CN105855289A - 一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法 - Google Patents

一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法 Download PDF

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陆晓松
郑伟
王儒
汪洋
周睿
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Abstract

本发明公开了一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法，包括污染区域预处理，氧化剂配置，菌群培养，营养液配制，菌群液及营养液投加及生物通风6个步骤。将强化化学氧化与微生物修复技术联用，可大大缩短修复时间，有利于提高修复效率；采用生物通风、生物刺激的方法，可大大提高微生物对石油烃污染物的降解作用，提高修复效率。克服化学氧化法效率不高、药剂浪费，且化学氧化降解大分子石油烃的同时会产生其他二次污染物，以及直接使用微生物修复方法修复时间久、效率低的问题。

Description

一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法
技术领域
本发明涉及高浓度石油烃污染土壤的修复技术领域，具体为一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法。
背景技术
土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说，污染土壤修复的技术原理可包括为：（1）改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；（2）降低土壤中有害物质的浓度。
土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，土壤接纳污染物，并不表示土壤即受到污染，只有当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学上和流行病学上产生了有害的影响，才表明土壤受到了污染。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。
随着石油工业的发展，人类生产和生活过程对石油的需求越来越多，但是在石油开采、加工、运输和使用过程中，大量石油烃及其不完全燃烧产物进入到环境中，对环境造了严重污染。由于石油烃水溶性较差，生物降解缓慢，易在土壤中积累并对土壤的理化性质及土壤生态系统产生严重影响，如：堵塞土壤孔隙，改变土壤有机质的组成和结构，阻碍植物的呼吸作用等；并通过植物吸收进入到植物组织内部，破坏植物正常的生理机能。
石油烃污染的人工修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复3种。其中化学修复是通过投加化学氧化剂，通过氧化还原反应将石油烃大分子彻底分解或分解成小分子的低毒无毒物质，常用的氧化剂包括：双氧水、过氧化钠、臭氧、高锰酸盐等；生物修复主要包括植物修复以及利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速土壤中石油烃物质的分解。化学修复法具有修复效率高、分解速度快、适用于高污染等特点，化学氧化技术可短时间内有效降解土壤中石油烃污染物，但污染浓度较低时，化学氧化法效率不高、药剂浪费，且化学氧化降解大分子石油烃的同时会产生其他二次污染物；生物修复技术费用较低，而且不会引起二次污染，但微生物在高浓度的石油烃污染环境下不利于生长，因此直接使用微生物修复方法修复时间久、效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将强化的化学氧化技术和微生物修复技术相结合，通过原位搅拌、生物通风等方法，降解土壤中石油烃污染物，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法,包括以下步骤：
（1）污染区域预处理：对污染区域周围建设止水帷幕；
（2）氧化剂配置：使用芬顿试剂和过硫酸钠作为氧化剂，通过原位搅拌方法进行处理，氧化剂按照污染土壤：过硫酸钠：双氧水：FeSO4·7H2O=48~52：3~7：4~6：1的比例进行投加，加入适量水，使用强力搅拌头不停翻搅；
（3）菌群培养：从长期受石油烃污染的土壤中筛选具有石油降解特性的微生物降解菌群，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质，再将该粉末状物质放入水中浸泡，最后取其浸泡液作为菌群液；
（4）营养液配制：将浓度分别为5%、3%、1%、1%和5%的工业葡萄糖、蛋白质、无机盐、微量元素和腐殖酸进行混合制成营养液；
（5）菌群液及营养液投加：氧化剂投加后7天后，向该污染土壤分别均匀喷洒菌群液和营养液进行翻搅，并投加酸碱使土壤PH值保持在7.0±0.5，之后每10天通过地表喷洒和地下注射的方式向污染土壤补充营养液；
（6）生物通风：在污染范围内布设通风井，使用风机持续向污染土层通入空气，提高污染土壤中氧气含量。
优选的，污染区域土壤厚度为30cm，面积为100m2。
优选的，步骤（3）中菌群包括假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌，假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌按照质量比例1：1：1混合。
优选的，步骤（3）中培养驯化包括以下过程：取菌群按照5-10%的总接种量接种于以麦麸为载体的培养基中，在温度为30-35℃的室温下，以100-120r/min的速率，通空气培养12-36h至培养基中菌群总数量为105 CFU/mL以上，得到中间产物，菌群液体种子。
优选的，步骤（4）中的无机盐由氯化钠、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾分别占10%，硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙分别占5%组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将强化化学氧化与微生物修复技术联用，可大大缩短修复时间，有利于提高修复效率；采用生物通风、生物刺激的方法，可大大提高微生物对石油烃污染物的降解作用，提高修复效率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法,包括以下步骤：
（1）污染区域预处理：对土壤厚度为30cm，面积为100m2的污染区域周围建设止水帷幕，防止在原位搅拌过程中，因土壤和地下水翻搅而加剧污染迁移，造成污染区之外的区域受到污染。
（2）氧化剂配置：使用芬顿试剂和过硫酸钠作为氧化剂，通过原位搅拌方法进行处理，氧化剂按照污染土壤：过硫酸钠：双氧水：FeSO4·7H2O=48~52：3~7：4~6：1的比例进行投加，加入适量水，使用强力搅拌头不停翻搅；
（3）菌群培养：从长期受石油烃污染的土壤中筛选具有石油降解特性的微生物降解菌群，菌群包括假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌，假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌按照质量比例1：1：1混合，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质，再将该粉末状物质放入水中浸泡，最后取其浸泡液作为菌群液。
其中的培养驯化包括以下过程：取菌群按照5-10%的总接种量接种于以麦麸为载体的培养基中，在温度为30-35℃的室温下，以100-120r/min的速率，通空气培养12-36h至培养基中菌群总数量为105 CFU/mL以上，得到中间产物，菌群液体种子。
（4）营养液配制：将浓度分别为5%、3%、1%、1%和5%的工业葡萄糖、蛋白质、无机盐、微量元素和腐殖酸进行混合制成营养液。所使用的无机盐由氯化钠、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾分别占10%，硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙分别占5%组成。
（5）菌群液及营养液投加：氧化剂投加后7天后，向该污染土壤分别均匀喷洒菌群液和营养液进行翻搅，并投加酸碱使土壤PH值保持在7.0±0.5，之后每10天通过地表喷洒和地下注射的方式向污染土壤补充营养液。
（6）生物通风：在污染范围内布设通风井，使用风机持续向污染土层通入空气，提高污染土壤中氧气含量。
实施例2
在实施例1的基础上一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法,包括以下步骤：
（1）污染区域预处理：对土壤厚度为30cm，面积为100m2的污染区域周围建设止水帷幕，防止在原位搅拌过程中，因土壤和地下水翻搅而加剧污染迁移，造成污染区之外的区域受到污染。
（2）氧化剂配置：使用芬顿试剂和过硫酸钠作为氧化剂，通过原位搅拌方法进行处理，氧化剂按照污染土壤：过硫酸钠：双氧水：FeSO4·7H2O=50：5：5：1的比例进行投加，加入适量水，使用强力搅拌头不停翻搅；
（3）菌群培养：从长期受石油烃污染的土壤中筛选具有石油降解特性的微生物降解菌群，菌群包括假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌，假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌按照质量比例1：1：1混合，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质，再将该粉末状物质放入水中浸泡，最后取其浸泡液作为菌群液。
其中的培养驯化包括以下过程：取菌群按照5-10%的总接种量接种于以麦麸为载体的培养基中，在温度为30-35℃的室温下，以100-120r/min的速率，通空气培养12-36h至培养基中菌群总数量为105CFU/mL以上，得到中间产物，菌群液体种子。
（4）营养液配制：将浓度分别为5%、3%、1%、1%和5%的工业葡萄糖、蛋白质、无机盐、微量元素和腐殖酸进行混合制成营养液。所使用的无机盐由氯化钠、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾分别占10%，硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙分别占5%组成。
（5）菌群液及营养液投加：氧化剂投加后7天后，向该污染土壤分别均匀喷洒菌群液和营养液进行翻搅，并投加酸碱使土壤PH值保持在7.0±0.5，之后每10天通过地表喷洒和地下注射的方式向污染土壤补充营养液。
（6）生物通风：在污染范围内布设通风井，使用风机持续向污染土层通入空气，提高污染土壤中氧气含量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法,其特征在于：包括以下步骤：
（1）污染区域预处理：对污染区域周围建设止水帷幕；
（2）氧化剂配置：使用芬顿试剂和过硫酸钠作为氧化剂，通过原位搅拌方法进行处理，氧化剂按照污染土壤：过硫酸钠：双氧水：FeSO4·7H2O=48~52：3~7：4~6：1的比例进行投加，加入适量水，使用强力搅拌头不停翻搅；
（3）菌群培养：从长期受石油烃污染的土壤中筛选具有石油降解特性的微生物降解菌群，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质，再将该粉末状物质放入水中浸泡，最后取其浸泡液作为菌群液；
（4）营养液配制：将浓度分别为5%、3%、1%、1%和5%的工业葡萄糖、蛋白质、无机盐、微量元素和腐殖酸进行混合制成营养液；
（5）菌群液及营养液投加：氧化剂投加7天后，向该污染土壤分别均匀喷洒菌群液和营养液进行翻搅，并投加酸碱使土壤PH值保持在7.0±0.5，之后每10天通过地表喷洒和地下注射的方式向污染土壤补充营养液；
（6）生物通风：在污染范围内布设通风井，使用风机持续向污染土层通入空气，提高污染土壤中氧气含量。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法，其特征在于：所述污染区域土壤厚度为30cm，面积为100m2。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法，其特征在于：所述步骤（3）中菌群包括假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌，所述假单胞菌、芽孢杆菌和微球菌按照质量比例1：1：1混合。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法，其特征在于：所述步骤（3）中培养驯化包括以下过程：取菌群按照5-10%的总接种量接种于以麦麸为载体的培养基中，在温度为30-35℃的室温下，以100-120r/min的速率，通空气培养12-36h至培养基中菌群总数量为105 CFU/mL以上，得到中间产物，菌群液体种子。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度石油烃污染土壤原位组合修复方法，其特征在于：所述步骤（4）中的无机盐由氯化钠、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾分别占10%，硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙分别占5%组成。
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