CN104607460B - 一种有机物污染土壤的生物修复方法 - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于土壤生物修复技术领域，具体涉及一种有机物污染土壤的生物修复方法，其方法为：将土壤搅拌破碎；向土壤中加入有机肥料和营养物质并混合均匀；加水调节土壤的湿度；加入特定高效微生物、催化剂和表面活性剂；对土壤进行曝气充氧，同时尾气进行收集处理；定期取样检测。结果表明，本方法对苯胺和硝基苯类污染物的降解率达到了90%以上。
Description
技术领域
本发明属于土壤生物修复技术领域，具体涉及一种有机物污染土壤的生物修复方法。
背景技术
目前，我国土壤污染总体形势相当严峻。一是土壤污染严峻，二是土壤污染危害巨大。土壤有机污染是指进入土壤的有机物超过了土壤的自净能力造成的土壤污染。随着现代工农业的快速发展，化肥、农药的大量施用和矿井、油田的开采，石油化工、农药医药生产等企业排放导致土壤污染现状不断恶化。土壤有机污染物多为挥发、半挥发的复合污染物，这些污染物在土壤中不断的迁移转化，既可以通过农业生产进入食物链，也可以通过呼吸进入人体，同时，还会对地表水和地下水造成污染，危害人类健康。
近年来，随着我国城市产业结构和布局调整，许多在主城区的工业企业实施搬迁，包括化工、钢铁、冶金等行业。搬迁后留下的土地被用于开发商业和居住，但企业的多年生产已对土壤和地下水造成严重污染，需要加以修复、治理来满足使用的要求。在城市可用土地资源日趋紧张的情况下，场地土壤污染治理已经迫在眉睫。
土壤修复技术分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，其中生物修复技术作为一种高效经济的修复技术，已经应用于有机污染土壤修复。这些方法又分为同位修复和异位修复。同位修复就是向污染土壤区域投放碳源、氮、磷营养物质及供氧，改善土壤的生态条件，促进土著微生物的生长，提高微生物的活性，或者接种经驯化培养的高效微生物，利用其代谢作用达到降解有机污染物的目的。同位修复具有费用低、效果好的优点。但由于该方法是在开放的生态系统中应用，土壤中微生物的存活率及活性受环境变化因素影响较大，对有机污染物的降解效率不稳定；而且，有机物的挥发还会对大气造成污染。
专利2013104940312公开了一种六氯苯污染土壤的生物修复方法。其修复步骤包括土壤颗粒的制备、添加去氧蒸馏水、添加小分子有机酸营养源、调节反应体系的初始 pH值、加氮气营造无氧环境、利用土壤中的土著微生物进行厌氧降解反应等。其中并没有促进有机污染物分解的催化剂，只是利用微生物进行降解。其将土壤放置于密闭容器中，没有农业应用价值。同时制造了无氧环境，不利于大多数微生物的生长，技术的可行性非常低。
发明内容
一种有机物污染土壤的生物修复方法，所述方法使用了土壤有机污染降解系统，所述的降解系统包括：土壤搅拌装置，曝气充氧及管路系统，加水系统，尾气收集及处理系统、检测系统；
所述有机物污染土壤的生物修复方法，基于如附图1所示的处理装置实现。处理装置包括：需要修复的土壤区域1、曝气风机2、调节阀门3、埋设的曝气风管4、风管上的通气孔5、喷水管6、塑料膜密封棚7、废气出气管8、废气吸附塔9和废气管阀门10。
所述有机物污染土壤的生物修复方法包括以下步骤：
（1） 进行土壤搅拌和土壤破碎，并剔除其中的大块砾石、建筑垃圾等；
（2）向土壤中投加有机肥料、氮肥和磷肥并搅拌混合均匀；同时，向土壤中喷水调节土壤的含水率；
（3） 在土壤中埋设曝气管，用风机通过曝气管给土壤曝气；
（4） 向土壤中投加特定的高效微生物，并搅拌均匀；
（5） 尾气通过封闭系统收集，利用引风机抽入尾气处理装置进行处理；
（6）定期取样检测有机污染物浓度、温度和湿度。
所述向土壤中投加肥料后，使土壤中的C:N:P为（120～150）：（11～14）：1。
所述定期向土壤中喷水，维持土壤含水率在25%～30%。
所述曝气充氧及管路系统包括风机、曝气主管和支管；曝气管以纵向或横向均匀埋设在土壤里，管道上均匀布置通气孔，孔径在3.5～4mm；孔距为5～10mm,优选为8mm。
所述高效微生物的投放是以悬浮培养液的形式投加的。
所述曝气产生的尾气经过封闭系统收集后用引风机通过管路引入尾气处理装置，尾气处理装置为吸附塔或生物床。
所述高效微生物为假单胞菌属、不动杆菌属、节杆菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属、微球菌属和真菌。高效微生物菌剂投加量为土壤体积的0.2～0.3%。
所述步骤（4）中，还向土壤投加催化剂和表面活性剂。所述催化剂为二氧化锰、锰沸石中的一种或几种。
所述表面活性剂为聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇中的一种或几种。
所述聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇的比例为1:8:3。
所述土壤破碎使用土壤破碎机进行。
所述步骤（7）每天分4次取样检测有机污染物浓度、温度和湿度。
为此，本发明在调节土壤的条件，提高含氧量，增加营养，使土壤环境更适合高效微生物的生长，使微生物能够更好的分解有机污染物，同时，系统又对挥发的或曝气产生的尾气进行收集处理，避免对大气产生二次污染。均匀的曝气管气孔，适当的孔径和孔距，使土壤的通气量适当，为微生物分解污染物创造有利条件。催化剂能够有效催化分解土壤中的苯、氯苯、苯胺和硝基苯等有机污染物。污染物降解后，分解得到产物，可以为高效微生物和土壤中的农作物提供营养物质。表面活性剂加入土壤中能够有效改变土壤颗粒表面的湿润性，使土壤中的催化剂、营养物质等分散效果良好。
附图说明
图1为本发明降解系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种有机物污染土壤的生物修复方法，基于如附图1所示的处理装置实现。处理装置包括：需要修复的土壤区域1、曝气风机2、调节阀门3、埋设的曝气风管4、风管上的通气孔5、喷水管6、塑料膜密封棚7、废气出气管8、废气吸附塔9和废气管阀门10。
具体实施步骤如下：
（1）将土壤搅拌破碎，并剔除其中的大块砾石、建筑垃圾等。
（2）向土壤中投加有机肥料、氮肥和磷肥并搅拌混合均匀。向土壤中投加肥料后，土壤中的C、N、P元素含量为1200 mg/kg 、140 mg/kg和10 mg/kg。
（3）向土壤中喷水调节土壤的含水率为25%。
（4）把土壤挖出，在底部埋设曝气管，孔径为3.5mm，孔距为8mm。曝气管外端和风机相连，然后把土还原，用风机通过曝气管给土壤曝气。
（5）想土壤中投加特定的高效微生物菌剂、二氧化锰、锰沸石、聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇，其中高效微生物为假单胞菌属、不动杆菌属、节杆菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属、微球菌属和真菌，聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇分别为0.05 L/m3、0.4 L/m3和0.15L/m3，并搅拌均匀，高效微生物菌剂投加2L/m3。
（6）尾气通过封闭系统收集，进入尾气吸附塔进行处理。
（7）每天分4次取样检测污染物浓度、温度和湿度。
原南京化工厂有机污染土壤区块1，土壤中有机污染物主要为苯胺、氯苯、硝基苯，浓度分别为180mg/kg、198mg/kg、96 mg/kg。每天检测土壤的污染物、温度和湿度。经过两月的生物降解，土壤中有机污染物苯胺浓度降低到检测限以下，氯苯浓度降低到5.32mg/kg，硝基苯浓度降低到0.52 mg/kg。
实施例2
一种有机物污染土壤的生物修复方法，基于如附图1所示的处理装置实现。处理装置包括：需要修复的土壤区域1、曝气风机2、调节阀门3、埋设的曝气风管4、风管上的通气孔5、喷水管6、塑料膜密封棚7、废气出气管8、废气吸附塔9和废气管阀门10。
具体实施步骤如下：
（1）将土壤搅拌破碎，并剔除其中的大块砾石、建筑垃圾等。
（2）向土壤中投加有机肥料、氮肥和磷肥并搅拌混合均匀。向土壤中投加肥料后，土壤中的C、N、P元素含量为1500 mg/kg 、110 mg/kg和10 mg/kg。
（3）向土壤中喷水调节土壤的含水率为30%。
（4）把土壤挖出，在底部埋设曝气管，孔径为4mm，孔距为10mm，曝气管外端和风机相连，然后把土还原，用风机通过曝气管给土壤曝气。
（5）想土壤中投加特定的高效微生物菌剂、二氧化锰、聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇，其中高效微生物为假单胞菌属、不动杆菌属、节杆菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属、微球菌属和真菌，十二烷基磺酸钠和聚乙二醇分别为0.45 L/m3和0.1L/m3，并搅拌均匀，高效微生物菌剂投加3L/m3。
（6）尾气通过封闭系统收集，进入尾气吸附塔进行处理。
（7）每天分4次取样检测污染物浓度、温度和湿度。
原南京化工厂有机污染土壤区块2，土壤中有机污染物主要为邻（对）硝基氯化苯、苯、氯苯、硝基苯，浓度分别为1800mg/kg、373mg/kg、496 mg/kg、500mg/kg。每天检测土壤的污染物、温度和湿度。经过两月的生物降解，土壤中有机污染物邻（对）硝基氯化苯浓度降低到10.5mg/kg，苯浓度降低到7.3 mg/kg，氯苯浓度降低到1.6 mg/kg，硝基苯浓度降低到6.2 mg/kg。
对比例1
一种有机物污染土壤的生物修复方法，基于如附图1所示的处理装置实现。处理装置包括：需要修复的土壤区域1、曝气风机2、调节阀门3、埋设的曝气风管4、风管上的通气孔5、喷水管6、塑料膜密封棚7、废气出气管8、废气吸附塔9和废气管阀门10。
具体实施步骤如下：
（1）将土壤搅拌破碎，并剔除其中的大块砾石、建筑垃圾等。
（2）向土壤中投加有机肥料、氮肥和磷肥并搅拌混合均匀。向土壤中投加肥料后，土壤中的C、N、P元素含量为800 mg/kg 、170 mg/kg和20mg/kg。
（3）向土壤中喷水调节土壤的含水率为38%。
（4）把土壤挖出，在底部埋设曝气管，孔径为2mm，孔距为15mm。曝气管外端和风机相连，然后把土还原，用风机通过曝气管给土壤曝气。
（5）想土壤中投加特定的高效微生物菌剂和聚乙二醇，其中高效微生物为不动杆菌属、节杆菌属、无色杆菌属和真菌，聚乙二醇为0.15L/m3，并搅拌均匀，高效微生物菌剂投加1L/m3。
（6）尾气通过封闭系统收集，进入尾气吸附塔进行处理。
（7）每天分4次取样检测污染物浓度、温度和湿度。
原南京化工厂有机污染土壤区块3，土壤中有机污染物主要为苯胺、氯苯、硝基苯，浓度分别为180mg/kg、198mg/kg、96 mg/kg。每天检测土壤的污染物、温度和湿度。经过两个月的生物降解，土壤中有机污染物苯胺浓度降低到26mg/kg，氯苯浓度降低到27mg/kg，硝基苯浓度降低到16mg/kg。
对比例2
按照专利2013104940312中实例1的方法进行试验，取原南京化工厂有机污染土壤区块4，土壤中有机污染物主要为苯胺、氯苯、硝基苯，浓度分别为180mg/kg、198mg/kg、96 mg/kg。每天检测土壤的污染物、温度和湿度。经过两个月的生物降解，土壤中有机污染物苯胺浓度降低到85mg/kg，氯苯浓度降低到91mg/kg，硝基苯浓度降低到45mg/kg。
由以上结果可知，本申请对苯胺、氯苯、硝基苯、邻（对）硝基氯化苯和苯都具有良好的降解作用，效果明显优于对比例1和对比例2。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种有机物污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述方法使用了土壤有机污染降解系统，所述的降解系统包括：土壤搅拌装置，曝气充氧及管路系统，加水系统，尾气收集及处理系统、检测系统；所述方法包括以下步骤：
（1）进行土壤搅拌和土壤破碎，并剔除其中的大块砾石、建筑垃圾；
（2）向土壤中投加有机肥料、氮肥和磷肥并搅拌混合均匀；同时，向土壤中喷水调节土壤的含水率；
（3）在土壤中埋设曝气管，用风机通过曝气管给土壤曝气；
（4）向土壤中投加特定的高效微生物，并搅拌均匀；
（5）尾气通过封闭系统收集，利用引风机抽入尾气处理装置进行处理；
（6）定期取样检测有机污染物浓度、温度和湿度；
所述向土壤中投加肥料后，使土壤中的C:N:P为（120～150）：（11～14）：1；
所述定期向土壤中喷水，维持土壤含水率在25%～30%；
所述曝气充氧及管路系统包括风机、曝气主管和支管；曝气管以纵向或横向均匀埋设在土壤里，管道上均匀布置通气孔，孔径在3.5～4mm，孔距为5～10mm；
所述高效微生物的投放是以悬浮培养液的形式投加的；
所述曝气产生的尾气经过封闭系统收集后用引风机通过管路引入尾气处理装置，尾气处理装置为吸附塔或生物床；
所述高效微生物为假单胞菌属、不动杆菌属、节杆菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属、微球菌属和真菌；高效微生物菌剂投加量为土壤体积的0.2～0.3%。
2.根据权利要求1所述有机物污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述步骤（4）中，还向土壤投加催化剂和表面活性剂。
3.根据权利要求2所述有机物污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述催化剂为二氧化锰、锰沸石中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述有机物污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇中的一种或几种。
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