一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置

摘要

本实用新型公开了一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，包括由上至下依次设置的降雨模拟器、淋滤柱和淋滤液收集器，降雨模拟器与输送泵连接，淋滤柱内由上至下依次设置上石英砂层、上层污染土壤修复后的砖体土层、下层污染土壤修复后的砖体土层、上层无污染土层、下层无污染土层和下石英砂层，淋滤柱两侧各设有分别与上述四层土层相对应四个采样口，一侧的四个采样口用于采集水样，另一侧的四个采样口用于测定pH、温度、含水率和电导率，淋滤柱底部设有出水口，淋滤液收集器位于出水口下方。本实用新型能够实现重金属污染土壤修复后建材化再利用的风险评估，为重金属污染土壤修复后建材化再利用的安全性提供依据。

说明书

技术领域

本实用新型涉及污染土壤再利用风险评估技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，许多工业企业从城市中心逐渐向郊区搬迁，遗留下大量的重金属污染场地。随着城镇化的快速推进，城市土地资源紧缺，这些污染场地亟需快速修复治理后被开发利用。目前，许多污染土壤修复技术得到实践应用，如土壤淋洗技术、稳定/固化技术、生物修复技术等。其中，高温固化技术因其经济性、可操作性和有效性等优势成为一种可行且有前景的技术。

高温固化技术修复治理污染土壤，并制成的砖体等路基材料被再利用，已成为解决土壤资源短缺的有效途径。然而，污染土壤修复后作为路基等建材再利用时，在长期的雨水淋滤与阳光照射等作用下，其中已被固定的毒害元素极可能再次活化释放。在再利用过程中，对于这些路基材料中重金属的稳定性和时效性，目前相关的研究较少，缺乏相应的评估装置和技术方法。因此，如何科学准确地评价污染土壤修复后作为砖体等再利用的建材中的原本稳定的重金属的释放潜力与环境风险显得极为重要。

针对这一科学问题，亟须提供一种重金属污染土壤修复后建材化再利用风险评估试验装置，以实现重金属污染土壤修复后建材化再利用安全性的风险评估。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现重金属污染土壤修复后建材化再利用的风险评估，为重金属污染土壤修复后建材化再利用的安全性提供依据。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，包括由上至下依次设置的降雨模拟器、淋滤柱和淋滤液收集器，所述降雨模拟器与输送泵连接，所述输送泵用于将淋滤液输送至所述降雨模拟器进行降雨的模拟，所述淋滤柱内由上至下依次设置上石英砂层、上层污染土壤修复后的砖体土层、下层污染土壤修复后的砖体土层、上层无污染土层、下层无污染土层和下石英砂层，所述淋滤柱两侧各设有四个采样口，同侧的四个所述采样口分别与所述上层污染土壤修复后的砖体土层、所述下层污染土壤修复后的砖体土层、所述上层无污染土层和所述下层无污染土层相对应，一侧的四个所述采样口用于采集水样，另一侧的四个所述采样口用于测定pH、温度、含水率和电导率，所述淋滤柱底部设有出水口，所述淋滤液收集器位于所述出水口下方，用于收集从所述出水口流出的淋滤液。

优选地，所述下石英砂层与所述下层无污染土层之间通过快速滤纸隔开。

优选地，所述快速滤纸的直径为18cm。

优选地，所述降雨模拟器安装于支撑架上。

优选地，所述输送泵为蠕动泵。

优选地，所述上石英砂层和所述下石英砂层的层高均为3cm。

优选地，所述上层污染土壤修复后的砖体土层、所述下层污染土壤修复后的砖体土层、所述上层无污染土层和所述下层无污染土层的层高均为15cm。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，通过模拟自然条件下的降雨淋滤效果，实现重金属污染土壤修复后建材化再利用的风险评估，为重金属污染土壤修复后建材化再利用的安全性提供依据，操作维护简单、成本较低，适用于大多数步道砖体等建材化再利用的风险评估，适用范围较广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置的结构示意图；

图2为实施例中酸雨条件(pH＝3.0)下四层土柱中Zn和Cr的地下水风险图；

图3为实施例中正常降雨条件(pH＝6.5)下四层土柱中Zn和Cr的地下水风险图；

图4为实施例中降雨模拟器的俯视结构示意图。

图中：1-降雨模拟器、2-淋滤柱、3-淋滤液收集器、4-输送泵、5-上石英砂层、6-上层污染土壤修复后的砖体土层、7-下层污染土壤修复后的砖体土层、8-上层无污染土层、9-下层无污染土层、10-下石英砂层、11-采样口、12-出水口、13-快速滤纸、14-支撑架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，以解决现有技术存在的问题，实现重金属污染土壤修复后建材化再利用的风险评估，为重金属污染土壤修复后建材化再利用的安全性提供依据。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-图4所示，本实施例提供一种重金属污染土壤修复后再利用风险评估试验装置，包括由上至下依次设置的降雨模拟器1、淋滤柱2和淋滤液收集器3，降雨模拟器1与输送泵4连接，输送泵4用于将淋滤液输送至降雨模拟器1进行降雨的模拟，淋滤柱2内由上至下依次设置上石英砂层5、上层污染土壤修复后的砖体土层6(改进型砖土)、下层污染土壤修复后的砖体土层7(改进型砖土)、上层无污染土层8、下层无污染土层9和下石英砂层10，淋滤柱2两侧各设有四个采样口11，同侧的四个采样口11分别与上层污染土壤修复后的砖体土层6、下层污染土壤修复后的砖体土层7、上层无污染土层8和下层无污染土层9相对应，一侧的四个采样口11用于采集水样，另一侧的四个采样口11用于测定pH、温度、含水率和电导率，淋滤柱2底部设有出水口12，淋滤液收集器3位于出水口12下方，用于收集从出水口12流出的淋滤液。

本装置通过模拟自然条件下的降雨淋滤效果，定期采集渗滤液，检测渗滤液污染物浓度和监测土层含水率、土壤孔隙水的pH、温度和电导率等参数，参照《建设用地土壤污染风险评估技术导则(HJ25.3—2019)》中提供的相关参数和计算模型评估重金属污染土壤修复后建材化再利用风险，从而实现了重金属污染土壤修复后建材化再利用的风险评估，为重金属污染土壤修复后建材化再利用的安全性提供依据，并且操作维护简单、成本较低，适用于大多数步道砖体等建材化再利用的风险评估，适用范围较广。

本实施例中，下石英砂层10与下层无污染土层9之间通过快速滤纸13隔开，保证淋滤液能够快速均匀地渗透，并避免土层随水流流至下石英砂层10中。

本实施例中，快速滤纸13的直径为18cm。试验过程中，根据不同尺寸的淋滤柱2选择不同直径的快速滤纸13。

本实施例中，降雨模拟器1安装于支撑架14上，由支撑架14进行支撑，将降雨模拟器1置于淋滤柱2上方。

本实施例中，输送泵4为蠕动泵，通过蠕动泵将淋滤液输送至降雨模拟器1。

本实施例中，上石英砂层5和下石英砂层10的层高均为3cm。在其他实施例中，也可设置其他高度的层高。

本实施例中，上层污染土壤修复后的砖体土层6、下层污染土壤修复后的砖体土层7、上层无污染土层8和下层无污染土层9的层高均为15cm。在其他实施例中，也可设置其他高度的层高。

利用本试验装置进行重金属污染土壤修复后建材化再利用风险评估的方法，具体步骤如下：

(1)将污染土壤修复后的砖体土(改进型砖土)、无污染土、石英砂、滤纸(快速滤纸13)按要求填入淋滤柱2；

(2)配制淋滤液，通过蠕动泵将淋滤液输送到降雨模拟器1，进行降雨的模拟；

(3)通过定期采集渗滤液和检测渗滤液中重金属污染物浓度、监测土层含水率、土壤孔隙水的pH、温度和电导率等参数；

(4)参照《建设用地土壤污染风险评估技术导则(HJ25.3—2019)》中提供的相关参数和计算模型评估重金属污染土壤修复后建材化再利用风险。

步骤(3)中，污染物浓度优选通过电感耦合等离子体发射光谱仪测定。所述重金属优选为铜、锌、铅、镉、镍和铬中的至少一种。

本实施例中的修复土为高温固化土，重金属为Cr和Zn；无污染土采自广州郊区，为均质红土。分两种降雨条件：酸雨(pH＝3.0)和正常降雨(pH＝6.5)。时间周期为：84d。

本实施例中重金属污染土壤修复后建材化再利用风险评估结果如图2-图3所示，图2是酸雨条件(pH＝3.0)下四层土柱中Zn和Cr的地下水风险图；图3是正常降雨条件(pH＝6.5)下四层土柱中Zn和Cr的地下水风险图。其中，RS1和RS2分别表示上层和下层污染土壤修复后的砖体土层，CS1和CS2分别表示上层和下层无污染土层。酸雨条件下(pH＝3.0)Zn和Cr的最大风险值分别为9.59E-07和8.23E-08，而正常降雨条件下(pH＝6.5)Zn和Cr的最大风险值分别为3.96E-07和4.78E-08。在本实例中，即使在15年后，修复土壤和无污染土壤的饮用地下水风险均处于安全水平(<10

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。