專利名稱：污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下水污染防治技術(shù)，特別涉及一種用于污染場(chǎng)地防治地下水污染和修復(fù)包氣帶土壤的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)的不斷發(fā)展，人為因素造成的各種污染也不斷加劇。工廠排出的重金屬、放射性物質(zhì)以及垃圾填埋場(chǎng)的滲出液時(shí)刻威脅著包氣帶土壤和地下水。包氣帶是指地面以下潛水面以上的地帶。包氣帶土壤和地下水污染被稱作“看不見的污染”。當(dāng)前，我國(guó)土壤和地下水污染日趨嚴(yán)重，包氣帶土壤和地下水均受到不同程度的污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。土壤污染造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累，并通過食物鏈進(jìn)入人體，引發(fā)各種疾病，最終危害人體健康。 經(jīng)過近十多年來全球范圍的研究與應(yīng)用，包括生物修復(fù)、物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)及其聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的污染土壤修復(fù)技術(shù)體系已經(jīng)形成，但是仍然存在很多問題，例如成本較大，工程應(yīng)用困難，二次污染嚴(yán)重等等。地下水和包氣帶土壤污染具有不可逆性，因此，污染應(yīng)該以防為主，防治結(jié)合。研究出針對(duì)工廠、廢棄物處理場(chǎng)的地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)的方法對(duì)地下水保護(hù)和土壤修復(fù)都具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種針對(duì)工廠、廢棄物處理場(chǎng)等污染場(chǎng)地的地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，其特征在于
步驟一、在污染場(chǎng)地下部地下水含水層上方，自下而上鋪上亞粘性土層、粘性土層，形成具有隔水層效果的毛細(xì)屏障；
步驟二、在污染場(chǎng)地的上方和下方各挖一條溝壕，分別為上游溝壕、下游溝壕，溝壕深度直達(dá)毛細(xì)屏障上方，溝壕呈弧形設(shè)置，且溝壕長(zhǎng)度大于污染場(chǎng)地的寬度，呈環(huán)抱形分布在污染場(chǎng)地兩端；
步驟三、上游溝壕和下游溝壕底部和非靠近污染場(chǎng)地的三面用混凝土進(jìn)行防漏處理，僅有靠近污染場(chǎng)地的一面不做任何處理；
步驟四、在污染場(chǎng)地的土壤表層自下而上鋪上亞粘性土層、粘性土層，形成毛細(xì)屏障頂蓋，在土壤表層安置排水管道，排水管道位于毛細(xì)屏障頂蓋上方；排水管道連接到雨水凈化處理設(shè)備，凈化過的雨水一部分通過雨水利用管道進(jìn)行利用，一部分排入污染場(chǎng)地上方的上游溝壕；
步驟五、污染場(chǎng)地上方的上游溝壕上開設(shè)一條排水管道，用于將多余的水排出；
步驟六、污染場(chǎng)地下方的下游溝壕通過廢水抽水管道與污水處理設(shè)備相連，用于處理下游溝壕排出的廢水和污染場(chǎng)地直接排出的廢水。
更進(jìn)一步的方案是步驟二中，所述污染場(chǎng)地的上方是地勢(shì)較高的一方，所述污染場(chǎng)地的下方是地勢(shì)較低、地表水匯集的一方。更進(jìn)一步的方案是由于步驟一的工作量非常大，而且要提前進(jìn)行鋪設(shè)。因此比較優(yōu)化的一個(gè)方案是如果污染場(chǎng)地的地下有5米以上厚度的粘性土隔水層，就可以省略步驟一。本發(fā)明的原理是根據(jù)試驗(yàn)得到的兩點(diǎn)結(jié)論(1)在沒有降雨入滲情況下，污染物在包氣帶土壤的運(yùn)移速度很慢；(2)潛水面上部分布有一層支持毛細(xì)水帶，其高度可以達(dá)到2— 3m，支持毛細(xì)水帶會(huì)產(chǎn)生橫向滲流作用，在沒有降雨入滲條件下，污染物到達(dá)支持毛細(xì)水帶后會(huì)發(fā)生橫向滲流，在垂向上只能發(fā)生橫向彌散，其作用很微弱和克努森擴(kuò)散的強(qiáng)度相近，在一定水力梯度下很難進(jìn)入潛水面，從而污染地下水。
本發(fā)明利用以上兩點(diǎn)結(jié)論，通過設(shè)置地面排水管道和毛細(xì)屏障頂蓋，阻止降雨入滲。在此基礎(chǔ)上，在污染場(chǎng)地下部設(shè)置隔水層，阻止污染物入滲從而污染地下水。最后，在污染場(chǎng)地兩端開設(shè)溝壕，由于兩個(gè)溝壕水面存在高度差，位于上方的溝壕水面高于位于下方的溝壕水面，雨水進(jìn)入溝壕在兩端形成一定的水力梯度，產(chǎn)生一個(gè)橫向的流動(dòng)，當(dāng)?shù)撞糠e水后，便會(huì)形成穩(wěn)定的支持毛細(xì)水帶，土壤中的污染物在支持毛細(xì)水帶和飽水帶的橫向運(yùn)移作用下向另一端溝壕運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可以防止污染物的垂向擴(kuò)散污染地下水，以便可以進(jìn)行集中污水處理。本發(fā)明既可以防止污染物污染地下水，同時(shí)也可以對(duì)包氣帶污染土壤進(jìn)行淋洗修復(fù)，并且可以達(dá)到雨水利用的效果。為了降低成本，在工廠選址時(shí)可以選擇下部有天然隔水層的地質(zhì)環(huán)境。本發(fā)明具有防治時(shí)間長(zhǎng)、污染防治效果好、相對(duì)成本低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明至少具有如下的有益效果1.本發(fā)明可以應(yīng)用到污染場(chǎng)地較小的工廠、污染物處理場(chǎng)，可以長(zhǎng)期的防治土壤和地下水污染，防治效果好、相對(duì)成本低。2.本發(fā)明能夠淋洗修復(fù)土壤，避免因淋洗劑殘留而導(dǎo)致的土壤二次污染問題。3.本發(fā)明可以達(dá)到雨水利用的效果。


圖I為本發(fā)明污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法的平面示意圖。圖中1-工廠區(qū)，2-粘性土層，3-亞粘性土層，4-上游溝壕，5-下游溝壕，6-亞粘性土層，7-粘性土層，8-排水管道，9-雨水凈化設(shè)備，10-雨水利用管道，11-排水管道，12-廢水抽水管道，13-污水處理設(shè)備，14-支持毛細(xì)水帶，15-地下水含水層，16-飽水帶。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，以工廠區(qū)作為污染場(chǎng)地為例子，具體闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。如附圖1、2所示，本發(fā)明公開了一種污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，具體為
步驟一、在工廠區(qū)I下部地下水含水層15上方，自下而上鋪上亞粘性土層3、粘性土層2，從而形成具有隔水層效果的毛細(xì)屏障；
步驟二、在工廠區(qū)I的上方和下方各挖一條溝壕，分別為上游溝壕4、下游溝壕5，直達(dá)毛細(xì)屏障上方，溝壕呈弧形設(shè)置，且溝壕長(zhǎng)度大于工廠區(qū)I的寬度，呈環(huán)抱形分布在工廠區(qū)兩端；
步驟三、上游溝壕4和下游溝壕5底部和非靠近工廠區(qū)的三面用混凝土進(jìn)行防漏處理，僅有靠近工廠或廢棄物處理場(chǎng)的一面不做任何處理；
步驟四、在工廠或廢棄物處理場(chǎng)的土壤表層自下而上鋪上亞粘性土層6、粘性土層7，形成毛細(xì)屏障頂蓋，毛細(xì)屏障頂蓋在此具有阻止降雨入滲的效果；在土壤表層開挖安置排水管道8，排水管道位于毛細(xì)屏障頂蓋上方；排水管道連接到雨水凈化處理設(shè)備9，將凈化過的雨水一部分通過雨水利用管道10輸入工廠用于生產(chǎn)，一部分排入工廠區(qū)上方的上游溝壕4 ；
步驟五、工廠區(qū)上方的上游溝壕4上開設(shè)一條排水管道11，用于將多余的水排泄到溝 渠、河流或者直接補(bǔ)給地下水；
步驟六、工廠區(qū)下方的下游溝壕5通過廢水抽水管道12與污水處理設(shè)備13相連，用于處理下游溝壕5排出的廢水和工廠區(qū)直接排出的廢水。本發(fā)明通過設(shè)置地面排水管道和毛細(xì)屏障頂蓋，阻止降雨入滲。在此基礎(chǔ)上，在污染場(chǎng)地下部設(shè)置毛細(xì)屏障，阻止污染物入滲從而污染地下水。在污染場(chǎng)地兩端開設(shè)溝壕，由于兩個(gè)溝壕水面存在高度差，且雨水先排入上游溝壕，使得上游溝壕內(nèi)水面高于下游溝壕水面，雨水在兩個(gè)溝壕之間形成一定的水力梯度，產(chǎn)生一個(gè)橫向的流動(dòng)，底部積水后，在毛細(xì)屏障上方形成飽水帶16，飽水帶16上方會(huì)形成穩(wěn)定的支持毛細(xì)水帶14，土壤中的污染物在支持毛細(xì)水帶和飽水帶的橫向運(yùn)移作用下向下游溝壕運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可以防止污染物的垂向擴(kuò)散污染地下水，以便可以進(jìn)行集中污水處理。
權(quán)利要求
1.一種污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，其特征在于 步驟一、在污染場(chǎng)地下部地下水含水層上方，自下而上鋪上亞粘性土層、粘性土層，形成具有隔水層效果的毛細(xì)屏障； 步驟二、在污染場(chǎng)地的上方和下方各挖一條溝壕，分別為上游溝壕、下游溝壕，溝壕深度直達(dá)毛細(xì)屏障上方，溝壕呈弧形設(shè)置，且溝壕長(zhǎng)度大于污染場(chǎng)地的寬度，呈環(huán)抱形分布在污染場(chǎng)地兩端； 步驟三、上游溝壕和下游溝壕底部和非靠近污染場(chǎng)地的三面用混凝土進(jìn)行防漏處理，僅有靠近污染場(chǎng)地的一面不做任何處理； 步驟四、在污染場(chǎng)地的土壤表層自下而上鋪上亞粘性土層、粘性土層，形成毛細(xì)屏障頂蓋，在土壤表層安置排水管道，排水管道位于毛細(xì)屏障頂蓋上方；排水管道連接到雨水凈化處理設(shè)備，凈化過的雨水一部分通過雨水利用管道進(jìn)行利用，一部分排入污染場(chǎng)地上方的上游溝壕； 步驟五、污染場(chǎng)地上方的上游溝壕上開設(shè)一條排水管道，用于將多余的水排出； 步驟六、污染場(chǎng)地下方的下游溝壕通過廢水抽水管道與污水處理設(shè)備相連，用于處理下游溝壕排出的廢水和污染場(chǎng)地直接排出的廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，其特征在于步驟二中，所述污染場(chǎng)地的上方是地勢(shì)較高的一方，所述污染場(chǎng)地的下方是地勢(shì)較低、地表水匯集的一方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，其特征在于如果污染場(chǎng)地的地下有5米以上厚度的粘性土隔水層，就可以省略步驟一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污染場(chǎng)地地下水污染防治與包氣帶土壤修復(fù)方法，包括在污染場(chǎng)地下部地下水含水層上方，鋪設(shè)形成毛細(xì)屏障；在污染場(chǎng)地的上方和下方各挖一條溝壕；對(duì)溝壕的處理；在污染場(chǎng)地的土壤表層鋪設(shè)形成毛細(xì)屏障頂蓋，在土壤表層安置排水管道，排水管道位于毛細(xì)屏障頂蓋上方；排水管道連接到雨水凈化處理設(shè)備；下游溝壕通過廢水抽水管道與污水處理設(shè)備相連。本發(fā)明既可以防止污染物污染地下水，同時(shí)也可以對(duì)包氣帶污染土壤進(jìn)行淋洗修復(fù)，并且可以達(dá)到雨水利用的效果。為了降低成本，在工廠選址時(shí)可以選擇下部有天然隔水層的地質(zhì)環(huán)境。本發(fā)明具有防治時(shí)間長(zhǎng)、污染防治效果好、相對(duì)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102744249SQ201210228280
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者萬軍偉, 和澤康, 張亞男, 張長(zhǎng)城, 彭浩, 李仲夏, 沈丹萍, 王志強(qiáng), 王珺瑜, 范奇, 袁超, 裴超, 金子琪 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)