治理金属污染土壤的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请实施例涉及土地治理领域，特别涉及一种治理金属污染土壤的系统。
【背景技术】
[0002]金属污染土壤包括土壤中的轻金属离子(比如钠离子等)含量超过土壤背景值的轻金属污染(比如盐碱地)及土壤中的重金属离子(比如镉离子等)含量超过土壤背景值的重金属污染。
[0003]最近的国土调查资料显示，我国重金属污染土地面积达16%以上，重金属污染耕地面积已达到19.4%，每年生产出约1200万吨受重金属污染而失去食用价值的粮食，重金属污染严重威胁着国家食品安全和人民健康，给国民经济带来巨大损失，成为我们必须面对又亟待解决的问题。
[0004]目前，治理重金属污染土壤的方法包括物理法、化学法、生物法等，其中:
[0005]物理法，是通过物理过程对受污染土地进行处理，例如其中的洗涤法，即将受污染土壤全部挖出，经筛分分级后用特定溶剂洗涤，此种方法的工程浩繁且费用巨大，很难大面积推广使用。
[0006]化学法，其基本思路是将重金属离子钝化失效，通过使用预置量的化学品，使对人类和植物有效性高的金属离子转化为有效性低状态，使之迀移性降低、沉淀或固化在土壤中，阻断其进入水体和食物链的路径，此种方法见效快，但有很大的后患，被形容为“在土壤中埋下定时炸弹”。
[0007]生物法，是目前最被看好的治理方法，为通过在污染土壤上种植超积累作物吸收重金属离子，收获时将重金属离子带离以达到治理的目的，该方法属于原位修复，不会破坏土壤结构，具有使重金属切底脱离土壤的优点，但是该方法在特种超累积物种的选育、理想生物量的形成、含重金属离子作物的最终处理等方面还存在问题。
[0008]因此，如何解决上述现有治理金属污染土壤方案中存在的缺点，成为目前最需要解决的问题。
【发明内容】
[0009]一种治理金属污染土壤的系统，目的之一在于解决上述现有治理金属污染土壤方案存在的问题，可在低成本、环保且不破坏土壤结构的基础上，对金属污染土壤进行治理，以使土壤中的金属离子含量达到正常耕作标准。
[0010]为了实现上述目的，本申请实施例提出了一种治理金属污染土壤的系统，包括:[0011 ] 渗析管、管件、输水管、水源、析盐柱及处理设备，其中，
[0012]所述渗析管为管壁布满微孔的管，所述渗析管以第一预置规则埋入拟治理土壤中且通过管件及输水管与水源相连接以组成供水网，以在开启水源向供水网持续供水第一预置时间后，形成以每根渗析管为轴心的圆柱形湿润体且相邻两湿润体相交形成金属离子富集的交集区域，其中，湿润体中的水流方向为从圆柱形轴心到圆柱形侧面；
[0013]所述析盐柱为多孔材料制成的柱状体，所述析盐柱的下半部插入交集区域且上半部裸露于地面，以在此种状态下持续第二预置时间后，在蒸腾作用下通过析盐柱的下半部从交集区域中持续地吸取土壤溶液且水分通过析盐柱的上半部持续地蒸发，使得金属离子进一步富集于析盐柱中；
[0014]所述处理设备，用于移除析盐柱中的金属离子并以预置方式进行后续处理，以实现对拟治理土壤中金属污染的处理。
[0015]进一步的，所述系统还包括:太阳能电池板，以预设角度且朝向南方的设置于析盐柱顶端，太阳能电池板的负极连接于析盐柱的顶端，太阳能电池板的正极连接于埋入交集区域中的石墨电极板，以通过太阳能电池板产生的直流电推动土壤中的重金属离子快速富集于析盐柱中。
[0016]进一步的，所述水源为在开启水源之前加入第一化学物质且在移除析盐柱中的金属离子之后加入第二化学物质的水源；
[0017]其中，第一化学物质为用于将拟治理土壤中的固定态重金属离子转化为有效态重金属离子的化学物质，第二化学物质为用于将拟治理土壤调整为中性的化学物质。
[0018]进一步的，所述水源为设置有压力调节部件的水源，
[0019]所述压力调节部件用于控制水源开启后的单位时间出水量。
[0020]进一步的，所述处理设备，具体用于:
[0021]以清水浸泡从土壤中取出的析盐柱以使析盐柱中的金属离子转移到清水中；
[0022]对含有金属离子的水进行蒸发以析出金属盐或以加入抽取液中的第三化学物质以使金属离子沉淀后得到固体反应物，其中，第三化学物质为预置金属离子沉淀剂；
[0023]对金属盐或固体反应物进行无害化处理或回收利用。
[0024]进一步的，所述渗析管为选用微润管、塑料多孔管、多孔陶瓷管、烧结金属微孔管、开孔发泡橡胶管、纤维纺织管中的一种；
[0025]其中，微润管的管壁上具有肉眼不可见的微孔，所述微孔的孔径为10 nm至900nm，微孔的数量为每平方厘米至少10万个。
[0026]进一步的，所述析盐柱为选用多孔陶土棒、多孔陶瓷棒、多孔炭棒、多孔发泡水泥棒、塑料棒、多孔烧结合金棒中的一种，
[0027]其中，析盐柱中的孔直径不大于Imm且孔与孔之间随机相连形成管径不大于1_的毛细管。
[0028]根据本申请实施例提供的治理金属污染土壤的系统，包括管壁布满微孔的渗析管、管件、输水管、水源、多孔材料制成的析盐柱及处理设备，其中，所述渗析管以第一预置规则埋入拟治理土壤中且通过管件及输水管与水源相连接以组成供水网，以在开启水源向供水网持续供水第一预置时间后，形成以每根渗析管为轴心的圆柱形湿润体且相邻两湿润体相交形成金属离子富集的交集区域；所述析盐柱以下半部插入交集区域且上半部裸露于地面的状态持续第二预置时间后，可在蒸腾作用下通过析盐柱的下半部从交集区域中持续地吸取土壤溶液且水分通过析盐柱的上半部持续地蒸发，使得金属离子进一步富集于析盐柱中；所述处理设备，用于移除析盐柱中的金属离子并以预置方式进行后续处理，以实现对拟治理土壤中金属污染的处理。以此，可通过基于渗析管的土壤渗析(一级渗析)、基于析盐柱的蒸腾渗析(二级渗析)，当然还可包括基于太阳能电池板的电渗析(三级渗析)，使得土壤中原本处于无序、高分散状态的金属离子，逐渐有序化并逐级定向富集，最终移除土壤中多余的金属离子，使得土壤中的金属离子含量达到正常耕作标准，整个过程均为物理过程，属于原位治理，不会破坏土壤结构，不会扰动土壤生态平衡且不会污染土壤，土木工程量较小，且可广泛用于治理各种金属污染土壤。
【附图说明】
[0029]图1是本申请实施例提供的治理金属污染土壤的系统的结构示意图；
[0030]图2是本申请实施例提供的治理金属污染土壤的系统中圆柱形湿润体相交的截面示意图；
[0031]图3是在图2所示本申请实施例提供的治理金属污染土壤的系统的基础上埋入析盐柱后的结构示意图；
[0032]图4是在图3所示本申请实施例提供的治理金属污染土壤的系统的基础上设置太阳能电池板后的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为使本申请实施例的上述目的、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】对本申请实施例作进一步详细的说明。
[0034]首先对土壤中包含的金属离子进行简单介绍，土壤中的金属离子包括轻金属离子和重金属离子，其中，重金属离子在土壤中存在的形态大体可分为三种，即有效态离子、固定态离子及残渣态离子。
[0035]有效态离子即水溶性离子，在土壤中活动性较大，对农作物的毒害性和胁迫性也较大，可被农作物吸收进入食物链并对动物或人类造成伤害，将这部分有效态离子除去后的土壤，可以认为是安全可用的。
[0036]固定态离子是指在复杂的土壤环境中，重金属离子变成了硫化物，氢氧化物或与土壤颗粒的结合物等，失去了水溶性，以固态赋存于土壤中，其不能被植物吸收，也不能被淋溶到水体中，基本可以认为是无害的。但是，当环境条件改变时，比如土壤PH值的升降、土壤氧化还原电位变化、土壤内其它化学物质浓度变化等，均有可能对固定态离子产生影响，使其转变成有效态，因此，固定态是一个不稳定的、潜在的危险状态。
[0037]残渣态离子是重金属离子的稳定状态，其中的重金属已完全矿物化，成为土壤矿质本底的一部分，对人畜或环境不造成危害，不必也不可能用常规方法除去。
[0038]受热力学第二定律支配，金属离子在土壤中按自发的熵增原理取最大混乱度分散，一块金属污染的土地，土地体积越大，金属离子分布就越广，离子分布的无序状态和高分散度为治理带来了很大困难。
[0039]参看图1所示