能满足切割厚度的需求，动力源的驱动方式可以为电驱动或农用机的内燃机驱动等方式。可以将切割工具1与履带式拖拉机2进行连接，利用履带式拖拉机2推动提供动力。所切割的土垡在切割深度范围内从上到下依次包括镉污染土壤和清洁土壤，也就是说，在切割时不仅要切割到镉污染土壤的深处位置，还要切割到没有被污染的清洁土壤。需要说明的是，此时的清洁土壤指的是相对于被镉污染的土壤而言，其本身虽没有被镉污染，但是并不具备种植条件，属于生土，还需进行处理，进行熟化等操作，以能够适合耕种。

步骤二、切割成的土垡本身可以为矩形块形状，该形状的土垡能够便于切割形成，只需要切割工具1沿着行进方向行走即可形成土壤条，根据所需求的长度大小将土壤条横向断开后即可形成土垡，又能够在原位翻转后仍旧可以拼接成镉污染地块的原有形状，也就是说，矩形块的土垡形式能够便于对镉污染地块进行全部处理而不会残留死角。被切割的土垡转移到翻转位置，利用翻转工具5将土垡进行翻转后原位放置，需要说明的是，在将土垡转移到翻转工具5时，可以借助铲土工具4，由土垡的底部铲入后移送到铲土工具4上，再经过铲土工具4转移到翻转工具5，为便于转移，可以在铲土工具4上设置传送带以降低阻力和摩擦。翻转工具5可以包括有夹持土垡的夹板，利用夹板连接转动结构实现土垡的翻转，或者可以包括有承载土垡的箱体，利用箱体连接转动结构实现土垡的翻转，经过翻转的土垡能够使得清洁土壤位于地表。

步骤三、对已经翻转并裸露到地表的清洁土壤进行熟化，可以经2-3年的精细熟化处理(所采用生土熟化技术为本领域公知技术，此处不再赘述)，恢复耕种功能。

在切割镉污染地块之前，可以选择稳定化药剂对镉污染土壤进行稳定化，通过进行稳定化，能够使降低被翻转到清洁土壤下方的镉污染土壤的污染性，降低镉污染的迁移性和毒性，减少浸出率、阻止其被植物摄取、向深层土壤甚至地下水迁移。

在对镉污染地块进行处理之前，对待改良的镉污染地块进行调查，确定镉污染土壤的土层厚度，土垡的切割深度在0.6m-1.0m之间，即镉污染土壤的厚度加上清洁土壤的厚度总计为0.6m-1.0m。该深度范围为正常农用机械可以达到的水平，可以避免切割深度过深造成资源浪费，同时，避免切割深度过浅造成无法将清洁土壤翻转到表面，最终达到较为合适的处理效果。

切割的清洁土壤的厚度应满足耕作深度需求，在耕作时，避免耕作到已翻转到下方的镉污染土壤，从而，防止下方的镉污染土壤与上方的清洁土壤混合，而造成再次污染。同时，综合考虑所种植植物的根系的生长深度，能够避免所种植的植物根系深入到镉污染土壤而造成污染。

在切割镉污染地块时，可以采用平行的锯片先切割平行的两边，随着切割的行进，形成条状的土壤条，在达到需要长度后，再横向切断，形成一定幅面大小的矩形的土垡。所需要长度(以及土壤条的宽度)可以根据翻转工具5的翻转能力进行设定，土垡越大其质量越大，对于翻转工具5的翻转能力需求也越大，另外对于铲土工具4的要求也越高，而如果土垡过小，将会导致翻转效率过低，因此，合理设置土垡的大小需要能够在适应设备的能力的基础上，尽量采用大尺寸的土垡，以能够保证作业效率。

被切割工具1切割成的土垡还不是单独的土垡，此时只是在土垡的四周面与田地进行了切断，其底面仍处于连接状态。因此，如果要将土垡脱离田地实现翻转，还需要采用铲土工具4，在将镉污染地块切割成土垡后，利用铲土装置铲入土垡的底部。为顺利实施，可以在铲土装置设置有楔形或具有一定倾角的钢铲，能够逐步铲入土垡，并将土垡铲起，再利用铲土工具4的传送带将土垡输送到翻转位置。在进行铲土时，可以利用液压缸等推动钢铲动作，也可以利用铲土工具4本身行进实现推力的实施，或利用履带式拖拉机2拉拽实现。

如图3～4所示，在翻转位置借助翻转工具5可以将土垡上下翻转后放置在原位。翻转工具5可以包括有翻转底座51和转动设置在翻转底座51上的翻转架52，还包括有翻转箱53，翻转箱53安装在翻转架52上，翻转架52为圆盘形结构，圆盘形结构的弧形面与驱动辊54接触，通过驱动辊54驱动呈圆盘形结构的翻转架52转动，实现至少180°的翻转过程。翻转箱53包括侧板531和盖板532，盖板532铰接在侧板531上，并设置有控制开闭的结构。当铲土工具4将土垡转移到翻转工具5时，土垡首先进入到翻转箱53，此时盖板532处于关闭状态，为了便于土垡的输送，可以在翻转箱53的内底面设置输送带55，输送带55可以具有主动驱动结构实现对土垡的主动驱动，也可以只是通过自身被动转动降低翻转箱53与土垡的摩擦。当土垡进入到位后，驱动翻转架52转动带动翻转箱53翻转，在翻转过程中，盖板532逐渐位于土垡的下方并发挥托板的作用，在翻转180°到位后，开始打开盖板532，使得土垡通过翻转底座51的中空区域后放置原位。从而，利用翻转工具5能够将翻转箱53上下颠倒翻转，在土垡翻转后使得清洁土壤置换到镉污染土壤上部，在翻转到位后，翻转箱53的盖板532打开，被翻转后的土垡则原位落入铲土位置，实现原位翻转。

在利用铲土工具4铲入切割好的土垡底部后，此时，铲土工具4继续行进，从而逐渐将土垡铲起，在铲起一块土垡后，铲土工具4仍继续行进，此时，在后铲入的土垡能够提供在先铲入的土垡的输送推力，从而形成连续的工作流程，保证作业的效率。

在待改良的镉污染地块的边界处，将最后一块土垡铲入后，由于没有在后铲入的土垡，土垡无法受到在后铲入的土垡的推力而继续输送，此时，需要将土垡主动推向翻转区域。主动推力的实施可以依赖于推送工具3，推送工具3可以包括有推板，推板可以直接通过液压伸缩缸实现推动，或推板连接有剪叉式伸缩结构，通过剪叉式伸缩结构实现推板的动作。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种镉污染地块修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、切割镉污染地块，形成土垡，所述土垡在切割深度范围内从上到下依次包括镉污染土壤和清洁土壤；在切割镉污染地块时，先切割平行的两边，在达到需要长度后，再横向切断，形成所述土垡；所需要长度以及土壤条的宽度根据翻转工具（5）的翻转能力进行设定；将镉污染地块切割成所述土垡后，铲入所述土垡的底部，将所述土垡输送到翻转位置；

步骤二、原位翻转所述土垡，将所述清洁土壤置换到所述镉污染土壤上部，并位于地表；

步骤三、对地表的所述清洁土壤进行熟化，恢复耕种功能；

所述翻转工具（5）包括有翻转底座（51）和转动设置在所述翻转底座（51）上的翻转架（52），还包括有翻转箱（53），所述翻转箱（53）安装在所述翻转架（52）上，所述翻转架（52）为圆盘形结构，所述圆盘形结构的弧形面与驱动辊（54）接触，所述翻转箱（53）包括侧板（531）和盖板（532），所述盖板（532）铰接在所述侧板（531）上，并设置有控制开闭的结构。

2.根据权利要求1所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：在切割镉污染地块之前，选择稳定化药剂对镉污染土壤进行稳定化。

3.根据权利要求1所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：对待改良的镉污染地块进行调查，确定镉污染土壤厚度，所述土垡的切割深度在0 .6m-1 .0m之间。

4.根据权利要求3所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：切割的清洁土壤的厚度满足耕作深度需求。

5.根据权利要求1所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：在所述翻转位置将所述土垡上下翻转后放置在原位。

6.根据权利要求1所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：铲入所述土垡后，在后铲入的所述土垡能够提供在先铲入的所述土垡的输送推力。

7.根据权利要求6所述的镉污染地块修复方法，其特征在于：在待改良的镉污染地块的边界处，没有在后铲入的所述土垡时，将所述土垡主动推向翻转区域。