一种铅锌废渣堆场原位修复方法

1.本发明属于土壤污染防治技术领域，特别涉及一种铅锌废渣堆场原位修复方法。


背景技术：

2.铅锌废渣中含有pb、zn、cu、cr等多种重金属，废渣中高含量重金属通过风力扩散、降水淋滤及地表径流等途径迁移至周边大气、水体、土壤、农作物等环境介质中，严重威胁周边及下游地区的水质安全、农产品食品安全和区域生态安全，并最终通过食物链或直接吸收进入人体，增大了人体健康暴露的风险。
3.原位修复是在污染的原地点进行的修复，是铅锌废渣堆场主要的修复手段之一；其主要是以原位(综合治理)修复为主、散渣收集为辅；采用物理稳定、封存、隔离、化学碱性化等方法固定；植物覆盖及相应工程措施综合治理。
4.在进行铅锌废渣堆场原位修复时(如附图1所示)，一般是将铅锌废渣堆放在土壤上，在铅锌废渣的表面自下而上依次施加固化剂层、黏土隔离层和种植土层，在种植土层种植地被和/或灌木；并在铅锌废渣堆场的最高位和最低位分别设置截洪沟和挡墙。通过固化剂层和黏土隔离层的设置，使得雨水进入到铅锌废渣中的量大大降低，大大降低了降水淋溶而导致的重金属迁移；通过在种植土层上种植地被和灌木，减少了地表因雨水冲刷而导致的重金属迁移。但是，当前的这种方式存在以下问题：1、由于贵州的降雨主要集中在夏季，原位修复方式虽然设置了固化剂层、黏土隔离层和种植土层，但是在夏季雨水较多的情况下，大量的雨水仍然会向下方的铅锌废渣中渗透，进而使得铅锌废渣中的重金属进入到下方的地下水和土壤中，导致重金属迁移量增加。2、由于固化剂层和黏土隔离层的设置，使得空气和相应的营养物质进入到铅锌废渣中的含量极低，严重影响了铅锌废渣中微生物的生存，导致铅锌废渣中微生物含量极低，使得微生物对铅、锌等重金属的吸附和消解作用大大降低。3、由于铅锌废渣中的微生物含量低，铅锌废渣中重金属对植物的毒副作用较大，当地被和灌木的根系延伸到铅锌矿渣内后，不利于植物的正常生长。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种铅锌废渣堆场原位修复方法，以提高铅锌废渣内微生物的存活率并降低重金属淋溶下渗到土壤中的含量。
6.本方案中的一种铅锌废渣堆场原位修复方法，包括以下步骤：
7.步骤一、在铅锌废渣堆场的表面依次设置固化剂层、黏土隔离层和种植土层；并在铅锌废渣堆场的最高位和最低位分别设置截洪沟和挡墙；
8.步骤二、在种植土层种植地被和/或灌木；
9.步骤三、铅锌废渣内设有挡板和多组调节组件，调节组件包括水槽、盲沟和第一隔离板，水槽为半圆形，所述盲沟位于水槽内，水槽的底部均布有导流孔，水槽的壁体内还设有滑槽，滑槽的延伸方向与水槽的长度方向一致，滑槽与多个导流孔连通，所述第一隔离板滑动连接在滑槽内，第一隔离板上设有与导流孔相对应的第一过水孔，水槽和盲沟的出水
端连接有蓄水池；多个水槽和盲沟远离蓄水池的一端通过挡板固定连接；在种植土层处铺设喷水组件，喷水组件包括给水管、第二隔离板和多个喷头，多个喷头安装在给水管的顶部并与给水管连通，喷头伸出到种植土层外，给水管的底部均布有分流孔，所述第二隔离板滑动连接在给水管的内底部，第二隔离板上设有与所述分流孔相对应的第二过水孔，给水管连接有水池，水池内设有潜水泵，潜水泵连通给水管；第二过水孔连接有分流管，分流管远离第二过水孔的一端与所述盲沟连通；所述第一隔离板和第二隔离板均连接有带动其滑动的动力组件；
10.步骤四、通过水池为地被和灌木浇水，具体为：通过动力组件带动第二隔离板移动，使得第二隔离板上的分流孔与第二过水孔错开，启动潜水泵，潜水泵将水池内的水抽到给水管，再经喷头为地被和灌木浇水；同时通过向水池内施加药物或者液态肥料，进而为地被和灌木施药或喷施液态肥料；
11.步骤五、通过水池为铅锌废渣内的微生物提供营养物质，具体为：通过动力组件同时带动第一隔离板和第二隔离板移动，使得第一过水孔和导流孔连通，向水池内注入营养物质，通过潜水泵将水池内的营养物质输送到给水管内，再经分流管进入到盲沟内，最终从水槽的导流孔进入到铅锌废渣内。
12.本方案的有益效果：本方案通过盲沟、水槽和给水管的设置，盲沟和水槽可以为铅锌废渣内的微生物提供空气，进而提高微生物的存活率，有助于降低铅锌废渣内重金属的毒副作用。另外，通过水池为铅锌废渣内的微生物提供营养物质，有属于微生物的生长，进而提高铅锌废渣内微生物的存活率。而且，通过盲沟的设置，当夏季雨量较大时，进入到铅锌废渣内并形成的淋溶液可以通过盲沟进入到蓄水池内进行收集处理，大大降低了淋溶液进入到土壤和地下水中的含量。
13.进一步，所述铅锌废渣内设有防护网，防护网与所述水槽固定连接。由于土壤表面依次堆积铅锌废渣、固化剂层、黏土隔离层和种植土层，由于每一层之间缺少较强的连接，导致在夏季大量雨水聚集的情况下，容易导致滑坡。通过防护网的设置，由于防护网与水槽固定连接，多个水槽、盲沟和隔离网将铅锌废渣堆场形成一个整体，避免分层滑动。另外，由于防护网的设置，有助于避免铅锌废渣下滑，当铅锌废渣在防护网处聚集后，有助于防止重金属的进一步向下迁移。
14.进一步，同一竖直面上设有多组所述调节组件，上下方相邻调节组件上的盲沟和水槽之间通过导流管连通。当铅锌废渣堆场高度较大时，设置多组调节组件可以为微生物的正常生长提供更多且均衡分布的空气和营养物质。
15.进一步，导流管的一端螺纹连接在导流孔内，导流管的另一端连通位于下方且相邻的盲沟，导流管的数量为同一水槽上导流孔数量的一半，导流管间隔设置。导流管间隔设置，使得导流管在铅锌废渣内的分布更加均衡，有助于更均衡的为铅锌废渣内的微生物提供空气和营养物质。
16.进一步，所述种植土层上喷施有植被混凝土。通过喷施植被混凝土，有助于进一步提高铅锌废渣堆场表面的护坡强度和抗冲刷能力。
17.进一步，每隔3～5个月为铅锌废渣补充一次抗铅锌功能菌，补充时，将抗铅锌功能菌投放到水池内，利用潜水泵将其抽送到给水管，再经分流管、盲沟和水槽进入到铅锌废渣内。通过抗铅锌功能菌的补充，有助于加速铅锌废渣内铅、锌的消解。
18.进一步，所述地被选用三叶草、狗牙根和三叶草中的至少一种。
19.进一步，所述灌木选用华山松、柳杉、刺槐、构树、樱花树、桂花树和桑树中的至少一种。
附图说明
20.图1为现有技术中铅锌废渣堆场原位修复剖面示意图；
21.图2为发明一种铅锌废渣堆场原位修复剖面示意图；
22.图3为图2中的a处放大图；
23.图4为给水管连接喷头和第二隔离板后的截面图；
24.图5为图2中喷水组件和调节组件的连接示意图；
25.图6～8为使用本技术中的方法修复铅锌废渣堆场的对比图；
26.图9～10为使用常规技术修复铅锌废渣堆场的对比图。
具体实施方式
27.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
28.说明书附图中的附图标记包括：土壤1、地下水位线2、挡墙3、铅锌废渣4、固化剂层5、黏土隔离层6、种植土层7、地被8、灌木9、截洪沟10、给水管11、防护网12、盲沟13、水槽14、导流孔15、第一隔离板16、喷头17、第二隔离板18、分流管19、导流管20。
29.实施例1基本如附图2～5所示：一种铅锌废渣4堆场原位修复方法，包括以下步骤：
30.步骤一、在铅锌废渣4堆场的表面依次设置固化剂层5、黏土隔离层6和种植土层7；并在铅锌废渣4堆场的最高位和最低位分别设置截洪沟10和挡墙3；固化剂选用生石灰，生石灰用量为30～32kg/m2；黏土铺设厚度为15～17
㎝
；种植土层7厚度为20～25cm；
31.步骤二、在种植土层7种植地被8和灌木9；地被8选用狗牙根和三叶草，狗牙根和三叶草种子播种总量为30～32g/m2；灌木9选用构树、柳杉、刺槐，种植总量为250～280株/亩；
32.步骤三、铅锌废渣4内设有挡板和二十一组调节组件，调节组件包括水槽14、盲沟13和第一隔离板16，水槽14为半圆形，盲沟13位于水槽14内，水槽14的底部均布有导流孔15，相邻导流孔15之间的距离为1～1.5米，水槽14的壁体内还设有滑槽，滑槽的延伸方向与水槽14的长度方向一致，滑槽与多个导流孔15连通，滑槽的宽度大于导流孔15的孔径，第一隔离板16滑动连接在滑槽内，第一隔离板16上设有与导流孔15相对应的第一过水孔，水槽14和盲沟13的出水端连接有蓄水池；多个水槽14和盲沟13远离蓄水池的一端通过挡板固定连接，挡板封堵水槽14和盲沟13远离蓄水池的一端；在种植土层7处铺设有十一组喷水组件，喷水组件包括给水管11、第二隔离板18和多个喷头17，多个喷头17安装在给水管11的顶部并与给水管11连通，喷头17伸出到种植土层7外，给水管11的底部均布有分流孔，第二隔离板18滑动连接在给水管11的内底部，第二隔离板18上设有与分流孔相对应的第二过水孔，给水管11连接有水池，水池内设有潜水泵，潜水泵的出水端连接有输水管，输水管与给水管11连通，潜水泵的数量可以根据给水管11的数量和管径进行调整；第二过水孔连接有分流管19，分流管19远离第二过水孔的一端与盲沟13连通；上下方相邻调节组件上的盲沟13和水槽14之间通过导流管20连通，具体为：导流管20的一端螺纹连接在导流孔15内，导流管20的另一端连通位于下方且相邻的盲沟13，导流管20的数量为同一水槽14上导流孔15数
量的一半，导流管20间隔设置；
33.第一隔离板16和第二隔离板18均连接有带动其滑动的动力组件，动力组件包括电机和动力传动机构，动力传动机构为齿轮，第一隔离板16和第二隔离板18的底部设有与齿轮啮合的啮齿；潜水泵和电机均电信号连接plc控制器，plc控制器选用西门子s7-400plc控制器；铅锌废渣4内设有十一张防护网12，防护网12与水槽14固定连接；
34.步骤四、通过水池为地被8和灌木9浇水，具体为：通过动力组件带动第二隔离板18移动，使得第二隔离板18上的分流孔与第二过水孔错开，通过plc控制器启动潜水泵，潜水泵将水池内的水抽到给水管11，再经喷头17为地被8和灌木9浇水；根据实际需要，可以向水池内施加药物或者液态肥料，进而为地被8和灌木9施药或喷施液态肥料；
35.步骤五、通过水池为铅锌废渣4内的微生物提供营养物质，具体为：通过plc控制器控制(包括转向、转速和工作时长)电机工作，动力组件同时带动第一隔离板16和第二隔离板18移动，使得第一过水孔和导流孔15连通，向水池内注入营养物质，通过潜水泵将水池内的营养物质输送到给水管11内，再经分流管19进入到盲沟13内，最终从水槽14的导流孔15进入到铅锌废渣4内；
36.营养物质每月喷施1次，营养物质选用沼液；灌木9和地被8的浇水和药物喷施根据实际情况进行管理；每隔3～5个月为铅锌废渣4补充一次抗铅锌功能菌，抗铅锌功能菌选用虫生轮枝菌；补充时，将抗铅锌功能菌投放到水池内，利用潜水泵将其抽送到给水管11，再经分流管19、盲沟13和水槽14进入到铅锌废渣4内。
37.实施例2与实施例1的区别仅在于：种植土层7上喷施有植被混凝土，植被混凝土厚度为5～6cm。
38.实施验证：
39.申请人于2012年8月在威宁县猴场镇群发村按照实施例1中的原位修复方式对当地的铅锌废渣堆场进行原位修复，该处土法炼锌废渣量为480m3，废渣堆占地面积约7000m2，如附图6所示。实施时，相对于实施例1的区别在于：在铅锌废渣堆场的中部设置了向下延伸的排水沟(主要基于上方群众房屋安全考虑)，并于2018年3月对该处进行拍照对比，如附图7～8所示。对水池中的重金属含量进行测量，每年重金属含量相对上一年减少量约为20％左右，且堆场上的三叶草和狗牙根已逐渐被乔木演替。
40.另外，申请人使用现有技术(与对比例1中的方式差异在于没有设置调节组件、挡板等相关设备，仅设置了给水管11和喷头17；灌木9主要为柳杉)于2012年5月在水城县陡箐乡铅锌废渣堆场进行铅锌废渣堆场原位复原，堆场情况如附图9所示，2018年5月拍摄堆场照片如附图10所示。
41.从附图对比可以看出，采用本技术中的原位修复方法可以取得更好的效果。
42.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。