一种重金属污染土壤的化学淋洗修复方法

1.本发明涉及一种重金属污染土壤的化学修复方法，属于生态修复技术领域。


背景技术：

2.土壤不仅是生物圈的重要组成部分，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工农业的快速发展，有害重金属进入土壤中，重金属污染土壤的面积不断扩大，使得土壤的生态平衡遭到破坏，土壤环境质量不断恶化。就环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。这些重金属污染土壤后，具有生物富集作用，不仅影响环境质量和农作物产量，造成了巨大的生态和经济损失，也影响农作物质量进而危害人体健康。土壤重金属污染具有滞后性、隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点，因此其治理和恢复存在较大的难度。其有效治理和恢复已经成为国内外生态修复领域的研究重点和热点。目前修复重金属污染土壤的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，以减弱重金属对动植物的毒性；二是降低/去除土壤中重金属浓度，使其达到可接受水平。重金属污染土壤修复技术主要包括生物修复措施、农业生态修复措施、工程措施等。其中生物修复措施的应用实例不多，而农业生态修复措施因其修复效率不高而受到限制。工程措施具有稳定、彻底的优点，但是工程量大，投资费用高，易破坏土壤结构，还有可能发生二次污染。其中，土壤淋洗技术因其能够高效、彻底去除土壤中重金属，引起广泛研究。重金属污染土壤的淋洗修复技术是利用淋洗剂通过对土壤中重金属污染物的溶解、解吸、螯合、固定等作用，把重金属从固相土壤转移到液相淋洗液中，使土壤得到修复。淋洗法的淋洗效果好，但投资较大，易造成地下水污染及土壤养分流失。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种淋洗效果好、无二次污染、且经济高效的重金属污染土壤淋洗修复方法，解决了现有的根据大片土壤的污染结果来进行土壤修复，修复成本大、修复效果差的问题。
4.本发明的一种重金属污染土壤的化学淋洗修复方法，包括以下步骤：（1）工程措施设计和施工包括暗管工程、暗管配套的排水系统工程和循环淋洗工程：利用开沟机械设备在地下铺设暗管，暗管外层包裹好滤料，根据暗管排水原理，使得重金属随水渗入管内，通过管道排出。
5.①
暗管采用直径为100mm的pe波纹管，管壁上布满了孔径为3.2mm的透水孔，暗管开孔率在3.25%
‑
6.5%。为了保证暗管的使用寿命和铺设过程中所带来的磨碎，暗管材料应符合gb/t 13663
‑
2000的相关规定。
6.②
采用专门的暗管开沟机械设备铺设暗管，暗管外层包裹滤料，防止土壤微颗粒堵塞管孔，包裹滤料厚度8cm。滤料由砂子和石子组成，砂子粒径在0.5
‑
15mm，石子粒径在10
‑
20mm。埋设过程中暗管间距为12m，埋深为0.6m，坡降为0.5
‰‑
0.7
‰
。暗管内所含液体最
后汇集在沟渠内，由净化池内的抽水泵抽出。
7.③
暗管配套的排水系统工程包括集水沟渠、净化池和泵站，在重金属污染土壤周边开设集水沟渠，集水沟渠内铺设防渗膜，以便于将暗管中的液体排入其中，起到存储及沉淀淋出液作用，集水沟渠旁设净化池，用抽水泵将集水沟渠中的液体抽至净化池，将溶液二次沉淀及净化，泵站采用自动控制装置，当沟渠内水位达到一定高度时，泵站自动抽水，水位下降至一定高度时，自动断开停止抽水；
④
在重金属污染土壤表面等间距铺设喷灌管道，管道一端连接淋洗液存储箱，另一端连接净化池，与暗管系统形成封闭循环淋洗系统。
8.（2）循环淋洗修复包括以下步骤：
①
在重金属污染土壤地点设定几个检测点，挖掘土壤剖面，按土壤深度分层进行取样，检测土壤重金属含量和土壤理化性质，取样后回填土壤；
②
根据土壤污染情况，制定淋洗方案，配置淋洗液；淋洗液使用0.01mol/l的亚氨基二琥珀酸四钠（idsa）。淋洗液存放于密封箱中。一次淋洗的时间为暗管中有水流出所花费的时间。根据统计的时间，可进行二次淋洗。淋洗次数，视土壤受污染程度确定。
9.③
净化池中放入重金属净化剂，利用沉降法处理淋出液，开启循环淋洗系统，淋洗重金属污染土壤。
10.④
每一次淋洗后取不同深度土壤样品以及淋出液样品，检测土壤理化性质和重金属浓度，循环淋洗，直至检测到重金属浓度低至满足土地利用需要；
⑤
淋洗后根据需要调节土壤ph值、有机质含量等理化性质。
11.本发明取得的有益效果是：本发明节省了修复成本，提高了修复效果，且实现了环境友好的目的；省去了传统淋洗时对土壤进行“移动
‑
处理
‑
归原位”的步骤，方法简单，避免了二次污染，提高了工程实用性。
附图说明
12.图1：本发明的流程示意图。
13.图2：本发明的整体工程示意图。
14.图中标号的含义是：1、暗管2、暗管填埋孔3、暗管包裹滤料4、喷灌管道5、集水沟6、抽水泵7、净化池8、淋洗液存储箱。
具体实施方式
15.以下实施例用于说明本发明。
16.本实施例包括以下步骤：a、取样并检测土壤重金属含量和土壤理化性质：土壤理化性质测定指标包括：土壤容重、土壤含水量、有机质、ph值、速效氮磷钾。
17.b、准备暗管，见图2中的标号1，暗管直径为100mm的pe波纹管，暗管管壁开孔率为3.25%
‑
6.5%，孔径为3.2mm，为圆形孔或方形透水孔；采用专门的暗管开沟机械设备开沟，见图2中的暗管填埋孔2，将暗管埋设于土壤中；暗管外层包裹滤料，见图2中的标号3，包裹滤料厚度8cm。滤料由砂子和石子组成，砂子粒径在0.5
‑
15mm，石子粒径在10
‑
20mm。埋设过程
中暗管间距为12m，埋深为0.6m，坡降为0.5
‰‑
0.7
‰
。
18.c、在重金属污染土壤表面等间距铺设喷灌管道，见图2中4。
19.d、挖一个集水沟，图2中5，并在其中铺上防渗膜，用于收集暗管中流出的溶液。
20.e、准备抽水泵，见图2中6，用于将集水沟的溶液抽至净化池；净化池见图2中7，提前将重金属进化剂放入其中，用于沉淀净化重金属；淋洗液存储箱，见图2中8，存放首次淋洗使用的淋洗剂及经过净化池净化后的溶液。
21.f、根据图2，连接淋洗修复装置。
22.g、配置淋洗液：配置0.01 mol/l的亚氨基二琥珀酸四钠（idsa）淋洗液，存放至淋洗液存储箱。
23.h、开启循环淋洗：淋出液通过暗管流至集水沟后，打开抽水泵，将淋出液抽至净化沉淀池。净化池中提前加入重金属净化剂。淋出液进入净化沉淀池后，静置24小时。澄清后的溶液可再次作为淋洗液，通过回灌系统进行再次淋洗，直至重金属浓度低至满足土地利用需要。
24.i、检测：淋洗后检测土壤重金属含量和土壤理化性质。
25.j、根据土壤用途不同，淋洗后可调节土壤ph值、有机质含量等理化性质。