CN104907330B

CN104907330B - 一种硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法

Info

Publication number: CN104907330B
Application number: CN201510240359.0A
Authority: CN
Inventors: 陈键; 王中友; 赵泉林; 梁雷军
Original assignee: BEIJING FENGZELVYUAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING FENGZELVYUAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2017-06-30
Anticipated expiration: 2035-05-13
Also published as: CN104907330A

Abstract

本发明提供了一种硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法。本发明主要通过硝基化合物优势降解菌和强耐受性植物的共同作用对污染土壤中的硝基化合物进行原位修复处理，步骤依次为：土地平整、有机质植入、微生物的培养和投加、耕种层土壤的改良和植物的栽培及养护。可快速有效地降解土壤中的污染物，显著降低土壤的浸出毒性，缩短污染土壤的修复周期，修复成本低，不造成二次污染，简单易行，可提高污染场地土壤的肥力，适用于各种规模污染场地的原位修复。可适用于TNT废水、DNT废水、MNT废水、硝基苯废水、苯胺类废水污染土壤的原位生物修复。

Description

一种硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法

技术领域

本发明属于污染土壤修复领域，特别涉及一种针对硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法。

背景技术

硝基化合物污染土壤主要来源于由军工企业产生的三硝基甲苯(TNT)碱性红水、一硝基甲苯(MNT)废水等因渗漏对厂区附近的土壤造成的污染。经过数十年的日积月累，污染场地面积及深度均在不断扩大，严重威胁了当地地表水水质安全，造成了严重的社会问题。污染土壤中含有较高浓度的MNT、二硝基甲苯(DNT)、TNT、二硝基甲苯磺酸钠等物质，传统方法难以对其进行有效处理，如何修复这种污染土壤受到了国内外专家的关注。

目前，国内外用于硝基化合物污染土壤的治理方法包括非生物处理方法和生物修复技术两类。非生物处理方法有填埋法或填海法和焚烧法等。填埋法或填海法只是将污染物进行转移，未能从真正意义上达到清除污染物的目的，且处理费用较高。在生物法处理硝基化合物污染土壤的技术被研究和应用之前，焚烧法是唯一被广泛应用的处理方法，利用有机物在高温下易分解的特点，在高温下焚烧去除污染物，具有污染物破坏完全、去除效率高和自动化控制强等优点，但由于焚烧条件要求苛刻，成本较高，且该法存在爆炸风险，燃烧产生的气体如NO₂会污染大气，难以大规模处理污染土壤。硝基化合物污染土壤的生物修复技术主要有：自然衰减法、土地耕作法、生物强化法、堆肥法、生物泥浆法、植物修复法和根际修复法。与传统的焚烧法相比，生物修复技术是一种经济、有效、环境友好的土壤修复方法，具有价格低廉、适应性强、操作简单的优点。目前，国内外都在大力发展生物修复土壤技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种切实有效的原位生物降解修复硝基化合物污染土壤的工艺。

本发明的目的可通过下述方式来实现：通过微生物降解和植物修复的方式对土壤中的污染物进行原位降解处理，主要按下述步骤顺序进行：

平整土地：选定1000m²的污染场地，采用装载机进行场地平整，要求不改变污染层的土壤结构，平面度不小于3‰；

有机质植入：深翻深度为0.8～1.2m(根据污染场地实际污染范围确定)之内的土壤，投加有机质、营养盐和微生物，与污染土壤充分混合；

微生物的培养及投加：每天向微生物培养池中加入生活污水或自来水、微生物和营养盐，经曝气培养后喷洒至污染场地表面；每天向污染场地均匀投加一定量的微生物和营养盐；打开喷灌设施，连续灌水，每天灌水量为40～60m³，此过程持续10～15天；

耕种层土壤的改良：待场地表面无积水后，投加尿素、NaH₂PO₄和羊粪，犁耕翻晒；

植物的栽培和养护：根据前期实验室研究，种植红柳、苜蓿、芦苇和马莲，用生活污水连续喷灌3～5天，待植物成活后，根据植物习性进行分类管理。

所述的微生物主要为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、嗜有机甲基杆菌属(Methylobacterium organophilum sp.)、氢噬胞菌属(Hydrogenophaga sp.)、固氮螺菌属(Azospirillum zeae sp.)、Bosea氧化硫硫杆菌属(Bosea thiooxidans sp.)；所述的营养盐主要为NaH₂PO₄和尿素；所述的有机质主要为秸秆和羊粪。

所述的有机质植入过程，有机质、NaH₂PO₄、尿素和微生物的投加量分别为8～10g/kg土、0.5～0.8g/kg土、0.5～0.8g/kg土和0.06～0.09g/kg土。

所述的微生物培养，投加微生物和营养盐的量分别为0.2～0.4kg/m³水和2～4kg/m³水，持续曝气24小时，溶解氧含量为3～4mg/L。

所述的微生物投加，微生物和营养盐的投加量分别为0.01～0.02g/kg土和0.1～0.15g/kg土，先将微生物粉用水混合，然后均匀洒在污染场地表面。

所述的耕种层土壤改良，投加尿素、NaH₂PO₄和羊粪的量分别为0.1～0.2g/kg土、0.1～0.2g/kg土和4～5g/kg土，耕土深度为20～30cm，晾晒3～5天后，碎土耙平待播种。

所述的植物栽培和养护，芦苇种植在场地的田畦内，密度7～9株/m²，共种植500m²；苜蓿种植面积500m²，种子用量1.5～2kg；

可选的，还可以选择性的种植红柳和马莲提供辅助性的改良，例如，红柳主要种植于修复场地四周，每丛5～8株，丛距1.5～2m；马莲主要种植在田畦堰两侧，株距60～80cm。

在室外条件下，按权利要求1所述的步骤修复一年后，土壤中的硝基化合物浓度可由600mg/kg降至50mg/kg，土壤浸出液急性毒性可降低70％；修复二年后，土壤中污染物含量可达到《土壤环境质量标准》(GB15618-2009)中的农业用地标准。

本发明可适用于TNT废水、DNT废水、MNT废水、硝基苯废水、苯胺类废水污染土壤的原位修复。

本发明相比现有技术具有下列优点：

(1)采用适于硝基化合物降解的优势降解菌如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、嗜有机甲基杆菌属(Methylobacterium organophilum sp.)、氢噬胞菌属(Hydrogenophagasp.)、固氮螺菌属(Azospirillum zeae sp.)、Bosea氧化硫硫杆菌属(Bosea thiooxidanssp.)等，可快速有效地降解土壤中的污染物，显著降低土壤的浸出毒性，缩短污染土壤的修复周期。

(2)采用原位生物修复方法，可大幅降低土壤的修复成本，避免物化法修复引起的二次污染问题。

(3)修复过程简单易行，适宜修复各种规模的污染场地。

(4)修复过程中投加农家肥、秸秆和尿素，可显著增强土壤的肥力。

附图说明

图1是本发明修复硝基化合物污染土壤方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面列举1个实例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这个实例。

采用本发明原位修复我国某军工厂TNT红水污染的土壤，具体实施方式如下：

(1)平整土地：以1000m²作为一个修复单元，在每个修复单元四周筑坡修堰，坡顶距坡底80cm，在坡底处挖深30cm的沟渠用于排水。

(2)有机质植入：用挖掘机深翻深度为1m之内的土壤，投加有机质、NaH₂PO₄、尿素和微生物，投加量分别为8.3g/kg土、0.67g/kg土、0.67g/kg土和0.08g/kg土，使其与污染土充分混合。

所使用的有机质为：秸秆和羊粪。

所使用的微生物是含有假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、嗜有机甲基杆菌属(Methylobacterium organophilum sp.)、氢噬胞菌属(Hydrogenophaga sp.)、固氮螺菌属(Azospirillum zeae sp.)、Bosea氧化硫硫杆菌属(Bosea thiooxidans sp.)等优势菌属的复合型微生物。

所使用的微生物购买自北京丰泽绿源环境技术有限公司，都属于常用商品化的产品。

(3)培养微生物：采用有效容积为20m³的微生物培养池，投加微生物和营养盐，投加量分别为5kg和60kg，持续曝气24小时，控制池内溶解氧量为4mg/L，培养完成后喷洒到污染场地表面；此过程持续15天。

所述营养盐是NaH₂PO₄和尿素等。

(4)投加微生物：每天微生物和营养盐的投加量分别为0.015g/kg土和0.12g/kg土(先将微生物粉用水混合，然后均匀洒在污染场地表面)；此过程持续10天。

所述营养盐是NaH₂PO₄和尿素等。

(5)耕种层土壤的改良：投加尿素、NaH₂PO₄和羊粪，投加量分别为0.16g/kg土、0.16g/kg土和4g/kg土，耕土深度为30cm，晾晒5天后，碎土耙平待播种。

(6)植物的栽培和养护：芦苇种植在场地的田畦内，密度为8株/m²，共种植500m²；苜蓿种植面积500m²，种子用量1.5kg；红柳主要种植与修复场地四周，每丛8株，丛距2m；马莲主要种植在田畦堰两侧，株距75cm。

(7)经上述方式修复二年后，土壤中的污染物含量达到《土壤环境质量标准》(GB15618-2009)中的农业用地标准。

Claims

1.一种硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于该方法通过微生物降解和植物修复的方式对土壤中的污染物进行原位处理；所述处理按下述步骤顺序进行：

(1)平整土地；选定1000m²的污染场地作为修复单元，采用装载机进行场地平整，要求不改变污染层的土壤结构，平面度不小于3‰；

(2)有机质植入；深翻深度为0.8～1.2m之内的土壤，投加有机质、营养盐和微生物，与污染土壤充分混合；

(3)微生物的培养及投加：每天向微生物培养池中加入生活污水或自来水、微生物和营养盐，经曝气培养后喷洒至污染场地表面；每天向污染场地均匀投加一定量的微生物和营养盐；打开喷灌设施，连续灌水，每天灌水量为40～60m³；此过程持续10～15天；

(4)耕种层土壤改良：待场地表面无积水后，投加尿素、NaH₂PO₄和羊粪，犁耕翻晒；

(5)植物栽培和养护：根据前期实验室研究，种植红柳、苜蓿、芦苇和马莲，用生活污水连续喷灌3～5天，待植物成活后，根据植物习性进行分类管理；所述的微生物为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、嗜有机甲基杆菌属(Methylobacterium organophilum sp.)、氢噬胞菌属(Hydrogenophaga sp.)、固氮螺菌属(Azospirillum zeae sp.)、Bosea氧化硫硫杆菌属(Bosea thiooxidans sp.)；所述的营养盐为NaH₂PO₄和尿素；所述的有机质为秸秆和羊粪；

所述污染土壤选自TNT废水和/或DNT废水和/或MNT废水和/或硝基苯废水和/或苯胺类废水污染土壤。

2.根据权利要求1所述的硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于：所述的有机质植入过程，有机质、NaH₂PO₄、尿素和微生物的投加量分别为8～10g/kg土、0.5～0.8g/kg土、0.5～0.8g/kg土和0.06～0.09g/kg土。

3.根据权利要求1所述的硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于：所述的微生物的培养，投加微生物和营养盐分别为0.2～0.4kg/m³水和2～4kg/m³水，持续曝气24小时，溶解氧含量为3～4mg/L。

4.根据权利要求1所述的硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于：所述的微生物的投加，微生物和营养盐的投加量分别为0.01～0.02g/kg土和0.1～0.15g/kg土，先将微生物粉用水混合，然后均匀洒在污染场地表面。

5.根据权利要求1所述的硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于：所述的耕种层土壤改良，投加尿素、NaH₂PO₄和羊粪的量分别为0.1～0.2g/kg土、0.1～0.2g/kg土和4～5g/kg土；耕土深度为20～30cm，晾晒3～5天后，碎土耙平待播种。

6.根据权利要求1所述的硝基化合物污染土壤的原位生物修复方法，其特征在于：所述的植物栽培和养护，芦苇种植在场地的田畦内，密度为7～9株/m²，共种植500m²；苜蓿种植面积为500m²，种子用量为1.5～2kg；红柳种植于修复场地四周，每丛5～8株，丛距1.5～2m；马莲种植在田畦堰两侧，株距为60～80cm。