CN102225420B - 一种难降解氯代有机物污染土壤的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，采用了静态条垛堆制的方式对污染土壤进行修复，该方法主要包括场地整理、堆体构建和堆体调控，首先利用通过对场地的整理，配入一定量的土壤改良剂改良土壤；再利用防渗透膜、滴灌软管和上半部穿孔管构建一个相对可控的堆制环境；最后通过回灌、曝气等方式调节堆体状态，以达到厌氧-好氧交替堆制的效果。本发明修复方法具有可控性好、降解效率高、构建简单、修复成本低等特点，可适用于多种或复合难降解氯代有机物污染土壤的修复。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复技术领域，特别的涉及一种难降解氯代有机物污染土壤的现场修复方法
背景技术
难降解氯代有机化合物是一类典型的环境污染物，主要包括氯化苯、有机氯农药、多氯联苯和二噁英类等化合物。被列入《斯德哥尔摩公约》的12种全球优先控制污染物都为氯代有机物。这类物质通常具有低水溶性、高脂溶性的特征，极易在脂肪组织中进行生物蓄积，并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度，并具有致畸、致癌、致突变的“三致”性。由于氯代有机物化学结构和性质都极为稳定，对于自然条件下的生物降解、光降解和化学降解等都具有较强的抵抗能力。难降解氯代有机物的低水溶性以及极易吸附于细小颗粒的特性，其在土壤中积聚的量非常之大。通过食物链或其他途径，污染的土壤中的难降解氯代有机物严重威胁着人类的身体健康和生态安全。目前难降解氯代有机物污染土壤的修复技术存在一些的问题，并未找到合理有效，且成本低廉的修复手段。如中国发明专利申请201010248864.7中利用厌氧-好氧堆制法的修复多氯联苯污染土壤，其利用表面覆膜使堆体与外部产生一定隔绝，但未对水分进行有效的控制，且缺少防渗措施。另外该方法需要利用大型机械进行多次翻堆，其整个修复过程较为复杂，且修复中工程量较大、成本较高。
发明内容
本发明提供了一种利用静态的厌氧-好氧交替堆制法修复难降解氯代有机物污染的土壤的方法，该技术具有较好的修复效果，可适用于受多种或复合难降解氯代有机物污染的土壤的修复。
一种难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，包括待修复地块的整理、堆体的构建和堆体调控，具体步骤如下：
1)待修复地块的整理：
a)对修复区内的土地进行合理分区，将待修复地块划分为若干狭长单元，优选的单元地块长宽为2∶1～4∶1，将地块划分后即可进行分区操作。
b)配制土壤改良剂，土壤改良剂主要包括有机营养物质、膨胀剂和生物表面活性剂，所述的有机营养物质优选牛、羊、猪、鸡的粪便或鱼粪中的一种或多种；所述的膨胀剂优选锯末、打碎的秸秆或稻草中的一种或多种；所述的的生物表面活性剂优选鼠李糖脂、皂素、烷基多苷、吐温80中的一种或多种。
所述的土壤改良剂的配方优选包括以下重量份的组分：8～10份有机营养物质，1～3份的膨胀剂，0.2～1份的表面活性剂，加水进行充分混合均匀。
c)对地块进行整理后，均匀施加土壤改良剂并翻耕，改良剂的施加量为修复土壤重量的2％～20％。
2)堆体的构建：
d)对单元地块在长度方向上靠近边缘侧划出一条宽为地块宽度1/3～1/6的堆制带，将其表层30～100cm的土壤挖出往外侧平行堆起，并保证挖掘后下部的平整。之后在堆制带内铺设防渗膜，防渗膜宽出堆制带四周各1～3米，膜四周应可向上包起。
e)在防渗膜上还应平行于长度侧边，每隔2～5m铺设1根上半部穿孔的塑料管，塑料管的一端长出堆体，另一端封闭，并将塑料管固定，使其保持一定间距，塑料管的上部覆盖部分膨胀剂，用以保证穿孔在厌氧和好氧堆制期间的通透性。
f)将单元地块内所有污染的表层土壤堆至堆制带上，形成整体的条状堆体。堆体的优选宽高比为5∶1～3∶1。
g)在堆体的顶部每间隔2～5m铺设1根滴灌软管，使其可以以一定速度布水，但布水不应在堆体表面或内部形成径流。
h)在堆体上部覆盖另一张防渗透膜，覆盖整个堆体，与下部的膜形成对堆体的整体包裹。
3)堆体的调控：
i)厌氧堆制调控：对堆体进行均匀浇水，将土壤湿度调节至最大土壤持水量。浇水过程应小心缓慢，以避免对堆体造成冲击。同时利用底部的穿孔塑料管收集堆体渗滤液，沉淀去泥沙后通过滴灌软管持续回灌至堆体中。堆体在厌氧堆制过程中应保持较高的持水率，以维持厌氧状态。厌氧堆制的周期在一个月以上。
j)好氧堆制调控：利用风机通过底部的穿孔塑料管进行强制的通风，不对堆体进行补水，也不进行渗滤液的回灌，使堆体水分自然散去。同时应保持膜对堆体的覆盖，以保持堆体的温度。好氧堆制的周期应在7～30天。
k)以厌氧好氧交替的方式对堆体进行调控。经过两轮以上的厌氧好氧交替调控，堆制土壤即可完成修复。
本发明采用了一种静态的厌氧-好氧交替堆制工艺，与先前的一些工艺相比，对堆体采用了更为全面的构建手段和条件控制策略：如在堆体底部铺设防渗膜，防止了在堆制过程中的污染物下渗、流失；在对堆体形成整体包裹的同时，实施下部收集渗滤液、上部滴灌回流的水分控制策略，易于形成更好的厌氧微生物生长环境；堆体底部的铺设的上半部穿孔管既可以在厌氧堆制时用作渗滤液回收，也可在好氧堆制时作为曝气管道；另外静态的堆制方式使得堆制期间，不需要大量人工和大型机械的参与翻堆，且穿孔管、滴管软管以及防渗透膜都可重复使用，大大降低了修复的成本。
附图说明
图1为本发明的堆体结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
某多氯联苯污染地块，长220m，宽105m。其土壤中7种指示性PCBs的含量如表1所示，污染集中于距离表层50cm的土壤。现采用本发明的实施方案对其污染土壤进行处理。同时在单元内另取一份土壤作为对照组。7种指示性PCBs采用GC-ECD方法测定，每组共采集10份样品分析后求出平均。
表1污染土壤7种指示性PCBs的含量
| 名称 | 含量(μg·kg-1) | 名称 | 含量(μg·kg-1) |
| PCB28 | 72.77±35.25 | PCB138 | 19.65±12.01 |
| PCB52 | 32.25±12.32 | PCB153 | 10.40±2.38 |
| PCB101 | 12.47±1.63 | PCB180 | 2.53±4.06 |
| PCB118 | 16.34±1.92 | ∑PCB | 166.42±49.57 |
先配制土壤改良剂，采用的配方为8份重量份的猪粪，2份重量份的锯末以及0.5份重量份的吐温80。对地块进行整理后，均匀施加土壤改良剂并翻耕，改良剂的施加量为修复土壤重量的10％。
如图1所示，对单元地块在较长的方向上靠近边缘侧划出一条宽为20m的堆制带，将其表层60cm的土壤挖出往外侧平行堆起，并保证挖掘后下部的平整。之后在堆制带内铺设防渗膜3，膜宽出堆制带四周各2米。在防渗膜3中间，平行于长边，每隔2m铺设共5根穿孔塑料管2，穿孔塑料管应从一侧长出堆体，并用砖块将其固定，使其保持一定间距，穿孔塑料管上部铺设部分锯末。在堆体4的顶部间隔3m铺设5根滴灌软管1，并用另一张防渗膜覆盖堆体上部，与下部的膜形成对堆体的整体包裹，堆体总高度为5m。
对堆体4进行缓慢均匀的浇水，将土壤湿度调节至最大土壤持水量。同时利用底部铺设的上半部穿孔的塑料管2收集堆体渗滤液，沉淀去泥沙后通过滴灌软管1持续回灌至堆体4中。厌氧堆制40天后停止回灌，并利用风机通过底部的穿孔塑料管进行强制的通风。好氧堆制15天后又转入厌氧堆制。通过两轮，即厌氧40d-好氧15d-厌氧40d-好氧15d，共110天的堆制处理后测定其土壤中7种指示性PCBs的含量。
测定结果表明，在实验的110d对照组的7种指示性PCBs的去除率为23.8％，而处理组的去除率达到89.6％，明显高于对照组。可见通过这种静态的厌氧-好氧交替堆制方法，可有效的修复多氯联苯等难降解氯代有机物污染的土壤。
实施例2：
某有机氯农药污染地块，长300m，宽120m。其土壤中主要为六六六和滴滴涕污染，含量如表2所示，污染集中于距离表层70cm的土壤。现采用本发明的实施方案对其污染土壤进行处理。同时在单元内另取一份土壤作为对照组。六六六、滴滴涕采用GC-ECD方法测定，每组共采集10份样品分析后求出平均。
表2污染土壤六六六、滴滴涕的含量
| 名称 | 含量(μg·kg-1) | 名称 | 含量(μg·kg-1) |
| α-六六六 | 0.308±0.103 | p，p’-DDD | 0.191±0.012 |
| β-六六六 | 9.836±1.23 | p，p’-DDE | 0.417±0.023 |
| γ-六六六 | 0.026±0.016 | o，p’-DDE | 0.429±0.041 |
| δ-六六六 | 0.323±0.091 | p，p’-DDT | 1.481±0.219 |
| 总-六六六 | 10.553±1.32 | 总滴滴涕 | 2.518±0.265 |
先配制土壤改良剂，采用的配方为10份重量份的猪粪，4份重量份的锯末以及1份重量份的李糖脂。对地块进行整理后，均匀施加土壤改良剂并翻耕，改良剂的施加量为修复土壤重量的15％。
对单元地块在较长的方向上靠近边缘侧划出一条宽为地块四分之一、即30m的堆制带，将其表层80cm的土壤挖出往外侧平行堆起，并保证挖掘后下部的平整。之后在堆制带内铺设防渗膜，膜宽出堆制带四周各2米。在防渗膜中间，平行于长边，每隔3m铺设共6根穿孔塑料管，塑料管应从一侧长出堆体，并用砖块将其固定，使其保持一定间距，穿孔管上部铺设部分锯末。在堆体的顶部间隔4m铺设5根滴灌软管，并用另一张防渗膜覆盖堆体上部，与下部的膜形成对堆体的整体包裹，堆体总高度为6m。
对堆体进行缓慢均匀的浇水，将土壤湿度调节至最大土壤持水量。同时利用底部铺设的上半部穿孔的塑料管收集堆体渗滤液，沉淀去泥沙后通过滴管系统持续回灌至堆体中。厌氧堆制30天后停止回灌，并利用风机通过底部的穿孔塑料管进行强制的通风。好氧堆制20天后又转入厌氧堆制。通过两轮，即厌氧30d-好氧20d-厌氧30d-好氧20d，共120天的堆制处理后测定其土壤中六六六、滴滴涕的含量。
测定结果表明，在实验的120d对照组的六六六的去除率为15.6％，而处理组的去除率达到71.7％，明显高于对照组。可见通过这种静态的厌氧-好氧交替堆制方法，可有效的修复有机氯农药等难降解氯代有机物污染的土壤。
Claims (7)
1.一种难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：包括待修复地块的整理、堆体的构建及堆体的调控；
所述的待修复地块的整理包括：将待修复地块划分为若干单元地块，所述的单元地块内均匀施加土壤改良剂并翻耕；
所述的堆体的构建包括：在单元地块的长度方向上靠近边缘侧划出一条堆制带，在堆制带内铺设面积宽出堆制带四周的防渗膜，所述的防渗膜上铺设上半部穿孔的塑料管，之后将单元地块内所有污染的表层土壤堆至堆制带上形成条状堆体，所述堆体的顶部铺设滴灌软管；在堆体上部覆盖另一张覆盖整个堆体的防渗透膜，与下部的防渗膜形成对堆体的整体包裹；
所述的堆体的调控包括厌氧堆制和好氧堆制：
所述的厌氧堆制包括：对堆体进行均匀浇水，将土壤湿度调节至最大土壤持水量；利用上半部穿孔的塑料管收集堆体渗滤液，所述的渗滤液经沉淀去泥沙后通过滴灌软管持续回灌至堆体中；所述的厌氧堆制的周期为＞30天；
所述的好氧堆制包括：利用风机通过上半部穿孔的塑料管进行强制通风，不对堆体进行补水，也不进行渗滤液的回灌，使堆体水分自然散去；同时保持膜对堆体的覆盖，以保持堆体的温度；所述的好氧堆制的周期为7～30天；经过对堆体至少两轮的厌氧堆制、好氧堆制交替调控，堆制土壤即可完成修复；
其中，所述的土壤改良剂包括以下重量份的组分：8～10份有机营养物质，1～3份的膨胀剂，0.2～1份的表面活性剂，加水进行充分混合均匀；
所述的堆体的宽高比为5∶1～3∶1；
所述的穿孔塑料管和滴灌软管的铺设间距为2～5米。
2.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的单元地块的长宽比为2∶1～4∶1。
3.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的有机营养物质为牛、羊、猪、鸡的粪便或鱼粪中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的膨胀剂为锯末、碎秸秆或稻草中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的表面活性剂为鼠李糖脂、皂素、烷基多苷、吐温80中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的土壤改良剂的施加量为修复土壤重量的2～20％。
7.如权利要求1所述的难降解氯代有机物污染土壤的修复方法，其特征在于：所述的堆制带的宽度为地块宽度1/3～1/6。
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