一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法，其结构包括：矩形水渠（1）、闸门（2）、重金属离子固化板（4）（5）（8）（9）、重金属悬浮物吸附板（3）（6）（7）（10）、闸门（11）、出水口（12）、沉淀池（13）（14）、PH调节池（15）、闸门（16）、进水口（17）。本发明根据重金属离子（As、Pb、Cd、Cu、Zn）在碱性以及三氯化铁条件下极易固化的原理，重金属离子固化板中的氧化钙、三氯化铁与废水中的重金属离子结合，固化采矿区废水中的重金属离子，并用重金属悬浮物吸附板吸附固化产生的重金属悬浮物。有益效果：本发明不仅能高效降解采矿区重金属离子，而且采用化学固化重金属离子，不需要额外的动力装置、经济环保。
【专利说明】
一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及土木工程中的环境工程领域，具体关于一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害民众身体健康，影响社会稳定。重金属污染源头较多，矿产开采是导致土壤重金属污染的源头之一;其主要原因为矿区开采冶炼过程中，破坏了山体表面的植被导致含重金属元素土壤暴露在空气中，受降雨冲刷、坡面径流等影响进入到农田中污染耕地;此外，由于开采过程中产生的大量工业废水废渣，未经过处理就直接排放到农田中，导致土壤严重污染。矿区重金属污染的类型较多，主要以镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、锌(Zn)、铜(Cu)等污染为主。
[0003]目前针对矿区重金属对土壤污染问题提出了多种降解重金属方法包括:物理性修复、化学修复、植物修复。物理性修复是指通过填埋、刮土、复土等措施将退化土地改造成可耕种土地;这是一种以实现矿区土地可进行农业耕种为目标的土壤修复工作，但此法仅适用于小面积的矿区修复，大面积采用此法修复工程量较大，工程造价较高。植物修复是通过植被根系吸收矿区土壤中的重金属离子达到降解土壤中重金属含量，但此法降解重金属的效率较低，而且富积有重金属的植被经细菌将再次回到土壤中造成二次污染。化学修复具有成本低，降解重金属成本低的特点广泛应用于矿区重金属修复中；其原理为通过提高土壤的PH值，降低重金属的溶解性，从而有效地降低植物体的重金属浓度。降解重金属的原理如下所示:
Pb2++20H— —Pb (OH) 2丄Cu2++20H— —Cu (OH) 2丄Fe3++H2 AsO4- -^FeAsO4I+ 2^
Fe3++HAs042— -^FeAsO4I+ITh
Cd的活性通常受土壤酸碱性的影响很大，随着pH升高，可增加土壤表面负电荷对Cd2 +吸附，另则是生成CdC03沉淀，使其活性逐渐降低。
[0004]现有采用化学方法降解矿区重金属离子的方法基本都是通过向土壤中喷洒一定量的生石灰、高炉灰、矿渣、粉煤灰等碱性物质，提高土壤PH值来降解土壤中的重金属离子；虽然能达到降解重金属离子的目的，但是不能对较好地对降低活性的重金属进行收集；当土壤PH值改变时，可能造成第二次污染;并且不能从污染源头解决问题。
【发明内容】
[0005]针对化学法在降解重金属离子方面存在的问题，本发明公开了一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法;采用以下技术方案，一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法包括:矩形水渠、闸门、重金属离子固化板、重金属悬浮物吸附板、闸门、出水口、沉淀池、PH调节池、闸门、进水口；所述的闸门布设在矩形水渠的进水口处;所述重金属悬浮物吸附板布设在矩形水渠上，采用卡槽式连接;所述重金属离子固化板布设在矩形水渠上，采用卡槽式连接;所述沉淀池布设在矩形水渠的下方;所述的PH调节池布设在重金属悬浮物吸附板与出水口之间；所述的闸门布设在PH调节池与出水口的连接处。
[0006]所述一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的矩形水渠、沉淀池、PH调节池均采用不透水混凝土浇筑而成，混凝土的抗渗压力大于0.6MPa，矩形水渠的尺寸根据矿区废水的最大排放量确定。
[0007]所述一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的闸门由钢筋混凝土制成。
[0008]所述一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属悬浮物吸附板为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属悬浮物吸附板内部采用活性炭填充，重金属悬浮物吸附板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1mm，重金属悬浮物吸附板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。
[0009]所述一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属离子固化板为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属离子固化板内部采用氧化钙填充，重金属离子固化板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1_，重金属离子固化板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。
[0010]所述一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属离子固化板为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属离子固化板内部采用三氯化铁填充，重金属离子固化板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1mm，重金属离子固化板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。
[0011]本发明有益效果:一方面，本发明不仅能高效降解矿区废水中的重金属离子，而且能对降低活性的重金属离子进行回收；另一方面，还能将采矿排放的废水中的建筑垃圾进行净化、PH值进行调节，保护耕地。
【附图说明】
[0012]图1为降解矿区重金属离子装置平面图。
[0013]图2为降解矿区重金属离子装置的立体图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明结构组合方式和实施步骤做进一步的说明。
[0015]如图1、图2所示，分别为矩形水渠(I)、闸门(2)、重金属离子固化板(4)、重金属离子固化板(5)、重金属离子固化板(8)、重金属离子固化板(9)、重金属悬浮物吸附板(3)、重金属悬浮物吸附板(6)、重金属悬浮物吸附板(7)、重金属悬浮物吸附板(10)、闸门(11)、出水口( 12)、沉淀池(13)、沉淀池(14)、PH调节池(15)、闸门(16)、进水口( 17);所述的闸门(2)布设在矩形水渠(I)的进水口(17)处;所述重金属悬浮物吸附板(3)(6)(7)( 10)布设在矩形水渠(I)上，采用卡槽式连接;所述重金属离子固化板(4)(5)(8)(9)布设在矩形水渠(I)上，采用卡槽式连接;所述沉淀池(13)(14)布设在矩形水渠(I)的下方;所述PH调节池(15)布设在重金属悬浮物吸附板(10)与出水口( 12)之间；所述的闸门(11)布设在PH调节池(15)与出水口(12)之间。
[0016]1、含有重金属离子的采矿区废水流经进水口(17)由闸门(2)进入矩形水渠(I)。
[0017]2、重金属悬浮物吸附板(3)吸附采矿区废水中的砂、石等垃圾。
[0018]3、采矿区废水流经重金属离子固化板(4)(5)，固化板中的氧化钙溶于水，营造一个碱性环境，促进重金属离子降解。
[0019]4、重金属离子(0(12+、？匕2+、012+、2112 + )以悬浮物的形式降解后，通过重金属悬浮物吸附板(6)(7)吸附并收集。
[0020]5、采矿区废水流经重金属离子固化板(8)(9)，固化板中的三氯化铁溶于水，在重金属固化板(4)(5)形成的碱性条件下，将重金属离子(As)固化。
[0021]6、重金属离子固化后产生的悬浮物通过重金属悬浮物吸附板(10)吸附。
[0022]7、当重金属悬浮量达到一定时，关闭进水口(17)处的闸门(2)，重金属吸附板吸附的重金属悬浮物通过闸门(16)进入沉淀池(13)( 14)中。
[0023]8、已除去重金属离子的废水进入到PH调节池中，检测废水的PH值，调节至植物生长所适应的PH值，通过闸门(11)和出水口( 12 )排出。
【主权项】
1.一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法包括:矩形水渠(1)、闸门(2)、重金属离子固化板(4)、重金属离子固化板(5)、重金属离子固化板(8)、重金属离子固化板(9)、重金属悬浮物吸附板(3)、重金属悬浮物吸附板(6)、重金属悬浮物吸附板(7)、重金属悬浮物吸附板(10)、闸门(11)、出水口( 12)、沉淀池(13)、沉淀池(14)、PH调节池(15)、闸门(16)、进水口( 17);所述的闸门(2)布设在矩形水渠(I)的进水口( 17)处;所述重金属悬浮物吸附板(3)(6)(7)(10)布设在矩形水渠(I)上，采用卡槽式连接;所述重金属离子固化板(4)(5)(8)(9)布设在矩形水渠(I)上，采用卡槽式连接;所述沉淀池(13)(14)布设在矩形水渠(I)的下方;所述PH调节池(15)布设于重金属悬浮物吸附板(10)与出水口(12)之间；所述的闸门(11)布设在PH调节池(15 )与出水口( 12 )之间。2.根据权利要求1所述的一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的矩形水渠(I)、沉淀池(13) (14)、PH调节池(15)均由不透水混凝土浇筑而成，混凝土的抗渗压力大于0.6MPa，矩形水渠的尺寸根据矿区废水的最大排放量确定。3.根据权利要求1所述的一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的闸门(2) (11) (16)由钢筋混凝土浇筑而成。4.根据权利要求1所述的一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属悬浮物吸附板(3)(6)(7)(10)为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属悬浮物吸附板内部采用活性炭填充，重金属悬浮物吸附板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1mm，重金属悬浮物吸附板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。5.根据权利要求1所述的一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属离子固化板(4)(5)为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属离子固化板内部采用氧化钙填充，重金属离子固化板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1mm，重金属离子固化板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。6.根据权利要求1所述的一种降解矿区土体重金属离子污染装置及其使用方法其特征在于，所述的重金属离子固化板(8)(9)为顶部开口，底部密封，四周采用钢板焊接而成，重金属离子固化板内部采用三氯化铁填充，重金属离子固化板沿水流流动方向的两个面采用不锈钢多孔板，小孔的孔径为1_，重金属离子固化板的数量和间距根据矿区废水的流速以及重金属离子浓度确定。
【文档编号】B09C1/00GK105948303SQ201610275229
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】何忠明, 邓喜, 付宏渊, 曾铃, 王琼, 李传常
【申请人】长沙理工大学