CN105344704A - 一种石油烃污染土壤修复的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油烃污染土壤修复的新方法,包括以下步骤:1)预处理,2)增溶处理,3)土壤化学氧化处理,4)上清液回用与化学氧化处理。本发明的目的是解决现有技术中,化学方法处理石油烃污染土壤过程中,化学药品消耗大量,处理成本较高和药剂残留容易造成二次污染等问题,提供一种修复石油污染土壤,并处理修复过程中产生的二次污染的绿色环保型修复技术。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复领域,具体是一种石油烃污染土壤修复的新方法。
背景技术
土壤是生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的主要资源之一,对于我国这样人口众多的国家,土地资源显得尤其重要。石油已成为人类最主要的能源之一,随着石油产品需求量增加,大量的石油及其加工品进入土壤,给生物和人类带来危害,造成土壤的石油污染日趋严重,这已成为世界性的环境问题。
在石油生产、储运、炼制、加工及使用过程中,由于事故、不正常操作及检修等原因,都会有石油类的溢出和排放,对环境(土壤、地面和地下水)造成污染。目前,中国勘探、开发的油田和油气田共400多个,分布在全国25个省市和自治区,油田的主要工作范围近20万km2,覆盖地区面积达32万km2,约占国土总面积的3%,其中,480万hm2土地的石油含量可能超过安全值。在中国,当前石油年产量已超过1.8×1011kg,每年新污染土壤1.0×108kg。有资料表明,对于稳定运行5年左右的油井井场土壤,石油污染强度可达1.0×103~1.0×104mg/kg,而中国主要石油化工和油田区土壤中石油烃含量高达5%~9.4%,石油开采区井口附近土壤石油烃含量为5.3%~7.5%。
石油污染物会堵塞土壤孔隙,降低土壤的透气、透水性,杀死土壤中的微生物,改变土壤成分,造成土壤微生物群落和区系的变化。石油污染物还会扰乱农作物的正常生长发育,降低其抗倒伏、抗病虫害的能力,导致粮食大量减产。另外石油烃中的某些组分通过生物富集,进入动物或人体后会致癌致畸致突变,如稠环芳香烃可致癌致突变,苯系物可引发贫血、血性白血病等。
石油污染土壤修复技术在性质上基本可以分为三类,分别为:物理、化学及生物技术。物理修复技术有:换土法、光催化法、土壤气相抽提法、热熔玻璃化方法、焚烧法等方法。尽管物理修复技术速度快,但能耗高,还有可能导致二次污染,而且物理修复技术不是最终解决了污染问题。生物修复技术的主要原理是:某种植物或微生物对特定的土壤污染物有降解作用,这些生物可以通过新陈代谢来分解污染物。生物修复技术一般情况下适用于污染程度较小土壤的修复,污染程度较高的情况下,微生物一般都不易存活,很难对土壤污染物进行有效的去除。生物修复技术对土壤环境比较敏感,而且修复周期长,稳定性较差。化学修复技术是将化学药剂加入到土壤中,与污染物接触并相互作用,最终使土壤中的污染物被氧化、还原、分离、分解或转化甚至被去除。化学修复方法有:化学氧化法、溶剂增溶法、淋滤冲洗法等。化学氧化法向土壤中投加的氧化剂(如高锰酸钾,过氧化氢等)通过氧化反应将土壤中的污染物去除。与物理、生物修复技术相比,化学氧化修复技术具有修复速度快、对土壤应用条件要求低、对污染物种类及污染程度适用范围广,能处理污染程度较高的石油污染土壤等诸多优点,但是化学方法需要消耗大量的化学药品,处理成本较高,且由于药剂残留容易造成二次污染。
综上所述,现有技术还是没有完美地解决石油污染土壤修复问题。
发明内容
本发明的目的是解决石油污染土壤的问题,提供一种石油烃污染土壤修复的新方法。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于,主要包括以下步骤:
1)预处理
1.1)使用破碎机对污染土壤进行破碎过筛处理,得到粒径小于10cm的污染土壤;
1.2)将步骤1.1)中得到的破碎筛分后的污染土壤进行称重;
2)增溶处理
2.1)将增溶剂羧甲基纤维素钠溶液与水混合,搅拌均匀制成增溶剂溶液,所得增溶剂溶液的浓度范围为0.3%~1.0%;
2.2)将步骤1.2)中得到的称重后的污染土壤,与增溶剂溶液进行搅拌混合,所述污染土壤和增溶剂溶液的质量比为1∶5~1∶10;
2.3)将步骤2.2)中得到的增溶处理后的混合液,排入重力澄清池中进行沉淀处理,处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液;
3)土壤化学氧化处理
3.1)将步骤2.3)中得到的沉淀后的污染土壤中,加入过硫酸钠、硫酸亚铁、柠檬酸和水后进行搅拌,使污染土壤的含水率为30%~50%;其中过硫酸钠具有一定的氧化剂作用,硫酸亚铁具有一定的激活剂作用,柠檬酸具有一定的络合剂作用。
3.2)将步骤3.1)中得到的污染土壤保湿养护1~3天,得到可土地利用的土壤;
4)上清液回用与化学氧化处理
4.1)将步骤2.2)中得到的沉淀后的上清液作为预处理溶液,投入步骤2)中进行增溶预处理,不需要添加新鲜增溶剂,处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液,将再次得到的上清液投入步骤2)中,以此循环3次;
4.2)将步骤4.1)中得到的不能循环使用的废上清液,加入过硫酸钠、硫酸亚铁和柠檬酸后进行化学氧化处理,得到可排放或回用的液体。
进一步,所述步骤2.2)中的增溶处理的时间为24h,增溶过程中搅拌持续。
进一步,所述步骤3.1)中过硫酸钠与污染土壤的质量比范围为1∶20~2∶20,硫酸亚铁与污染土壤的质量比范围为1∶20~2∶20,柠檬酸与污染土壤的质量比为1∶500~2∶500。
进一步,所述步骤3.2)中对新的污染土壤进行化学氧化处理过程,与权利要求1中的步骤3.1)中进行的化学氧化处理过程一致。
进一步,所述步骤4.2)中对废上清液进行化学氧化处理的过程,与权利要求1中的步骤3.1)中进行的化学氧化处理过程一致;其中过硫酸钠与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶1~3∶1,硫酸亚铁与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶1~3∶1,柠檬酸与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶25~3∶25。
本发明的技术效果是毋庸置疑的,本发明具有以下优点:
1)本专利能使污染土壤中石油烃去除80%以上,并能使产生的废水达标排放。
2)由于使用的化学药剂羧甲基纤维素钠能结合土壤中的水分,阻碍其蒸发;且其易被土壤中微生物降解,无毒无害,因此可以将其作为土壤改良剂。
本技术总体上是一种绿色环保型修复技术。
附图说明
图1为石油污染土壤处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于,主要包括以下步骤:
1)预处理
1.1)使用破碎机对石油烃污染土壤(石油烃初始浓度为17695mg/kg)进行破碎过筛,得到粒径小于10cm的污染土壤;
1.2)将步骤1.1)中得到的破碎后的污染土壤进行称重,得到污染土壤重量为20g;
2)增溶处理
2.1)将增溶剂羧甲基纤维素钠与水混合,搅拌均匀制成羧甲基纤维素钠溶液,增溶剂溶液浓度为0.5%;
2.2)将步骤1.2)中得到的称重后的污染土壤,与羧甲基纤维素钠溶液进行搅拌混合,所述污染土壤和羧甲基纤维素钠溶液的质量比为1:10。增溶处理的时间为24h,增溶过程中搅拌持续。
2.3)将步骤2.1)中得到的增溶处理后的混合液,排入重力澄清池中进行沉淀处理;处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液;
3)化学氧化处理
3.1)将步骤2.3)中得到的沉淀后的污染土壤中,加入氧化剂过硫酸钠、激活剂硫酸亚铁和络合剂柠檬酸后进行搅拌,其中过硫酸钠的质量为2.38g,硫酸亚铁的质量为2.78g,柠檬酸的质量为0.048g。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合液静置48h,得到可土地利用的土壤;
4)上清液处理
4.1)将步骤3.1)中得到的废上清液,加入氧化剂过硫酸钠0.6g、激活剂硫酸亚铁0.6g和络合剂柠檬酸0.015g后持续搅拌,进行化学氧化处理,反应时间6h,得到可排放或回用的液体。
所述步骤2.3)中得到的土壤中石油烃去除率为59.3%。
所述步骤3.2)中得到的土壤中石油烃去除率为73.5%。
所述步骤4.1)中得到的废上清液中石油烃去除率为40.1%。
实施例2:
一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于,主要包括以下步骤:
1)预处理
1.1)使用破碎机对石油烃污染土壤(石油烃初始浓度为4838mg/kg)进行破碎筛分,得到粒径小于10cm的污染土壤;
1.2)将步骤1.1)中得到的破碎后的污染土壤进行称重,得到污染土壤重量为20g;
2)增溶处理
2.1)将增溶剂羧甲基纤维素钠与水混合,搅拌均匀制成羧甲基纤维素钠溶液,增溶剂溶液浓度为0.3%;
2.2)将步骤1.2)中得到的称重后的污染土壤,与羧甲基纤维素钠溶液进行搅拌混合,所述污染土壤和羧甲基纤维素钠溶液的质量比为1:5。增溶处理的时间为24h,增溶过程中搅拌持续。
2.3)将步骤2.2)中得到的增溶处理后的混合液,放入重力澄清池中进行沉淀处理;处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液;
3)化学氧化处理
3.1)将步骤2.3)中得到的沉淀后的污染土壤中,加入氧化剂过硫酸钠、激活剂硫酸亚铁和络合剂柠檬酸后进行搅拌,其中过硫酸钠的质量为2.38g,硫酸亚铁的质量为2.78g,柠檬酸的质量为0.048g。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合液静置48h,得到可土地利用的土壤;
4)上清液处理
4.1)将步骤2.3)中得到的沉淀后的上清液作为预处理溶液,投入步骤2)中进行增溶预处理,不需要添加新鲜增溶剂,处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液,将再次得到的上清液投入步骤2)中,以此循环3次;
4.2)将步骤4.1)中得到的废上清液,加入氧化剂过硫酸钠0.3g、激活剂硫酸亚铁0.3g和络合剂柠檬酸0.008g后持续搅拌,进行化学氧化处理,反应时间6h,得到可排放或回用的液体。
所述步骤2.3)中得到的土壤中石油烃去除率为41.4%。
所述步骤3.2)中得到的土壤中石油烃去除率为83.1%。
所述步骤4.1)中得到的废上清液中石油烃去除率为42.9%。
Claims (5)
1.一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于,主要包括以下步骤:
1)预处理
1.1)使用破碎机对污染土壤进行破碎过筛处理,得到粒径小于10cm的污染土壤;
1.2)将步骤1.1)中得到的破碎筛分后的污染土壤进行称重;
2)增溶处理
2.1)将增溶剂羧甲基纤维素钠溶液与水混合,搅拌均匀制成增溶剂溶液,所得增溶剂溶液的浓度范围为0.3%~1.0%;
2.2)将步骤1.2)中得到的称重后的污染土壤,与增溶剂溶液进行搅拌混合,所述污染土壤和增溶剂溶液的质量比为1∶5~1∶10;
2.3)将步骤2.2)中得到的增溶处理后的混合液,排入重力澄清池中进行沉淀处理,处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液;
3)土壤化学氧化处理
3.1)将步骤2.3)中得到的沉淀后的污染土壤中,加入过硫酸钠、硫酸亚铁、柠檬酸和水后进行搅拌,使污染土壤的含水率为30%~50%;
3.2)将步骤3.1)中得到的污染土壤保湿养护1~3天,得到可土地利用的土壤;
4)上清液回用与化学氧化处理
4.1)将步骤2.2)中得到的沉淀后的上清液作为预处理溶液,投入步骤2)中进行增溶预处理,处理后的产物为沉淀后的污染土壤和沉淀后的上清液,将再次得到的上清液投入步骤2)中,以此循环3次;
4.2)将步骤4.1)中得到的不含污染土壤的废上清液,加入过硫酸钠、硫酸亚铁和柠檬酸后进行化学氧化处理,得到可排放或回用的液体。
2.根据权利要求1所述的一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于:所述步骤2.2)中的增溶处理的时间为24h,增溶过程中搅拌持续。
3.根据权利要求1所述的一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于:所述步骤3.1)中过硫酸钠与污染土壤的质量比范围为1∶20~2∶20,硫酸亚铁与污染土壤的质量比范围为1∶20~2∶20,柠檬酸与污染土壤的质量比为1∶500~2∶500。
4.根据权利要求1所述的一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于:所述步骤3.2)中对新的污染土壤进行化学氧化处理过程,与权利要求1中的步骤3.1)中进行的化学氧化处理过程一致。
5.根据权利要求1所述的一种石油烃污染土壤修复的新方法,其特征在于:所述步骤4.2)中对废上清液进行化学氧化处理的过程,与权利要求1中的步骤3.1)中进行的化学氧化处理过程一致;其中过硫酸钠与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶1~3∶1,硫酸亚铁与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶1~3∶1,柠檬酸与上清液质量体积比(g/L)范围为1∶25~3∶25。
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