一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法，包括以下步驟：步驟1：蚯蚓數(shù)量的確定及投放；步驟2：蚯蚓的養(yǎng)殖；步驟3：可滲透反應(yīng)墻的安置；步驟4：蚯蚓回收利用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)生物化學(xué)與土壤生態(tài)學(xué)的原理，采用土壤生物如蚯蚓等處理土壤中的污染物，協(xié)同采用改進(jìn)后的可滲透反應(yīng)墻處理地下水并形成區(qū)塊性土壤生物養(yǎng)殖區(qū)，達(dá)到去除土壤與地下水中污染物以及實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
【專利說明】—種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及土壤與地下水污染的處理方法，尤其涉及一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]我國(guó)的土壤與地下水污染物主要是重金屬與有機(jī)物，如As、Cd、Cr、Hg、Pb、VOCs,SVOCs, POPs等，具有污染范圍廣、難識(shí)別、難處理、易遷移等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)所采用的方法可以分為物理法、化學(xué)法與生物法(包括植物法與微生物法)。
[0004]其中，微生物法需要向土壤與地下水中投入菌種，通過微生物的代謝作用處理污染物，可以起到一定的效果。但同時(shí)存在諸多問題:①適用的菌種需要反復(fù)試驗(yàn)并長(zhǎng)時(shí)間培育，技術(shù)門檻較高；②如果投入外來菌種，可能導(dǎo)致土壤內(nèi)微生物失衡，增大環(huán)境負(fù)荷，存在生物污染風(fēng)險(xiǎn)；③細(xì)菌不能回收利用，無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)；④對(duì)增長(zhǎng)土壤肥力幫助較少地下水難以修復(fù)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法，包括以下步驟:
步驟1:蚯蚓數(shù)量的確定及投放:根據(jù)土壤中污染物的種類、形態(tài)、濃度，選擇性投放生產(chǎn)蚓幼蚓、環(huán)毛蚓或大平二號(hào)種蚓；其投放密度為:生產(chǎn)蚓幼蚓9000-32000條/ Iif，環(huán)毛蚓800-1700條成蚓/ m2，大平二號(hào)種蚓1800-3200條/ m2 ;
步驟2:蚯蚓的養(yǎng)殖:蚯蚓投放后，對(duì)于輕度污染的土壤，養(yǎng)殖回收時(shí)間為2個(gè)半月至3個(gè)半月；對(duì)于中度污染的土壤，回收時(shí)間大約為I個(gè)半月至2個(gè)半月；對(duì)于重度污染的土壤，回收時(shí)間大約為半個(gè)月至I個(gè)半月；
步驟3:可滲透反應(yīng)墻(PRB)的安置:在地下安置活性材料墻體，將受污染地塊劃分不同的治理區(qū)塊，使得受污染地下水流經(jīng)多層反應(yīng)墻，得到多次分層處理；所述活性材料采用天然礦物吸附材料如沸石、活性炭以及黏土礦物等，形成可圍繞地下水污染范圍的連續(xù)式墻體；
步驟4:蚯蚓回收利用:根據(jù)步驟2所估算的養(yǎng)殖時(shí)間，結(jié)合蚯蚓存活的實(shí)際情況，進(jìn)行回收；所回收的蚯蚓用于提煉金屬硫蛋白(MT)，禁止作為飼料使用，避免污染物通過該途徑進(jìn)入生物圈。
[0007]本發(fā)明利用以下基本原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤與地下水污染的處理。[0008]1、土壤生物(如蚯蚓等)處理受污染土壤的機(jī)理。
[0009](I)去除土壤中的有機(jī)污染物并改良土壤。蚯蚓是生活在土壤中的一種環(huán)節(jié)生物，由于生命活動(dòng)的需要不斷地吞食含有有機(jī)物質(zhì)的土壤，其體內(nèi)分泌出大量的蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、轉(zhuǎn)化酶以及氧化酶等；同時(shí)土壤和有機(jī)物通過蚯蚓消化道的吞食、混合、機(jī)械研磨、生物化學(xué)分解和轉(zhuǎn)化等作用，生成“蚓糞”(Casting)，對(duì)改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥效具有極為重要的作用。
[0010](2)去除土壤中的重金屬污染物并合成金屬硫蛋白(MT)。蚯蚓具有富集重金屬與抗重金屬的能力，且其對(duì)重金屬的抗性可通過與重金屬的逐漸接觸而提高。蚯蚓接觸重金屬后將在體內(nèi)合成金屬硫蛋白(MT)。
[0011]尤其重要的是，鎘(Cd)是我國(guó)土壤與地下水中常見的重金屬污染物，但卻對(duì)土壤生物如蚯蚓等合成金屬硫蛋白有非常強(qiáng)的誘導(dǎo)作用。實(shí)踐表明，無論是單一還是復(fù)合污染，鎘(Cd)都明顯誘導(dǎo)了蚯蚓金屬硫蛋白(MT)的合成，隨著鎘(Cd)脅迫濃度和時(shí)間的增加，蚯蚓金屬硫蛋白(MT)的含量均顯著上升。
[0012]其中，金屬硫蛋白(MT)是一類有生物活性的非酶蛋白質(zhì)，具有清除體內(nèi)自由基、提高人體免疫力、抵抗重金屬中毒、排鉛補(bǔ)鋅、抗輻射、延緩衰老、美容護(hù)膚等多種生物學(xué)功能，廣泛用于醫(yī)藥、保健食品、生物環(huán)保等領(lǐng)域，有著極為廣闊的市場(chǎng)前景。
[0013]2、可滲透反應(yīng)墻(PRB)去除地下水污染的原理。
[0014]可滲透反應(yīng)墻(PRB)，又稱為可滲透反應(yīng)格柵，是指在地下安置活性材料墻體以便攔截污染羽狀體，使污染羽狀體通過 反應(yīng)介質(zhì)后，其污染物能轉(zhuǎn)化為環(huán)境接受的另一種形式，從而實(shí)現(xiàn)使污染物濃度達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)(美國(guó)環(huán)保署標(biāo)準(zhǔn)定義)?？蓾B透反應(yīng)墻(PRB)主要由透水的反應(yīng)介質(zhì)組成，它通常置于地下水污染羽狀體的下游，與地下水流相垂直。污染物去除機(jī)理包括生物和非生物兩種，污染地下水在自身水力梯度作用下通過PRB時(shí)，產(chǎn)生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應(yīng)，使水中污染物得以去除，在PRB下游流出處理后的凈化水。此法可去除地下水溶解的有機(jī)物、金屬、放射性物質(zhì)以及其他的污染物質(zhì)。
[0015]3、特殊的可滲透反應(yīng)墻(PRB)與蚯蚓回收技術(shù)。
[0016]由于我國(guó)土壤與地下水污染較為嚴(yán)重，單一受污染地塊面積較大，且常伴隨著地下水污染。在采用土壤生物如蚯蚓進(jìn)行處理時(shí)，如地塊面積過大，生物活動(dòng)不受限制，則對(duì)土壤生物的投放、養(yǎng)殖與回收造成一定的難度；同時(shí)，土壤生物難以處理地下水污染，故需要協(xié)同采取其他的地下水處理措施，并對(duì)蚯蚓養(yǎng)殖區(qū)域進(jìn)行分割，防止蚯蚓逃跑并方便回收。采用可滲透反應(yīng)墻(PRB)并加以改進(jìn)，可以達(dá)到上述目的。
[0017]本技術(shù)采用的蚯蚓回收工藝的特色是:采用特制的蚯蚓回收“引誘劑”。
[0018]本技術(shù)采用的可滲透反應(yīng)墻(PRB)有如下特色:
根據(jù)土壤與地下水的污染以及土壤生物的情況，用可滲透反應(yīng)墻將受污染地塊劃分不同的治理區(qū)塊，使得受污染地下水流經(jīng)多層反應(yīng)墻，得到多次分層處理，提高處理的質(zhì)量。
[0019]在上述劃分的同時(shí)，也將土壤生物如蚯蚓的養(yǎng)殖區(qū)域分割成了適宜的小區(qū)域，便于投放、養(yǎng)殖、回收。
[0020]根據(jù)實(shí)際情況，通過計(jì)算增加可滲透反應(yīng)墻(PRB)地上部分高度。防止蚯蚓的活動(dòng)超出養(yǎng)殖區(qū)域，防止土壤生物泛濫，降低環(huán)境負(fù)荷，避免二次生物污染。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)生物化學(xué)與土壤生態(tài)學(xué)的原理，采用土壤生物如蚯蚓等處理土壤中的污染物，協(xié)同采用改進(jìn)后的可滲透反應(yīng)墻(Permeable Reactive Barrier, PRB)處理地下水并形成區(qū)塊性土壤生物養(yǎng)殖區(qū)，達(dá)到去除土壤與地下水中污染物以及實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
[0022]具體的優(yōu)點(diǎn)有:
①適用范圍廣:既可以處理土壤與地下水中的重金屬污染，又可以處理有機(jī)物污染。
[0023]②有效增加土壤尤其是耕地的肥力，恢復(fù)其使用功能。
[0024]③不投放外來微生物菌種，避免二次生物污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0025]④不需要培育新物種，縮短處理時(shí)間，降低成本。
[0026]⑤土壤生物進(jìn)行回收利用，蚯蚓所合成的金屬硫蛋白有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
[0027]⑥利用可滲透反應(yīng)墻劃分治理區(qū)域，有效提高了地下水處理質(zhì)量。
[0028]⑦利用可滲透反應(yīng)墻劃分治理區(qū)域，有利于土壤生物的投放、養(yǎng)殖、回收。
[0029]⑧本技術(shù)特別適用于受重金屬鎘(Cd)污染的耕地及地下水。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0031]一種利用土壤生物與可滲透`反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法，包括以下步驟:
步驟1:蚯蚓數(shù)量的確定及投放:根據(jù)土壤中污染物的種類、形態(tài)、濃度，選擇性投放生產(chǎn)蚓幼蚓、環(huán)毛蚓或大平二號(hào)種蚓等；其投放密度為:生產(chǎn)蚓幼蚓9000-32000條/ Iif，環(huán)毛蚓800-1700條成蚓/ m2，大平二號(hào)種蚓1800-3200條/ m2 ;
步驟2:蚯蚓的養(yǎng)殖:蚯蚓投放后，對(duì)于輕度污染的土壤，養(yǎng)殖回收時(shí)間為2個(gè)半月至3個(gè)半月；對(duì)于中度污染的土壤，回收時(shí)間大約為I個(gè)半月至2個(gè)半月；對(duì)于重度污染的土壤，回收時(shí)間大約為半個(gè)月至I個(gè)半月；土壤污染程度的判定，依據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(技術(shù)導(dǎo)則)以及相應(yīng)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]步驟3:可滲透反應(yīng)墻(PRB)的安置:在地下安置活性材料墻體，將受污染地塊劃分不同的治理區(qū)塊，使得受污染地下水流經(jīng)多層反應(yīng)墻，得到多次分層處理；所述活性材料采用天然礦物吸附材料如沸石、活性炭以及黏土礦物等，形成可圍繞地下水污染范圍的連續(xù)式墻體；
步驟4:蚯蚓回收利用:根據(jù)步驟2所估算的養(yǎng)殖時(shí)間，結(jié)合蚯蚓存活的實(shí)際情況，進(jìn)行回收；所回收的蚯蚓用于提煉金屬硫蛋白(MT)，禁止作為飼料使用，避免污染物通過該途徑進(jìn)入生物圈。
[0033]本發(fā)明方法的突出特色是:①土壤生物所處理的重金屬將在土壤生物體內(nèi)合成金屬硫蛋白(Metal1thionein, MT),在化妝品、保健品和新醫(yī)藥領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，市場(chǎng)潛力巨大；②將對(duì)土壤生物如蚯蚓等進(jìn)行回收，保持地塊的生物平衡，降低環(huán)境負(fù)荷，避免環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；③形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)，地塊權(quán)益擁有者將可依靠養(yǎng)殖土壤生物如蚯蚓等取得經(jīng)濟(jì)收入，充分解決土壤及地下水污染修復(fù)過程中存在的諸多社會(huì)問題；④蚯蚓對(duì)增長(zhǎng)土壤肥力有重要作用協(xié)同改進(jìn)后的可滲透反應(yīng)墻(PRB)技術(shù)，劃分治理區(qū)域暨養(yǎng)殖區(qū)域，不僅可以處理地下水污染，還有利于土壤生物如蚯蚓的投放、養(yǎng)殖與回收。[0034]最后應(yīng)說明的是:上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)，仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種利用土壤生物與可滲透反應(yīng)墻協(xié)同處理土壤與地下水污染的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:蚯蚓數(shù)量的確定及投放:根據(jù)土壤中污染物的種類、形態(tài)、濃度，選擇性投放生產(chǎn)蚓幼蚓、環(huán)毛蚓或大平二號(hào)種蚓；其投放密度為:生產(chǎn)蚓幼蚓9000-32000條/ Iif，環(huán)毛蚓800-1700條成蚓/ m2，大平二號(hào)種蚓1800-3200條/ m2 ; 步驟2:蚯蚓的養(yǎng)殖:蚯蚓投放后，對(duì)于輕度污染的土壤，養(yǎng)殖回收時(shí)間為2個(gè)半月至3個(gè)半月；對(duì)于中度污染的土壤，回收時(shí)間大約為I個(gè)半月至2個(gè)半月；對(duì)于重度污染的土壤，回收時(shí)間大約為半個(gè)月至I個(gè)半月； 步驟3:可滲透反應(yīng)墻的安置:在地下安置活性材料墻體，將受污染地塊劃分不同的治理區(qū)塊，使得受污染地下水流經(jīng)多層反應(yīng)墻，得到多次分層處理；所述活性材料采用天然礦物吸附材料如沸石、活性炭以及黏土礦物等，形成可圍繞地下水污染范圍的連續(xù)式墻體；步驟4:蚯蚓回收利用:根據(jù)步驟2所估算的養(yǎng)殖時(shí)間，結(jié)合蚯蚓存活的實(shí)際情況，進(jìn)行回收；所回收的蚯蚓用于提煉金屬硫蛋白，禁止作為飼料使用，避免污染物通過該途徑進(jìn)入生物圈 。
【文檔編號(hào)】C02F3/00GK103864202SQ201410101914
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】周永峰, 周明 申請(qǐng)人:上海青鵬冶金工程技術(shù)有限公司