[发明专利]一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域的生态工程技术领域，具体涉及一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统及方法，该系统和方法主要用于拦截控制重金属污染区水土流失和重金属污染扩散，维护周边区域环境的生态安全。

背景技术

重金属污染区土壤既是采矿、冶炼等工业企业污染物的受体，也是周边区域的污染源，由降水带来的土壤侵蚀，尤其是暴雨期产生的水土流失会导致污染扩散，对周边区域土水环境带来危害。污染土壤中可溶性金属离子和化合物最终会进入水体，影响更大区域的生态安全。重金属污染治理工程实施会带来直接的污染，采用生态技术可以修复污染区植被与景观，但修复污染土壤需要的时间很长。

国内外近年来开发了系列控制农业面源污染的生态拦截技术，主要方法是构建含有不同植物种类的沟渠系统，用以拦截径流泥沙，利用植物、根系微生物和基质填料的综合作用滞留和去除氮、磷等面源污染物。国际上近期发展了用以处理污染水体的可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier)技术，其采用还原性强的化学反应介质，可去除多种重金属元素以及硝酸根、硫酸根等污染物。以上技术在农业面源污染控制和污染水体治理中取得一定成效，但应用于重金属污染扩散控制方面的事例甚少。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统及方法，主要用以控制重金属污染区污染的扩散，重点是阻截污染区水土流失、净化土壤渗漏液和径流、修复和增强污染区退化湿地功能。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统，所述土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统包括渗漏液与径流收集系统，通过水井与渗漏液与径流收集系统连接的渗漏液与径流处理系统；所述渗漏液与径流收集系统为构建于污染区边缘的暗沟，所述暗沟由下至上依次为石砾层、A吸附填料层和原土层，所述原土层上种植植物；所述渗漏液与径流处理系统由通过水井串联的第一级垂直潜流单元、第二级垂直潜流单元和第三级垂直潜流单元组成，每一级垂直潜流单元由下至上依次为石粒层、B吸附填料层和细沙层，所述细沙层上种植湿地植物。

其中，所述A吸附填料层为天然沸石；所述第一级垂直潜流单元中B吸附填料层为天然沸石和FeO；第二级垂直潜流单元中B吸附填料层为膨胀蛭石和硅藻土；第三级垂直潜流单元中B吸附填料层为水滑石和CaCO₃；所述原土层和细沙层上的植物选自如下植物：

先锋植物：商陆、黄荆条、铁扫帚、鬼针草冬茅、狗牙根、艾蒿、草木犀、白茅、斑地锦、野生大豆、律草、蒲公英、野葛、白背叶；

用材林植物：泡桐、栾树、任木、马尾松、苦楝、黄杨、海桐、香樟；

工业原料植物：盐肤木、构树、棕榈、枫香、芦苇、芦竹、龙须草、苎麻、香根草、野桐；

能源植物：乌桕、黄连木、白檀、光皮树、蓖麻、矮象草、芒属植物、杨树、能源柳；

景观植物：德国鸢尾、紫叶美人蕉、美人蕉、花叶芦竹、香蒲、香菇草、梭鱼草、旱伞草、千屈菜、黑三棱、东方香蒲、鸢尾、灯芯草、姜花、菖蒲、再力花、鸭趾草、山矾、六道木、夹竹桃、小叶女贞、木绣球、复羽叶栾树、杜英、千头柏、球核荚迷、金银花。

本发明还提供了一种适用于南方重金属污染区的土壤渗漏液与地表径流拦截净化方法，所述方法包括如下步骤：

（1）构建渗漏液与径流收集系统：在污染区边缘构建暗沟，暗沟底层铺设石砾，中层铺设吸附填料，表层覆盖原土，原土上配置不同的抗性植物形成抗污染植物群落带，即完成渗漏液与径流收集系统的构建；

（2）构建渗漏液与径流处理系统：在渗漏液与径流收集系统出水汇集处的水井后依次设置第一级垂直潜流单元，第二级垂直潜流单元和第三级垂直潜流单元，所述三级垂直潜流单元之间通过水井连通；每级垂直潜流单元底层铺设石粒，中层铺设吸附填料，表层铺设细沙，细沙上配置湿地植物，即完成渗漏液与径流处理系统的构建。

（3）运行与维护管理：步骤（1）构建的渗漏液与径流收集系统和（2）构建的渗漏液与径流处理系统组成土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统，土壤渗漏液与地表径流拦截净化系统建成后自然运行，人工维护管理系统中的植物和监测水质。