申请/专利权人：四川省生态环境科学研究院

申请日：2019-04-19

公开（公告）日：2023-11-14

公开（公告）号：CN109940033B

主分类号：B09C1/00

分类号：B09C1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.14#授权;2019.07.23#实质审查的生效;2019.06.28#公开

摘要：本发明公开了一种农田重金属污染的客土修复方法，该方法包括原有污染土壤的清理、阻隔作业、覆土作业等步骤。其中，阻隔作业分为四周方向上的阻隔与垂直方向上的阻隔，可有效避免客土后的新土与原有污染土壤接触，防止因自然降雨淋洗冲刷、渗液、灌溉、地下水翻涌等自然或人为过程对客土后的未污染新土造成二次污染。本发明中的方法适用于重金属重度污染后的农田土壤修复，可有效解决客土后的新土易受原污染土壤污染的问题。

主权项：1.一种农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1原有污染土壤清理：将待修复的农田表层污染土壤挖出运走，在农田中留下开挖点3，所述开挖点3的深度为0.5~1m，且开挖点3侧壁与地平面之间的夹角为90°~120°；S2阻隔作业：①四周方向上的阻隔：在开挖点3侧壁表面铺设厚度为1~5mm的不透水层1，并在不透水层1上下两端分别预留5~10cm宽的上翻边4和下翻边5，将上翻边4和下翻边5分别固定到地平面与开挖点3底部的固定槽内，完成不透水层1的铺设；②垂直方向上的阻隔：在开挖点3底部铺设阻隔层2，以避免地下水上涌对新土造成二次污染；所述阻隔层2包括两层包裹布21以及位于包裹布21之间的阻断材料层22，所述阻断材料层22的厚度为10~30cm；所述阻隔层2中的包裹布21为土工布，阻断材料层22为鹅卵石或砾石，所述阻隔层2的铺设方法为：将底层土工布铺设于开挖点3底部，再在底层土工布上铺设一层厚度为10~30cm的鹅卵石或砾石，然后在鹅卵石表面覆盖上层土工布，完成阻隔层2的铺设；或者是，所述阻隔层2中的包裹布21为土工布，阻断材料层22为膨润土；阻隔层2内部设置有若干排排水石笼6，所述排水石笼6竖直设置，其上端与阻隔层2的上层土工布相接，且阻隔层2的上层土工布凹向所述排水石笼6；排水石笼6下端穿过阻隔层2的下层土工布伸入农田地块内部，所述排水石笼6呈柱形或桶形，其由外侧的土工布61以及包裹于土工布61内的鹅卵石或砾石62组成；S3覆土作业：在阻隔作业完成后，将未受污染的新土逐层填埋到开挖点3内，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。

全文数据：一种农田重金属污染的客土修复方法技术领域本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种农田重金属污染的客土修复方法。背景技术客土技术作为一种对高浓度污染土壤的物理修复技术在很多国家已经得到了应用，如日本对60年代神通川地区的受镉污染农田展开的修复，主要技术采用的就是客土法。客土技术实施的基本过程是利用未受污染的土壤置换已受污染的土壤，以清除污染土壤或降低土壤中污染物浓度。在客土完成后的土壤上种植农作物，可以有效降低农作物对污染物的吸收与富集作用，从而保证农作物的安全可用。客土技术又分为原位客土和异位客土：原位客土主要指深层翻耕，即将深层污染程度较低的土壤翻耕至表层，将表层污染较重的土壤填埋至底层，从而实现原位客土修复。这种方法适合污染程度较轻，特别是深层土壤未受到明显污染的情况。异位客土主要指将污染土壤挖出运走处理，再将其它地方未受污染土壤运至该处填充置换，从而实现污染土壤的异位客土修复，这种方法适合污染程度较重，特别是中下层污染程度也较高的情况。现有客土技术受到施工条件、成本、技术等制约，对于较大片区、受污染较重土壤的修复，并不能实现整个片区污染土壤的全客土。这样就出现了受污染老土对客土置换后的未受污染新土的二次污染。由于实际实施过程中往往只能对有限范围内污染土壤的客土，而完成客土后的新土仍会处在一个受污染老土的包围之中，往往客土完成后的地块深层土壤及周边土壤仍然是污染较重的土壤，而这些污染较重的土壤通过自然降雨淋洗冲刷、渗液、灌溉、地下水翻涌等自然或人为过程，原本未受污染的新土可能会被污染，从而丧失其土壤修复的效果。发明内容针对上述现有技术，本发明提供一种农田重金属污染的客土修复方法，以解决客土后的新土易受原污染土壤污染的问题。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种金属污染农田的客土修复方法，包括以下步骤：S1原有污染土壤清理：将待修复的农田表层污染土壤挖出运走，在农田中留下开挖点，开挖点的深度为0.5～1m，且开挖点侧壁与地平面之间的夹角为90°～120°；S2阻隔作业：①四周方向上的阻隔：在开挖点侧壁表面铺设厚度为1～5mm的不透水层，并在不透水层上下两端分别预留5～10cm宽的上翻边和下翻边，将上翻边和下翻边分别固定到地平面与开挖点底部的固定槽内，完成不透水层的铺设；②垂直方向上的阻隔：在开挖点底部铺设阻隔层，以避免地下水上涌对新土造成二次污染；阻隔层包括两层包裹布以及位于包裹布之间的阻断材料层，阻断材料层的厚度为10～30cm；S3覆土作业：在阻隔作业完成后，将未受污染的新土逐层填埋到开挖点内，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，开挖点的侧壁与地平面之间的夹角为100°。进一步，不透水层为HDPE膜或水泥硬化墙。进一步，阻隔层中的包裹布为土工布，阻断材料层为鹅卵石或砾石。进一步，阻隔层的铺设方法为：将底层土工布铺设于开挖点底部，再在底层土工布上铺设一层厚度为10～30cm的鹅卵石或砾石，然后在鹅卵石表面覆盖上层土工布，完成阻隔层的铺设。进一步，阻隔层中的包裹布为土工布，阻断材料层为膨润土；阻隔层内部设置有若干排排水石笼，排水石笼竖直设置，其上端与阻隔层的上层土工布相接，且阻隔层的上层土工布凹向所述排水石笼；排水石笼下端穿过阻隔层的下层土工布伸入农田地块内部。进一步，排水石笼呈柱形或桶形，其由外侧的土工布以及包裹于土工布内的鹅卵石或砾石组成。进一步，S3中覆土作业的具体方法为：先在开挖点内填土10～15cm，然后碾压至厚度为5～10cm，再在碾压后的新土上填土10～15cm，重复碾压和填土操作，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。本发明的有益效果是：1.本发明通过采用四周方向与垂直方向的阻隔方式，避免了客土完成后地块四周及深层垂直方向上原有污染土壤通过自然降雨淋洗冲刷、渗液、灌溉、地下水翻涌等自然或人为过程对客土后的未污染新土造成二次污染。而且四周方向上利用不透水层等防渗措施实现阻隔，可以有效防止周围土壤通过雨水淋洗冲刷以及灌溉渗水等形式对客土后未受污染新土造成污染。垂直方向上利用阻隔层可有效消除底层土壤及地下水体对上层土壤的毛细上涌作用，阻隔层通过采用双层土工布包裹鹅卵石或砾石的方式，形成透水层，对于降雨量大以及灌溉过猛的情况，可以有效排出下渗水，防止底部积水而造成作物根系腐烂。2.本发明通过在开挖点内设置不透水层和阻隔层，可以有效延长客土修复技术的有效时间，保证客土土壤修复成果的长期有效。附图说明图1为阻断材料层为鹅卵石或砾石时的剖视图；图2为底部垫层的剖视图；图3为阻断材料层为膨润土时的剖视图；图4为排水石笼的剖视图；其中，1、不透水层；2、底部垫层；21、包裹布；22、阻断材料层；3、开挖点；4、上翻边；5、下翻边；6、排水石笼；61、土工布；62、鹅卵石或砾石。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。本发明所要解决的核心技术问题是对有限范围内重度污染土壤进行客土修复后，如何保证客土完成后地块的深层及周边原有污染土壤不会对客土后的未污染新土造成二次污染，即保证客土技术土壤修复的长期有效性。本发明技术方案主要针对旱地的此类客土修复情况，是一种专门针对旱地的客土修复技术。旱地在我国广泛分布，其主要具有地下水位低，土地较干旱等特点，具体包括一般旱地及坡地、梯田等。本方案主要适用于旱地、坡地、梯田等较干旱地块，在条件允许的情况下也适用于其它土壤地块类型。该类型地块客土修复技术主要包括以下几个过程：1、原有污染土壤的清理选择需要修复的农田，采用开挖等形式将农田表层原有污染土壤挖出运走，在农田中形成凹坑，该凹坑即开挖点3，开挖点3的深度为0.5～1m。在开挖过程中，用锄头、铲子等工具对开挖点3侧壁进行处理，使开挖点3侧壁与地平面之间的夹角为90°～120°，如图1所示。为了使不透水层1在铺设过程能很好的贴紧开挖点3侧壁，开挖点3侧壁与地平面之间的夹角最好大于90°，但是随着角度的增大，开挖点3侧壁的面积也增大，在后续进行阻隔作业时，所用到的不透水层1也会增多，从而增加客土成本；基于上述理由，本发明中优先将开挖点3侧壁与地平面之间的夹角控制在100°左右。2、阻隔作业对于区域污染的地块而言，即使挖走开挖点1中原有的污染土壤，开挖点3周边及下层仍是污染土壤，为防止周边及底层原有污染土壤通过降雨淋洗、灌溉、地下水翻涌等自然或人为过程造成对客土后未污染新土造成二次污染，应采取有效防护措施。具体如下：1四周方向上的阻隔将开挖点3中的污染土壤挖走后，在开挖点3四周侧壁上铺设不透水层1，实现四周方向上的阻隔，以防止周围土壤通过雨水淋洗冲刷以及灌溉渗水等形式对新土造成污染。本发明中不透水层1采用不透水材料制成，如HDPE膜或水泥硬化墙等。以HDPE膜为例，详细说明不透水层1的铺设方法：选择厚度为1～5mmHDPE膜，而且选择则的HDPE膜的宽度比开挖点3侧壁的长度大10～20cm；选好HDPE膜后，将其平铺到开挖点3侧壁，使其上下两端分别预留5～10cm宽的上翻边4和下翻边5，将上翻边4和下翻边5分别固定到地平面与开挖点3底部的固定槽内，完成不透水层1的铺设；不透水层1的铺设如图1或3所示。2垂直方向上的阻隔由于底层土壤可能通过毛细上涌等形式造成底层污染土壤浸出液或受污染地下水向上翻涌，造成上层客土后未污染新土的二次污染。针对这种情况，如图1或3所示，本发明通过在开挖点3底部铺设阻隔层2来消除毛细作用，防止客土后未污染新土遭到二次污染。如图2所示，本发明中的阻隔层2包括两层包裹布21以及位于两层包裹布21之间的阻断材料层22。为了消除毛细现象，同时避免在阻隔层2上积水，阻断材料层22中应当具有较大的空隙，本发明中的阻断材料层22采用鹅卵石或砾石制成，鹅卵石或砾石堆砌时，会在堆体中形成很大的空隙，该空隙不仅能够有效消除毛细效应，而且有利于上层渗水的下排；本发明中所用鹅卵石或砾石的粒径为4～8cm。本发明中的包裹布21不仅用来保持阻断材料层22的形状，还起到阻止土壤进入阻断材料层22的作用，同时不能对渗水效果产生影响，因此，本发明中的包裹布21采用耐磨性和透水性均较好的材料制成，如土工布等。本发明中阻隔层2的铺设方法为：将底层土工布铺设于开挖点3底部，再在底层土工布上铺设一层厚度为10～30cm的鹅卵石或砾石，然后在鹅卵石表面覆盖上层土工布，完成阻隔层2的铺设。另外，为了避免出现地下水过多而漫过阻隔层2的情况，本发明中还在阻隔层2中铺设有排水管，排水管顶部开设有排水孔，当地下水较多时，其通过排水孔进入排水管，并通过排水管排出。在本发明的一种优选实施例中，阻隔层结构如图3所示。图3中的阻隔层2包括两层用土工布等透水材料制成的包裹布21以及位于两层包裹布21之间的膨润土层，选用膨润土作为阻断材料层22，是因为膨润土具有防渗不透水的特性，可以有效杜绝地下水的上涌；但是采用膨润土同时也会产生上层土壤渗水很难排出的问题，容易引起植物根系腐烂，基于此，本发明中在阻隔层2内部设置有若干排排水石笼6，每排排水石笼6之间的间距为2～3m；排水石笼6呈柱形或桶形，其由外侧的土工布61以及包裹于土工布61内的鹅卵石或砾石62组成，其上端与阻隔层2的上层土工布相接，且阻隔层2的上层土工布凹向排水石笼6，以利于灌溉水的导排；排水石笼6下端穿过阻隔层2的下层土工布伸入农田地块内部。图3中的阻隔层4铺设方法为：在开挖点3底部挖设安放排水石笼6的深坑，并将排水石笼6竖直放置到深坑中，然后将底层土工布铺设于开挖点3底部，再在底层土工布上填埋膨润土，膨润土上端面凹向排水石笼6，最后在膨润土上端面上铺上上层土工布，完成沟槽2内阻隔层4的铺设。以上所述的上下两层土工布、膨润土垫层、排水石笼及其周边土工布共同构成了本方案的不透水垫层阻隔方式，其能够有效消除底层土壤和地下水对于上层客土未污染新土的二次污染，同时可以有效排出多余积水，防止地块下渗水造成的上层土壤过度浸泡及冲刷情况的发生。3、覆土作业在四周方向上的不透水层2及底部垂直方向上的阻隔层3铺设完成后，即可进行客土作业，客土作业是将未污染的新土填埋到开挖点1中，新土填埋分层进行，即先在开挖点中填土10～15cm左右，再采用踩压、碾压等方式将新土层的厚度压至5～10cm，再在碾压后的新土上填土10～15cm，重复碾压和填土操作，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

权利要求：1.一种农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1原有污染土壤清理：将待修复的农田表层污染土壤挖出运走，在农田中留下开挖点3，所述开挖点3的深度为0.5～1m，且开挖点3侧壁与地平面之间的夹角为90°～120°；S2阻隔作业：①四周方向上的阻隔：在开挖点3侧壁表面铺设厚度为1～5mm的不透水层1，并在不透水层1上下两端分别预留5～10cm宽的上翻边4和下翻边5，将上翻边4和下翻边5分别固定到地平面与开挖点3底部的固定槽内，完成不透水层1的铺设；②垂直方向上的阻隔：在开挖点3底部铺设阻隔层2，以避免地下水上涌对新土造成二次污染；所述阻隔层2包括两层包裹布21以及位于包裹布21之间的阻断材料层22，所述阻断材料层22的厚度为10～30cm；S3覆土作业：在阻隔作业完成后，将未受污染的新土逐层填埋到开挖点3内，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。2.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于：所述开挖点3的侧壁与地平面之间的夹角为100°。3.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于：所述不透水层1为HDPE膜或水泥硬化墙。4.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于：所述阻隔层2中的包裹布21为土工布，阻断材料层22为鹅卵石或砾石。5.根据权利要求4所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于，所述阻隔层2的铺设方法为：将底层土工布铺设于开挖点3底部，再在底层土工布上铺设一层厚度为10～30cm的鹅卵石或砾石，然后在鹅卵石表面覆盖上层土工布，完成阻隔层2的铺设。6.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于：所述阻隔层2中的包裹布21为土工布，阻断材料层22为膨润土；所述阻隔层2内部设置有若干排排水石笼6，所述排水石笼6竖直设置，其上端与阻隔层2的上层土工布相接，且阻隔层2的上层土工布凹向所述排水石笼6；排水石笼6下端穿过阻隔层2的下层土工布伸入农田地块内部。7.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于：所述排水石笼6呈柱形或桶形，其由外侧的土工布61以及包裹于土工布61内的鹅卵石或砾石62组成。8.根据权利要求1所述的农田重金属污染的客土修复方法，其特征在于，S3中覆土作业的具体方法为：先在开挖点3内填土10～15cm，然后碾压至厚度为5～10cm，再在碾压后的新土上填土10～15cm，重复碾压和填土操作，直至新土上表面与原有土壤平齐，完成客土。

百度查询： 四川省生态环境科学研究院 一种农田重金属污染的客土修复方法

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