一种重金属污染水域的修复方法与流程

本发明涉及污染水域治理技术领域，特别是涉及一种重金属污染水域的修复方法。

背景技术：

在各类工业生产过程中，大量未经处理的废水排放到自然环境中，造成河道水体严重的重金属的污染。河道水体中绝大部分的重金属污染物通过沉淀、吸附与络合、氧化及还原等各种不同的物理化学作用，由水体转入固相底泥中，最终沉积并逐渐富集，导致底泥中各种重金属的含量严重超标，造成严重的环境污染。而且底泥中重金属处于不稳定的状态，迁移性强，在自然条件下会随着河道走向，迁移至下游水系中，同时随着河流流入耕地、林区等，甚至进入下游城市的饮用水源区，严重破坏自然环境以及生态系统，危害人类的健康。

传统的底泥治理技术是在水域种植重金属富集性植物，利用植物对重金属的吸附和吸收使重金属元素固定下来，降低底泥中的金属元素，但是这种方法存在修复周期长，见效慢，长达数年至十数年才能使底泥中的重金属含量降至安全范围。对下游的用水安全造成严重威胁。

污染水域常常会出现水体富营养化的问题，植物大量疯长，造成水体中含氧量急剧减少，最终导致水体动物大量死亡的情况，为维持水体含量，目前常用的手段是通过加氧装置对水体进行加氧，设备成本高，能耗大。

技术实现要素：

本发明的目在于提供一种重金属污染水域的修复方法，采用生物稳定重金属有效降低底泥中重金属的含量，同时减少底泥填埋占地需求，通过叠流净化系统的构建，提高了水体复氧能力，为微生物提供更有力的生长环境，最终使污染水体得到长效治理。

本发明所采用的技术方案是：一种重金属污染水域的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.截流引排：对污染水域分段截流引排，除掉水域中的水，使底泥暴露出来；

b.清淤工程：通过人工、机械挖掘，对分段后的河床进行清淤；

c-1.河床基底恢复：挖取水域岸边的土石，回填河床，恢复河床基底到规划设计标高；

c-2.脱水工程：将挖掘出来的底泥输送至脱水场地进行脱水处理；

d.水处理工程：对脱水工程过程中产生的废水进行收集，经预处理后，输送至工业废水处理利用厂进行处理；

e.底泥生物稳定化治理：在脱水后的底泥中加入有机菌肥；

f.构建生态拦截净化系统：在先前河岸取土点上方设置阻隔层4，将处理后的底泥覆盖在阻隔层上方形成底泥层1，在底泥层的上方覆盖营养土层2，在营养土层2的上方构建生态拦截净化系统。

进一步优化，所述生态拦截净化系统包括截流缓冲区、渗透缓冲区和潜流湿地净化区，所述潜流湿地净化区位于所述污染水域，所述截流缓冲区、渗透缓冲区由远到近依次相邻设置在水域岸边；

所述截流缓冲区由根系发达的耐重金属乔木构成，所述渗透缓冲区由耐重金属的草本植物构成，所述潜流湿地净化区由耐重金属的水生植物构成。进一步优化，所述耐重金属水生植物包括挺水植物和潜水植物，所述挺水植物位于水深低于20cm区域内，所述潜水植物位于水深超过20cm的区域内。

进一步优化，所述截流缓冲区和渗透缓冲区之间还设有过渡区，所述过渡区由耐重金属的灌木构成。

进一步优化，所述渗透缓冲区横向设有生态拦截沟，所述生态拦截沟的沟底和沟壁均为土质，所述沟底和沟壁均种植有重金属富集植物，所述生态拦截沟的尾部设有拦截坝，所述拦截坝上设有节制阀。

进一步优化，所述阻隔层由粘土构成，所述阻隔层的厚度为0.5-1.0m。

进一步优化，还包括步骤g：利用上游渠道水位差，构建生态叠流系统，提高水体复氧能力，增加水体自净能力。

进一步优化，所述步骤e中，有机菌肥由筛选驯化的土著重金属富集性微生物、吸附介质、有机质、氮肥、磷肥组成，各成分占比为3-6％，37-45％,45-50％，1.5-2.0％，2.5-3.5％。

进一步优化，所述步骤e中，有机菌肥与底泥的重量比为1:6-1:4,所述底泥层的厚度为0.3-0.5m。

进一步优化，所述步骤f中，营养土层的厚度为0.3-1.0m。

本发明的有益效果：本发明将污染水域的底泥挖掘出来，可以达到快速降低水域中的重金属的含量，将挖掘出来的底泥经过脱水处理，在底泥中加入含有重金属富集性的微生物后，覆盖在岸边，在底泥上方构件生态拦截净化系统，通过微生物和植物结合，提高植物对重金属的吸附效率，在底泥层下方设置阻隔层，防止金属随着地下水渗入土壤中，造成二次污染。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是构建的修复系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的工艺流程图，金属污染水域的修复方法，包括以下步骤：

a.截流引排：对污染水域分段截流引排，除掉水域中的水，使底泥暴露出来；

b.清淤工程：通过人工、机械挖掘，对分段后的河床进行清淤；

c-1.河床基底恢复：挖取水域岸边的土石，回填河床，恢复河床基底到规划设计标高；

c-2.脱水工程：将挖掘出来的底泥输送至脱水场地进行脱水处理；

d.水处理工程：对脱水工程过程中产生的废水进行收集，经预处理后，输送至工业废水处理利用厂进行处理；

e.底泥生物稳定化治理：在脱水后的底泥中加入有机菌肥；

f.构建生态拦截净化系统：在先前河岸取土点上方设置阻隔层4，将处理后的底泥覆盖在阻隔层4上方形成底泥层1，在底泥层1的上方覆盖营养土层2，在营养土层2的上方构建生态拦截净化系统。

g.构建生态叠流系统：构建生态叠流系统，提高水体复氧能力，增加水体自净能力。

通过对水域进行截流排水，使底泥暴露出来，通过人工或机械等挖掘方式，将含有重金属的底泥挖掘出来，可快速的降低水域中重金属的含量，达到快速改善水质的目的。

通过挖掘岸边的土方石，回填河床，使河床恢复到设计标高，同时将岸边采取土方石的地点经过修整后，铺设阻隔层4，再将脱水后的底泥铺设在阻隔层4上方形成底泥层1，不用另外找寻底泥的安置点。

在底泥层1的上方铺设营养土层2，在营养土层2的上方构建生态拦截净化系统，利用微生物和植物相结合，加快对重金属的吸收效率，同时植物拦截表面流水，保护地表层，防止雨水冲刷泥土造成二次污染。

利用水域上游的渠道的高度差，构建生态叠流系统，将水的势能转化为动能，分级跌落，形成水幕及水滴，提高水体复氧能力，增加水体自净能力。避免因为水体富营养化造成水体缺氧，无需曝气装置，降低能耗。

生态拦截净化系统包括截流缓冲区31、渗透缓冲区32和潜流湿地净化区33，潜流湿地净化区33位于污染水域，截流缓冲区31、渗透缓冲区32由远到近依次相邻设置在水域岸边；

截流缓冲区31由根系发达的耐重金属乔木构成，渗透缓冲区32由耐重金属的草本植物构成，潜流湿地净化区33由耐重金属的水生植物构成。

截流缓冲区31由根系发达的多种耐重金属乔木组成，乔木包括乌桕、杨树、枫香、旱柳、水松、沼生栎中的一种或两种以上组合，乔木的种植密度为2m-2m。截流缓冲区31形成第一层生态河岸防护带，既能防风、固滩、护坡、防洪、防冲击，又能拦截地表径流以及雨水带来的漂浮物、泥沙等污物，初步对雨水进行拦截、净化并起到保护下一级的渗透缓冲区和再下级的潜流湿地净化区的作用。

渗透缓冲区32包括在岸边坡地种植耐重金属的草本植物，草本植物包括麦冬、蒲公英中的一种或两种以上组合，草本植物的种植密度为1-3株/m²。

潜流湿地净化区33包括在水域水深低于20cm区域种植重金属富集性的挺水植物，水域水深超过20cm的区域种植重金属富集性的潜水植物，挺水植物包括梭鱼草、水芹菜、水芋、水葱、皇冠草、菖蒲中的一种或两种以上组合，挺水植物的种植密度为9-25株/m²，潜水植物包括金鱼藻、黑藻、苦草中的一种或两种以上组合，潜水植物的种植密度为3-9株/m²。

通过水生植物群落的阻滤、沉降、吸附等物理作用以及植物体的吸收、积累等作用而达到对污染水质进行深度净化的效果，并起到降低洪水，稳定岸基，同时为河道生物群落提供栖息场所，营造适宜的河道景观。

截流缓冲区31和渗透缓冲区32之间还设有过渡区34，过渡区34由耐重金属的灌木构成，以提高拦截净化效果。

渗透缓冲区32和截流缓冲区31之间种植有耐重金属的灌木，灌木灌木包括杜鹃、萼距花、六月雪、大叶黄杨、蓖、夹竹桃中的一种或两种以上的组合，灌木的种植密度为密度为1m-1m。

渗透缓冲区32横向设有生态拦截沟5，生态拦截沟5的沟底和沟壁均为土质，沟底和沟壁均种植有重金属富集植物，生态拦截沟5的尾部设有拦截坝，拦截坝上设有节制阀。

通过生态拦截沟5，拦截地表径流水和地下径流水，防止水进入水域，避免二次污染，在生态拦截沟5中种植重金属富集植物，达到净化水的目的，水质达标后再打开拦截坝，将拦截构的水放入下游水域中。

底泥层1和岸边的土层之间设有阻隔层4，阻隔层4位于生态拦截沟5的下方。阻隔层4由粘土构成，阻隔层4的厚度为0.5-1.0m，地表水在下渗的过程中，重金属会随着水进入地下土壤，粘土具有良好的防水性能，是一种天然的防水材料，可以防止重金属下渗。

所述步骤e中，有机菌肥由土著优势抗性菌株、吸附介质、有机质、氮肥、磷肥组成，各成分占比为3-6％，37-45％,45-50％，1.5-2.0％，2.5-3.5％，其中土著优势抗性菌株为筛选驯化的土著重金属富集性微生物。

有机菌肥与底泥的重量比为1:6-1:4，有机菌肥为重金属富集性微生物提供足够的营养成分，底泥层1的厚度为0.3-0.5m。

营养土层2的厚度为0.3-1.0m，根据不同植物根系的长度铺设营养土层2厚度，使得植物根系穿过营养土层2后进入底泥层1中，达到吸收重金属的目的。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。