专利名称：一种重金属污染土壤的治理方法
技术领域：
本发明涉及污染土壤的处理方法，具体的说是一种重金属污染土壤的治理方法。
背景技术：
土壤重金属污染具有普遍性，不可逆性和表聚性，重金属污染物复杂，已成为普遍的环境问题，并越来越受到人们的关注。土壤中的重金属元素不经历微生物或化学降解的过程，残留在土壤中的重金属元素将发生渗漏进入地下水，或者通过其他途径进一步污染环境。
通常解决的办法有异位修复和原位修复两种形式，异位修复是将受污染的土壤挖出后再采用化学、物理及生物等多种治理方法进行处理，由于它涉及挖土和运土，存在处理成本高，很难治理深度污染特别是污染物渗入至饱和层土壤及地下水的场合。原位修复技术是在现场条件下直接修复污染的土壤，其中比较典型的是化学固定、化学淋洗、动电修复、生物修复等原位修复方法。这些修复方法和技术的基本原理主要有两方面通过固化作用增加土壤对重金属的吸持能力，减少土壤中重金属的质量迁移率；或通过活化作用把重金属从土壤基质中排除出去。但这些方法都存在不足被固定在土壤中的重金属在环境条件发生改变时，仍然可以从土壤中释放出来；化学络合剂价格昂贵，容易产生次生污染；动电修复受土壤的缓冲性能、土壤组分、土壤溶液的离子组成、污染金属的离子种类的影响较大，不具有普适性；微生物和植物修复受人为和自然因素因子的制约程度较大，生长缓慢，生长周期长，因而修复效率低。因此，采用单一处理方法很难将其全部去除干净，开发适合重金属污染区土壤处理方法是该研究领域的发展方向。
发明内容
本发明的目的是针对污染场地污染面积相对集中、污染物浓度较高，以及要求修复后土地低生态风险的特点，提供一种重金属污染土壤的治理方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为去除重金属污染表层土壤并铺换清洁土壤；将亚表层进行隔离；铺设地下盲管、导排水分。所述地下盲管设在亚表层下方，用于导排渗滤水。在所述亚表层土壤、表层土壤之间铺设防渗膜，所述地下盲管设在表层下方、防渗膜上方，用于导排地表水。所述亚表层土壤隔离采用防渗膜、混凝土构筑物物理方法，其中所述防渗膜可为市购产品。亚表层土壤可经污染物的固化处理，所述固化处理是在土壤中加入固化剂。适合于工业废弃地和高浓度重金属污染区土壤修复与治理。
本发明的技术优点1.本发明方法可以处理多种复杂重金属污染土壤，尤其适用于工业废弃地和高浓度重金属污染土壤的修复与治理，弥补了以往处理技术的不足，提高了处理效率。
2.采用本发明方法处理后的土壤对周围环境和地下水不会造成二次污染，降低土壤修复后的生态风险，实现土地的安全利用。
3.本发明为重金属污染土壤的封装处理技术，设施简单，适用性较强，能控制环境条件。
4.本发明采用的处理材料来源广泛，处理成本低。
图1为封装后有防渗层的示意图。
图2为封装后无防渗层的示意图。
图3为1#监测点重金属含量变化示意图。
图4为2#监测点重金属含量变化示意图。
图5为3#监测点重金属含量变化示意图。
图6为4#监测点重金属含量变化示意图。
图7为工业化的实施示意图。
标号为1、隔离层，2、盲管，3、表层，4、亚表层，5、1#监测点，6、2#监测点，7、3#监测点，8、4#监测点，9、防渗膜。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1去除重金属污染区土壤表层3并换铺清洁土壤；将亚表层4采用隔离层1隔离；铺设地下盲管2、导排水分；在所述亚表层4、表层3之间铺设防渗膜9，所述地下盲管2设在表层3下方、防渗膜9上方，用于导排地表水。
具体实施方法(参见图1)1.隔离层1采用的混凝土构筑物物理方法，其为用混凝土修建长2m、宽2m、高1m水泥池，此水泥池顶部距地面高度为0.5m，底部不封闭。
2.在水泥池底部覆盖高度为1.0m的亚表层4污染土壤，土壤紧实度接近原污染土壤密度；所述原土壤污染物浓度分别为Cu 734.0ppm，Pb 1030.0ppm，Zn 950.0ppm，Cd 32.66ppm。
3.在亚表层4污染土壤上铺设HPDE防渗膜9(市购产品)，防渗膜9上部铺设地下盲管2，收集地表水后，直接外排至管网，使其不渗入亚表层4污染土壤中。
4.在防渗膜9上方覆盖表层清洁土壤，土壤紧实度接近原清洁土壤，清洁土壤污染物浓度分别约为Cu 80.0ppm，Pb 326.0ppm，Zn 278.0ppm，Cd 0.7ppm。
5.模拟自然降水进行淋溶实验，淋溶液为清洁自来水，淋溶速度为60±5ml/h，连续淋溶12h，每淋完700ml后，隔12h再开始下一次淋溶。
6.在水泥池周边无污染土壤区布设4个监测点5、6、7、8，淋溶后每隔10d采集一次监测点处土壤样品及地表渗出水，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定其重金属浓度。
测定结果为1#、2#、3#和4#监测点土壤重金属含量基本未变，参见图3、图4、图5和图6，Cu、Pb、 Zn和Cd的浓度均在80.0、326.0、278.0和0.7ppm左右；地表渗出水Cu、Pb、Zn和Cd的浓度为0.9、1.5、0.09和0.01ppm左右，说明重金属污染土壤经过封装修复和治理后，连续淋溶处理后不会污染地下水及周围环境。
实施例2与实施例1不同之处在于表层3、亚表层4之间无防渗膜9，所述地下盲管2设在亚表层4下方，用于导排渗滤水，所收集的渗滤水经集中沉淀处理排除污染物后排放，参见图2。
淋溶后每隔10d采集一次各监测点处土壤样品及土壤渗滤水，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定其重金属浓度。
测定结果为1#、2#、3#和4#监测点土壤重金属含量基本未变，Cu、Pb、Zn和Cd的浓度均在80.0、326.0、278.0和0.7ppm左右。地下渗滤液经过沉淀处理后Cu、Pb、Zn和Cd的浓度均低于1.0、2.0、0.1和0.01ppm(参见表1)，说明重金属污染土壤经过封装修复和治理后，连续淋溶处理后不会污染地下水及周围环境。
表1地下渗滤水重金属含量及处理后重金属含量
实施例3与实施例1不同之处在于为提高处理效果，在封装、密闭的亚表层污染土壤中可加入污染物固定药剂3％石灰。
监测结果说明重金属污染土壤经过封装修复和治理后，连续淋溶处理后不会污染地下水及周围环境。
实施例4
与实施例2不同之处在于为提高处理效果，在封装、密闭的亚表层污染土壤中可加入污染物固定药剂3％石灰。
监测结果为清洁土壤中重金属的含量基本未变，渗滤水经过沉淀处理后外排水中Cu、Pb、Zn和Cd的浓度均在1.0、2.0、0.1和0.01ppm以下。说明重金属污染土壤经过封装修复和治理后，连续淋溶处理后不会污染地下水及周围环境。
实施例5与上述实施例不同之处在于根据污染区域大小和地下水位情况，在工业化的实施中，采用上述实施例中的实施方式，修建n个封装处理池形成网格式，隔离层可采用防渗膜进行处理，地上渗出水和地下渗出水集中处理后排放，见图7。
多处监测点的监测结果为重金属污染土壤经过封装修复和治理后，连续淋溶处理后不会污染地下水及周围环境。
权利要求
1.一种重金属污染土壤的治理方法，其特征包括去除重金属污染区表层土壤并铺换清洁土壤；将亚表层进行隔离；铺设地下盲管、导排水分。
2.按照权利要求1所述重金属污染土壤的治理方法，其特征在于所述地下盲管设在亚表层下方，用于导排渗滤水。
3.按照权利要求1所述重金属污染土壤的治理方法，其特征在于在所述亚表层土壤、表层土壤之间铺设防渗膜，所述地下盲管设在表层下方、防渗膜上方，用于导排地表水。
4.按照权利要求1所述重金属污染土壤的治理方法，其特征在于所述亚表层土壤隔离采用防渗膜、混凝土构筑物物理方法。
5.按照权利要求1所述重金属污染土壤的治理方法，其特征在于亚表层土壤可经污染物的固化处理。
6.按照权利要求1所述重金属污染土壤的治理方法，其特征在于适合干工业废弃地和高浓度重金属污染区土壤修复与治理。
全文摘要
本发明涉及污染土壤的治理方法，具体的说是一种重金属污染土壤的治理方法。其包括亚表层污染土壤封闭隔离、表层换土、污染土壤渗滤液收集和清洁表层土壤的地表水收集、导排。本发明适合处理多种复杂重金属污染土壤，可防止处理后的土壤对周围环境和地下水造成二次污染，降低土壤修复后的生态风险，实现了土地的安全利用。
文档编号B09C1/00GK101085450SQ20061004684
公开日2007年12月12日 申请日期2006年6月6日 优先权日2006年6月6日
发明者李凤梅, 郭书海, 徐晟徽, 李刚, 冷延慧 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所