[发明专利]一种去除地下潜流污染的生态阻隔柱及方法

说明书

技术领域

本发明属于面源污染控制技术领域，特别涉及一种去除地下潜流污染的生态阻隔柱及方法。

背景技术

绿地和农田中的施肥、喷洒农药等过程可能导致土壤中残留氮、磷等富营养化物质和有害有机污染物，随着降雨或灌溉过程的发生，这些污染物随着地表径流和土壤潜流最终进入周边水体，造成面源污染（或称非点源污染）。目前，随着水环境污染防治工作的深入开展，在工业废水、生活污水排放等点源污染逐步得到有效控制的前提和基础上，面源污染的严重性越来越突出。开展城市面源污染控制，对于水环境质量的改善和水生态环境的保护具有十分重要的意义。

面源污染具有排放时间地点随机性大、排放途径及排放量不明确等特点，同时，易于受到降雨特征、灌溉方式、大气污染状况等多种因素的影响，因此，对其进行控制的难度较大。在目前已有的面源污染控制技术方法中，大部分针对地表径流造成的面源污染进行控制和防范。但是，对于透水性较好的绿地和农田而言，在降雨和灌溉过程发生后，很快会形成地下潜流，地表污染物被冲刷、渗透，进而导致地下潜流污染。因此，对于透水性较好的地表而言，对地下潜流污染进行控制，是削减面源污染进而改善水环境质量的必要和有效途径，但相关污染控制技术方法仍较少见报导。

已有研究表明，绿地和农田中形成的面源污染物主要包括以氨氮、硝态氮和磷酸盐为代表的氮磷营养物和以杀虫剂、除草剂为代表的有机污染物等。利用高容量吸附填料，可以有效地去除包括氨氮、磷酸盐和有机物在内的多种污染物。但若要有效地解决水体富营养化问题，还需要对同样至关重要的硝态氮进行控制，不能仅依赖填料吸附作用，还需要加强生物反硝化作用将硝态氮转化为氮气。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种去除地下潜流污染的生态阻隔柱及方法，将可降解有机缓释碳源材料制成带透孔的外框，内部根据污染物处理要求填充不同配比的高容量吸附填料，综合利用生物反硝化与物理化学吸附作用，实现对氮磷营养物和有机污染物的有效去除，为解决绿地、农田伴随降雨、灌溉过程引起的地下潜流污染问题提供新的途径，在面源污染控制领域具有广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种去除地下潜流污染的生态阻隔柱，包括缓释碳源材料1组成的柱形外框，以及布置于所述柱形外框中的吸附填料2。

所述柱形外框两端封闭，侧面为均匀的网格透孔。

所述柱形外框的直径为10～50cm，长度为50～150cm，网格透孔孔径为0.5～5cm。

所述缓释碳源材料1为聚己内酯（PCL）或聚羟基脂肪酸酯（PHA）。

所述吸附填料2为生物炭、活性炭或沸石。

利用所述生态阻隔柱去除地下潜流污染的方法，包括如下步骤：

（1）调查地下潜流污染修复的目的场地，获取场地范围、面积；污染物类型、浓度；以及地下潜流水文地质特征；

（2）根据步骤（1）所获取信息，采用离散布局布置所述生态阻隔柱，生态阻隔柱的行列间距为30～200cm；

（3）于目标场地按照布局方式和行列间距进行机械或人工打孔，孔径等于生态阻隔柱直径，孔深由地下潜流深度确定，孔底位于地下潜流深度以下20～50cm，并使生态阻隔柱在接近地表处预留10cm以上的保护高度；

（4）将生态阻隔柱埋入场地孔中，采用原土进行回填覆盖。

当在地下潜流中氮（特别是硝态氮）浓度高于20mg/L的情况下用聚己内酯（PCL），在氮浓度低于20mg/L且预算有限的情况下可采用聚羟基脂肪酸酯（PHA），这是由于PCL比PHA反应速率快，但成本更高。

生物炭/活性炭/沸石以及配比根据待去除污染物的类型、浓度、处理要求和预算确定，活性炭可高效吸附有机物、磷，沸石可高效吸附氨氮，但活性炭和沸石成本均较高；生物炭可一定程度的吸附有机物、磷、氨氮，且具有改善土壤活性的功效，生物炭成本低廉。

柱外框的直径根据生态阻隔柱内的填料配比情况确定，填料中活性炭比例高于1/2时，直径10～20cm，填料中粒径较大的沸石、生物炭所占比例高于1/2时，直径20～50cm；根据地下潜流埋深确定柱的长度，埋深1m以下时，阻隔柱长度50～100cm，埋深1m以上时，阻隔柱长度100～150cm；

生态阻隔柱可采用三角形交替布局，根据待修复场地范围和污染去除要求确定间距，当待修复场地长度超过500m、污染物除去率要求为80%～90%时，布局间距为100～200cm；当待修复场地长度小于500m、污染物去除率要求大于90%时，布局间距为30～100cm。