CN104324934A - 一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，包括土壤生态修复池、营养液调节池、第一喷雾器和第一抽水泵，土壤生态修复池包括位于底部的雨水收集槽和位于雨水收集槽上方的污染土壤堆积区，污染土壤堆积区栽种有水生植物和陆生植物；雨水收集槽和营养液调节池通过第一管道连接，营养液调节池与第一喷雾器通过第二管道连接，第一抽水泵设置于第二管道上，第一喷雾器位于污染土壤堆积区的上方。相对于现有技术，采用该装置进行电镀废弃地污染土壤的修复具有经济、环保、高效和修复周期短的特点。此外，本发明还公开了一种电镀废弃地污染土壤的生态修复方法。

Description

一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置及方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置及方法。

背景技术

随着工农业的发展，矿山毒性废水、城市污水、工业废水的排放和重金属含量超标化肥的施用导致土壤污染面积不断扩大。近年来，随着我国产业转移的快速推进，大量重污染电镀企业搬迁入园或关闭，虽然企业已搬迁或关停，但这些企业对原址的环境污染并未完全消除，企业原址土壤和地下水中积淀的污染物质在短期内难以自然降解，如不及时对企业原址进行治理修复，污染物将会通过地下水、空气等途径进入人体，势必威胁人体健康，危及环境安全，影响社会稳定。可见，开发电镀污染场地修复的装置和方法迫在眉睫。

目前，土壤的修复方法主要包括物理方法、微生物方法、植物方法、化学方法及电化学方法等。每种修复方法都存在一定的局限性，单一的修复技术难以满足修复的实际需要，如单一的植物修复存在修复效率低下、修复周期长的问题，电镀废弃地一般为工业用地，其土壤养分贫瘠，植物修复过程中，植物难于生长，修复效果一般；化学淋洗修复则存在化学试剂残留及修复成本高等问题；电化学修复仅处于实验室研究阶段；采用化学固定化的方法修复后的重金属风险依然存在。

目前，已有一些专利公开了对污染土壤的治理方法。例如，申请号为200410027833.3的中国专利申请公开了一种土壤重金属污染的植物修复方法，其是通过种植小飞扬草与苎麻套种，并接种重金属的活化细菌，结合植物对重金属的吸收与根际细菌对重金属的活化，实现土壤重金属铅、镉污染的高效快速的修复。但该发明申请未考虑不同习性(水生、陆生)植物的套种及植物的生长调控，仅仅局限于湿润土壤，对于贫瘠的旱地土壤并不适用。

而申请号为01113882.3的中国专利申请则公开了一种水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法及其专用装置，其是通过化学清洗剂反复对污染土壤进行清洗，清洗液用离子交换柱进行离子交换再生，实现对重金属的去除和回收，但其并未考虑清洗剂在土壤中的残留。

有鉴于此，确有必要提供一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置及方法，采用该装置和方法进行电镀废弃地污染土壤的修复具有经济、环保、高效和修复周期短的特点。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，采用该装置进行电镀废弃地污染土壤的修复具有经济、环保、高效、修复周期短的特点，从而解决传统植物修复效率低下、修复周期长的问题，以及传统化学淋洗的残留及排放的二次污染问题。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，包括土壤生态修复池、营养液调节池、第一喷雾器和第一抽水泵，所述土壤生态修复池包括位于底部的雨水收集槽和位于所述雨水收集槽上方的污染土壤堆积区，所述污染土壤堆积区栽种有水生植物和陆生植物；

所述雨水收集槽和所述营养液调节池通过第一管道连接，所述营养液调节池与所述第一喷雾器通过第二管道连接，所述第一抽水泵设置于所述第二管道上，所述第一喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复装置的一种改进，所述污染土壤堆积区和所述雨水收集槽之间通过PVC多孔隔板隔开。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复装置的一种改进，所述PVC多孔隔板和所述污染土壤堆积区之间还设置有细砂堆积区；所述细砂堆积区和所述PVC多孔隔板之间还设置有粗砂堆积区。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复装置的一种改进，所述装置还包括离子交换柱、第二喷雾器和第二抽水泵，所述离子交换柱和所述雨水收集槽之间通过第三管道连接，所述离子交换柱和所述第二喷雾器之间通过第四管道连接，所述第二喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方，所述第二抽水泵设置于所述第三管道上。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复装置的一种改进，所述装置还包括离子交换柱、第二喷雾器、雨水收集应急池和第二抽水泵，所述雨水收集应急池的一端和所述雨水收集槽之间通过第五管道连接，所述雨水收集应急池的另一端和所述离子交换柱的一端通过第六管道连接，所述离子交换柱的另一端和所述第二喷雾器之间通过第七管道连接，所述第二喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方，所述第二抽水泵设置于所述第六管道上。

相对于现有技术，本发明结构简单，同时具有以下优点：

第一，营养液调节池中富含植物生长所需要的营养成分，通过第一抽水泵和第一喷雾器可以将营养液喷洒到污染土壤和栽种于土壤生态修复池中的水生植物和陆生植物上，从而可以实现对植物生长的有效调控，达到植物修复效果的强化，缩短了修复时间；解决了传统植物修复效率低下、修复周期长的问题。

第二，本发明无需添加化学试剂，而是采用雨水(偏酸性)自然淋洗，雨水可循环使用，并通过植物吸收与蒸腾作用不断消耗，无淋洗废水产生，实现废水零排放，从而使得成本大大降低，解决了传统化学淋洗的残留及其排放的二次污染问题。

第三，本发明采用陆生植物和水生植物套种，并与自然淋洗耦合，是一种经济、环保、高效的生态修复技术。

本发明的另一个目的在于提供一种电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，包括以下步骤：

(A)雨水淋洗；将污染土壤放置于土壤生态修复池的污染土壤堆积区，然后在污染土壤堆积区套种陆生植物与水生植物，降雨后，雨水淋洗污染土壤，淋洗后的雨水渗滤至雨水收集槽，完成了一次土壤中重金属的淋洗过程，土壤中的部分重金属得到淋溶随雨水渗入雨水收集槽，供水生植物吸收转化；

(B)植物吸收转化；陆生植物直接吸收、转化土壤中的重金属，水生植物通过根系吸收与转化淋洗雨水中的重金属，从而，淋洗雨水及土壤中的重金属浓度同步下降，达到土壤净化的目的；

(C)植物生长调控；向营养液调节池中的淋洗雨水中加入N、P、K和促生长的微量元素中的至少一种，配置成为液体肥料，第一抽水泵将该液体肥料运送至第一喷雾器中，使液体肥料以喷雾的形式对植物液面及土壤进行追肥；

(D)植物定期收割；通过植物生长调控，植物生长迅速，加快对土壤重金属的吸收转化，根据植物生长状况，定期对其收割。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复方法的一种改进，当降雨量过大时，雨水收集槽中的雨水流入雨水收集应急池暂存，第二抽水泵将雨水泵入离子交换柱中，离子交换柱对重金属进行回收，经离子交换后的雨水通过第二喷雾器喷施于植物和土壤。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述污染土壤为电镀废弃地受Cu、Cr、Zn和Ni中至少一种重金属污染的土壤，所述污染土壤呈偏碱性；所述雨水为呈弱酸性的天然降雨。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述陆生植物为茶树、酸模草、芥菜和西洋菜中的至少一种，所述水生植物为美人蕉、茭白、水葱和风车草中的至少一种。

作为本发明电镀废弃地污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述离子交换柱为732型树脂柱。

相对于现有技术，本发明具有如下优点；

第一，本发明中，淋洗液为天然的雨水(正常雨水一般都呈弱酸性，酸雨严重区域的雨水酸性更强)，其可淋溶出沉淀态的重金属，植物由陆生和水生植物套种，在营养液调节池中添加植物生长营养至淋洗雨水可形成液体肥料，液体肥料通过喷雾器喷施至植物及土壤，可实现对植物生长的调控；而连续定期收割植物地上部，即可进行连续提取、吸收和转化，直至土壤重金属含量达环境安全标准，从而可以达到植物修复效果的强化，缩短了修复时间。解决了传统植物修复效率低下、修复周期长的问题。

第二，本发明无需添加化学试剂，而是采用雨水(偏酸性)自然淋洗，雨水可循环使用，并通过植物吸收与蒸腾作用不断消耗，无淋洗废水产生，实现废水零排放，从而使得成本大大降低，解决了传统化学淋洗的残留及其排放的二次污染问题。

第三，本发明采用陆生植物和水生植物套种，水生和陆生植物套种，相得益彰，具有很好的协同效应，同时又与自然淋洗耦合，使得本发明成为一种经济、环保、高效的生态修复技术。

附图说明

下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，其中：

图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例1中土壤生态池的结构示意图。

图3为本发明的实施例2的结构示意图。

图4为本发明的实施例3的结构示意图。

其中，1-土壤生态修复池，11-雨水收集槽，12-污染土壤堆积区，13-水生植物，14-陆生植物，15-PVC多孔隔板，16-细砂堆积区，17-粗砂堆积区，18-过滤层；2-营养液调节池，3-第一喷雾器，4-第一抽水泵，5-离子交换柱，6-第二喷雾器，7-第二抽水泵，8-雨水收集应急池，9-控制阀门，20-第一管道，21-第二管道，22-第三管道，23-第四管道，24-第五管道，25-第六管道，26-第七管道。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供的一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，包括土壤生态修复池1、营养液调节池2、第一喷雾器3和第一抽水泵4，土壤生态修复池1包括位于底部的雨水收集槽11和位于雨水收集槽11上方的污染土壤堆积区12，污染土壤堆积区12栽种有水生植物13和陆生植物14；其中，土壤生态修复池1具备植物吸收转化和化学淋洗双重功能。由于天然的雨水一般都呈弱酸性，酸雨严重区域的雨水酸性更强，因此，当天然雨水降落到污染土壤堆积区12时，该天然雨水可淋溶出沉淀态的重金属；而植物由陆生植物14和水生植物13套种，其中，陆生植物14可以吸收污染土壤堆积区12中的重金属，而水生植物13的根系则可对淋洗污染土壤后进入雨水收集槽11的雨水的重金属进行吸收转化，从而降低了进入到雨水收集槽11中的雨水中的重金属浓度，实现对重金属的去除。

雨水收集槽11和营养液调节池2通过第一管道20连接，营养液调节池2与第一喷雾器3通过第二管道21连接，第一抽水泵4设置于第二管道21上，第一喷雾器3位于污染土壤堆积区12的上方。营养液调节池2是用于向从雨水收集槽11进入到营养液调节池2中的雨水中添加植物生长所需要的营养成分，以形成液体肥料，在第一抽水泵4的作用下，该液体肥料通过第二管道21到达第一喷雾器3，然后从第一喷雾器3以喷雾的形式喷洒在植物及污染土壤上，以实现对植物生长的调控，通过连续定期收割植物的地上部，即可进行连续提取、吸收转化，直至土壤中的重金属含量达环境安全标准。

污染土壤堆积区12和雨水收集槽11之间通过PVC多孔隔板15隔开。PVC多孔隔板15既能支撑污染土壤堆积区12，防止其掉落到雨水收集槽11内，同时又能使经过污染土壤堆积区12的雨水能够流入到雨水收集槽11内。

PVC多孔隔板15和污染土壤堆积区11之间还设置有细砂堆积区16；细砂堆积区16和PVC多孔隔板15之间还设置有粗砂堆积区17。细砂堆积区16和粗砂堆积区17共同形成可滤去污染土壤中有机质的过滤层18，污染土壤堆积区11填放在整个过滤层18的上方。水生植物13的根系生长空间位于过滤层18和雨水收集槽11。

装置还包括离子交换柱5、第二喷雾器6和第二抽水泵7，离子交换柱5和雨水收集槽11之间通过第三管道22连接，离子交换柱5和第二喷雾器6之间通过第四管道23连接，第二喷雾器6位于污染土壤堆积区12的上方，第二抽水泵7设置于第三管道22上。离子交换柱5用于处理重金属浓度过高的淋洗雨水(淋洗雨水指雨水淋洗土壤后进入雨水收集槽11的雨水)。当雨水收集槽11中的雨水的重金属浓度过高时，可通过第二抽水泵7将雨水泵入离子交换柱5中，回收重金属，经离子交换柱5处理后的雨水通过第二喷雾器6同样喷施于植物和土壤。

第三管道22和第一管道20上都设置有控制阀门9，以控制雨水从雨水收集槽11进入到营养液调节池2和离子交换柱5中的量和时间。

采用本实施例的装置对电镀废弃地污染土壤进行生态修复时，包括以下步骤：

(A)雨水淋洗；分拣出污染土壤中的石块，并将污染土壤适当搅碎，放置于土壤生态修复池1的污染土壤堆积区12，然后在污染土壤堆积区12套种陆生植物14与水生植物13，降雨后，雨水淋洗污染土壤，淋洗后的雨水渗滤至雨水收集槽11，完成了一次土壤中重金属的淋洗过程，土壤中的部分重金属得到淋溶随雨水渗入雨水收集槽11，供水生植物13吸收转化；

(B)植物吸收转化；陆生植物14直接吸收、转化土壤中的重金属，水生植物13通过根系吸收与转化淋洗雨水中的重金属，从而，淋洗雨水及土壤中的重金属浓度同步下降，达到土壤净化的目的；雨水则通过植物蒸腾、自然蒸发而消耗，无需外排；

(C)植物生长调控；向营养液调节池2中的淋洗雨水中加入N、P、K及促生长的微量元素中的至少一种，配置成为适合植物生长的液体肥料，第一抽水泵4将该液体肥料运送至第一喷雾器3中，使液体肥料以喷雾的形式对植物液面及土壤进行追肥，使植物生长所需养分、水分条件达到最佳；优选的，本发明的液体肥料是由淋洗雨水、含N、P、K速溶养分和促生长的微量元素养分配置而成的；其中，促生长的微量元素包括Fe、Mn、B、Mo、Cl、Si中的至少一种。

(D)植物定期收割；通过植物生长调控，植物生长迅速，加快对土壤重金属的吸收转化，根据植物生长状况，定期对其收割。

当雨水收集槽11中的雨水的重金属含量过高时，第二抽水泵7将雨水泵入离子交换柱5中，离子交换柱5对重金属进行回收，经离子交换后的雨水通过第二喷雾器6喷施于植物和土壤。

其中，污染土壤为电镀废弃地受Cu、Cr、Zn和Ni中至少一种重金属污染的土壤，该污染土壤呈偏碱性；雨水为呈弱酸性的天然降雨，弱酸性条件下，H+离子能够促进土壤重金属的析出。

陆生植物14为茶树、酸模草、芥菜和西洋菜中的至少一种，水生植物13为美人蕉、茭白、水葱和风车草中的至少一种。这几种植物都是重金属超累积植物。

离子交换柱5为732型树脂柱，该树脂柱对重金属的去除率可达到90％以上。

实施例2

如图3所示，与实施例1不同的是：本实施例的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置还包括雨水收集应急池8，雨水收集应急池8的一端和雨水收集槽11之间通过第五管道24连接，雨水收集应急池8的另一端和离子交换柱5的一端通过第六管道25连接，离子交换柱5的另一端和第二喷雾器6之间通过第七管道26连接，第二喷雾器6位于污染土壤堆积区12的上方，第二抽水泵7设置于第六管道25上，第五管道24和第一管道20上都设置有控制阀门9，以控制雨水从雨水收集槽11进入到营养液调节池2和雨水收集应急池8中的量和时间。其余同实施例1，这里不再赘述。

雨水收集应急池8用于降雨量大的季节，临时收集过剩的雨水。降雨量过大时，雨水收集槽11中的雨水可通过开关控制，流入雨水收集应急池8暂存，淋洗雨水的重金属浓度过高时，则可通过第二抽水泵7将雨水收集应急池8中的雨水泵入离子交换柱5中对重金属进行回收，经离子交换柱5处理后的雨水通过第二喷雾器6喷施于植物和土壤。

实施例3

如图4所示，与实施例1不同的是，本实施例的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置不包括离子交换柱5、第二喷雾器6和第二抽水泵7，其余同实施例1，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，其特征在于：包括土壤生态修复池、营养液调节池、第一喷雾器和第一抽水泵，所述土壤生态修复池包括位于底部的雨水收集槽和位于所述雨水收集槽上方的污染土壤堆积区，所述污染土壤堆积区栽种有水生植物和陆生植物；

所述雨水收集槽和所述营养液调节池通过第一管道连接，所述营养液调节池与所述第一喷雾器通过第二管道连接，所述第一抽水泵设置于所述第二管道上，所述第一喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方。

2.根据权利要求1所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，其特征在于：所述污染土壤堆积区和所述雨水收集槽之间通过PVC多孔隔板隔开。

3.根据权利要求2所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，其特征在于：所述PVC多孔隔板和所述污染土壤堆积区之间还设置有细砂堆积区；所述细砂堆积区和所述PVC多孔隔板之间还设置有粗砂堆积区。

4.根据权利要求1所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，其特征在于：所述装置还包括离子交换柱、第二喷雾器和第二抽水泵，所述离子交换柱和所述雨水收集槽之间通过第三管道连接，所述离子交换柱和所述第二喷雾器之间通过第四管道连接，所述第二喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方，所述第二抽水泵设置于所述第三管道上。

5.根据权利要求1所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复装置，其特征在于：所述装置还包括离子交换柱、第二喷雾器、雨水收集应急池和第二抽水泵，所述雨水收集应急池的一端和所述雨水收集槽之间通过第五管道连接，所述雨水收集应急池的另一端和所述离子交换柱的一端通过第六管道连接，所述离子交换柱的另一端和所述第二喷雾器之间通过第七管道连接，所述第二喷雾器位于所述污染土壤堆积区的上方，所述第二抽水泵设置于所述第六管道上。

6.一种电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)雨水淋洗；将污染土壤放置于土壤生态修复池的污染土壤堆积区，然后在污染土壤堆积区套种陆生植物与水生植物，降雨后，雨水淋洗污染土壤，淋洗后的雨水渗滤至雨水收集槽，完成了一次土壤中重金属的淋洗过程，土壤中的部分重金属得到淋溶随雨水渗入雨水收集槽，供水生植物吸收转化；

(B)植物吸收转化；陆生植物直接吸收、转化土壤中的重金属，水生植物通过根系吸收与转化淋洗雨水中的重金属，从而，淋洗雨水及土壤中的重金属浓度同步下降，达到土壤净化的目的；

(C)植物生长调控；向营养液调节池中的淋洗雨水中加入N、P、K和促生长的微量元素中的至少一种，配置成为液体肥料，第一抽水泵将该液体肥料运送至第一喷雾器中，使液体肥料以喷雾的形式对植物液面及土壤进行追肥；

(D)植物定期收割；通过植物生长调控，植物生长迅速，加快对土壤重金属的吸收转化，根据植物生长状况，定期对其收割。

7.根据权利要求6所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，其特征在于：当降雨量过大时，雨水收集槽中的雨水流入雨水收集应急池暂存，第二抽水泵将雨水泵入离子交换柱中，离子交换柱对重金属进行回收，经离子交换后的雨水通过第二喷雾器喷施于植物和土壤。

8.根据权利要求6所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述污染土壤为电镀废弃地受Cu、Cr、Zn和Ni中至少一种重金属污染的土壤，所述污染土壤呈偏碱性；所述雨水为呈弱酸性的天然降雨。

9.根据权利要求6所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述陆生植物为茶树、酸模草、芥菜和西洋菜中的至少一种，所述水生植物为美人蕉、茭白、水葱和风车草中的至少一种。

10.根据权利要求7所述的电镀废弃地污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述离子交换柱为732型树脂柱。