CN107470334B - 一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境修复技术领域，具体公开了一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，由植物酵素、生物炭制成，其中生物炭通过海带在隔氧环境下煅烧而成，将生物炭添加到发酵2～3天的植物酵素中继续发酵过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。其应用方法为将复配修复剂加水稀释3～5倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.3～0.5 kg/m2。与现有的生物、化学或物理修复法相比，本发明的复配修复剂修复被石油污染的土壤具有见效快、技术要求程度低、无二次污染的特点，且该复配修复剂具有制备简单、成本低、环境友好、来源丰富的优点。
Description
技术领域
本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂。
背景技术
随工业化进程的发展，石油的需求量也逐年增加，但在石油的勘探、开采、运输、炼制、使用过程中不可避免地对空气、周围土壤造成污染，尤其是石油泄露造成的土壤污染。石油中份烃类有机物渗入土壤中难以降解而且具有毒性，既对地下水造成污染，同时也造成土壤耕种困难，并且可随食物链的传递作用在机体内富集，严重威胁人类健康。
目前石油污染土壤的修复方法主要包括物理修复、化学修复及生物修复，但传统的物理化学修复存在很多弊端，例如不易操作、工程复杂、花费较高且产生二次污染。中国专利CN101433906，专利名称一种利用观赏植物牵牛花修复石油污染土壤的方法，申请日期2008年12月25日公开了一种在石油污染土壤中掺入适量沙子，然后将牵牛花种子用蒸馏水浸泡至种壳膨胀裂开后点播于石油烃污染土壤中，定期浇水使土壤含水量保持在田间持水量的70～80％的利用牵牛花修复石油污染土壤的方法。与物理或化学修复方法相比，具有投资少、工程量小、技术要求不高等优点，且不会造成二次污染。但这种方法的周期长，见效缓慢，而且新物种的引入将影响区域内的物种多样性。
发明内容
针对现有修复受石油污染土壤的方法存在技术要求程度高、花费高或见效周期长的问题，本发明的目的在于提供一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，应用于修复受石油污染的土壤具有见效快、技术要求程度低、无二次污染的特点，而且该复配修复剂本身具有制备简单、成本低、环境友好、来源丰富的优点。
本发明提供如下的技术方案：
一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，所述复配修复剂由以下重量份组份制备而成：植物酵素200～500份、生物炭100份。
本发明的复配修复剂由植物酵素与生物炭制备而成，生物炭具有多孔结构和大比表面积，对石油烃类具有较强的吸附效果，生物炭的多孔结构还为微生物提供生长和繁殖的场所，增强微生物多样性和活性，而且生物炭可以疏松土壤，有利于微生物对石油烃类的降解。但是生物炭自身不能分解石油烃类。植物酵素是经蔬果、谷类、海藻类及菇类等植物自然发酵研制而成的酶活性溶液，含有丰富的酶活性物质，可以将石油烃类分解成小分子物质，促进分解物参与土壤环境中生物的新陈代谢循环，比如微生物的吸收分解、植物的吸收利用，从而加快石油烃类的降解。植物酵素与生物炭复配而被生物炭吸附，生物炭的吸附位点为植物酵素提供了降解石油烃类的场所，增加了植物酵素与石油烃类的接触面积与机会，加快生物炭的吸附位点处的石油烃类的降解，从而达到修复被石油污染土壤的目的。与现有的物理、化学或生物法相比，具有见效快、周期短、技术要求程度低的优点。植物酵素可以被土壤降解利用，植物酵素中丰富的寡糖、维他命和矿物质可以增强土壤的营养成分，促进微生物的生长，进而强化复配修复剂的修复作用，避免二次污染的产生。
作为本发明的一种改进，所述生物炭通过海带在隔氧环境下煅烧而成。经海带煅烧制成的生物炭具有丰富的多孔结构与大比表面积，而且海带中富含的碘、硒、铁、锌等矿物质元素将加快石油烃物质的降解，并丰富土壤的营养城府，促进土壤生态环境的改善。
作为本发明的一种改进，所述生物炭的制备过程包括以下步骤：(1)将海带清洗除杂后通风干燥，然后粉碎过筛得海带粉末；(2)将海带粉末在隔氧环境下煅烧炭化，冷却后取出得到生物炭。经海带干燥后充分煅烧炭化，获得丰富多孔结构的生物炭。
作为本发明的一种改进，步骤(1)中海带清洗除杂过程如下：将海带表面洗净后于去离子水中浸泡1～3天，浸泡温度40～50℃。去除海带表面的杂质和水溶性成分。
作为本发明的一种改进，步骤(1)中通风干燥的温度为40～60℃，干燥时间为10～18小时，筛网的规格为150～200目。海带经充分干燥后去除表面水分和内部水分，有利于多孔结构的生成。
作为本发明的一种改进，步骤(2)中煅烧炭化过程包括以下步骤：a、将海带粉末置于通有氮气的马弗炉中加热升温至250～350℃，升温速率1～3℃/min，保温2～5小时；b、将马弗炉置于真空状态，升温至400～700℃，升温速率为7～10℃/min，保温2～3小时，然后自然冷却后取出即得海带的生物炭。将海带经缓慢升温后置于250～350℃的环境中炭化，通入的氮气可以强化多孔结构的生成，提高生物炭表面的孔数目与比表面积。然后将海带快速升温至400～700℃后保温，对生物炭的多孔结构进行加固，促进多孔结构的稳定成型。
作为本发明的一种改进，所述植物酵素由以下重量份组份发酵而成：废弃菜叶100份、大米20～30份、淘米水150～200份、红糖50～80份、纤维素酶2～5份。利用生活垃圾制备的植物酵素能够对污染区域土壤中的有机毒物起到进一步的催化降解作用，并能够起到净化土壤中水体和吸附空气中不良气体的作用，且因其能够自降解、无有害物质残留而不会对土壤产生二次污染。
作为本发明的一种改进，植物酵素的发酵温度为20～30℃、发酵时间7天～30天。充分发酵，提高植物酵素的酶活性物质含量。
作为本发明的一种改进，所述复配修复剂由以下过程制成：将生物炭添加到发酵2～3天的植物酵素中继续发酵，发酵完成后经100～120目筛网过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。将生物炭加入发酵过程中的植物酵素中，使生物炭的多孔结构的吸附位点成为植物酵素的发酵位点，从而强化植物酵素与生物炭的复配效果，达到生物炭吸附石油烃类，植物酵素催化降解的目的。
上述的复配修复剂在清理受石油污染的土壤方面的应用，包括以下步骤：将复配修复剂加水稀释3～5倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.3～0.5kg/m2。将复配修复剂定期喷洒后翻耕土壤并灌溉，促进复配修复剂在土壤中的渗透，强化修复效果。
本发明的有益效果如下：
本发明的复配修复剂修复被石油污染的土壤与现有的生物、化学或物理修复法相比，具有见效快、技术要求程度低、无二次污染的特点，而且该复配修复剂本身具有制备简单、成本低、环境友好、来源丰富的优点。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，由植物酵素200g、生物炭100g制备而成，其中生物炭通过海带在隔氧环境下煅烧而成，植物酵素由废弃菜叶100g、大米20g、淘米水150g、红糖50g、纤维素酶2g发酵制成，优选的植物酵素的发酵温度为20℃、发酵时间30天。优复配修复剂优选的制备过程如下：将生物炭添加到发酵2天的植物酵素中继续发酵，发酵完成后经100目筛网过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。
生物炭的制备过程包括以下步骤：
(1)将海带的表面洗净后置于去离子水中浸泡1天，浸泡温度50℃以清洗除杂，然后在40℃的环境中通风干燥18小时，将干燥后的海带粉碎后经150目的筛网过筛得海带粉末；
(2)将海带粉末在隔氧环境下煅烧炭化，煅烧炭化过程如下：a、将海带粉末置于通有氮气的马弗炉中加热升温至250℃，升温速率1℃/min，保温2小时；b、将马弗炉置于真空状态，升温至400℃，升温速率为7℃/min，保温2小时，然后自然冷却后取出即得生物炭。
上述复配修复剂在清理受石油污染的土壤方面的应用，包括以下步骤：将复配修复剂加水稀释3倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.3kg/m2。
实施例2
一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，由植物酵素350g、生物炭100g制备而成，其中生物炭通过海带在隔氧环境下煅烧而成，植物酵素由废弃菜叶100g、大米25g、淘米水175g、红糖65g、纤维素酶3.5g发酵制成，优选的植物酵素的发酵温度为25℃、发酵时间20天。优复配修复剂优选的制备过程如下：将生物炭添加到发酵2天的植物酵素中继续发酵，发酵完成后经110目筛网过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。
生物炭的制备过程包括以下步骤：
(1)将海带的表面洗净后置于去离子水中浸泡2天，浸泡温度45℃以清洗除杂，然后在50℃的环境中通风干燥12小时，将干燥后的海带粉碎后经180目的筛网过筛得海带粉末；
(2)将海带粉末在隔氧环境下煅烧炭化，煅烧炭化过程如下：a、将海带粉末置于通有氮气的马弗炉中加热升温至300℃，升温速率2℃/min，保温3小时；b、将马弗炉置于真空状态，升温至550℃，升温速率为8℃/min，保温3小时，然后自然冷却后取出即得生物炭。
上述复配修复剂在清理受石油污染的土壤方面的应用，包括以下步骤：将复配修复剂加水稀释4倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.4kg/m2。
实施例3
一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，由植物酵素500g、生物炭100g制备而成，其中生物炭通过海带在隔氧环境下煅烧而成，植物酵素由废弃菜叶100g、大米30g、淘米水200g、红糖80g、纤维素酶5g发酵制成，优选的植物酵素的发酵温度为30℃、发酵时间7天。优复配修复剂优选的制备过程如下：将生物炭添加到发酵3天的植物酵素中继续发酵，发酵完成后经120目筛网过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。
生物炭的制备过程包括以下步骤：
(1)将海带的表面洗净后置于去离子水中浸泡3天，浸泡温度40℃以清洗除杂，然后在60℃的环境中通风干燥10小时，将干燥后的海带粉碎后经200目的筛网过筛得海带粉末；
(2)将海带粉末在隔氧环境下煅烧炭化，煅烧炭化过程如下：a、将海带粉末置于通有氮气的马弗炉中加热升温至350℃，升温速率3℃/min，保温5小时；b、将马弗炉置于真空状态，升温至700℃，升温速率为10℃/min，保温3小时，然后自然冷却后取出即得生物炭。
上述复配修复剂在清理受石油污染的土壤方面的应用，包括以下步骤：将复配修复剂加水稀释5倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.5kg/m2。
性能测试
(1)土壤处理：取适量的受石油污染土壤以及过筛后的清洁土壤置于通风阴凉处风干，测定污染土壤中总石油烃含量以及烷烃、芳香烃的含量；
(2)将受石油污染土壤与清洁土壤混合配成石油浓度分别为1g/kg、3g/kg、5g/kg、10g/kg的试验用土，并置于4个实验盆中(实验盆尺寸：上口直径×底部直径×高＝25cm×16cm×20cm，装土6kg)，组成实验组，然后相应设置对照组，实验组每7天添加一次经水稀释4倍后所得的复配修复剂溶液并混合均匀，对照组定期添加与实验组的复配修复剂溶液等量的清水，然后置于23±2℃的环境中，且每天维持正常光照12h，黑暗12h，保持实验期间土壤含水量为10～15％，每2天翻耕以疏松土壤，时间维持30天左右；
(3)实验后对实验组、对照组进行分别取样，风干磨碎后分别测定石油总量、以及其中烷烃、芳香烃的含量，并分解计算降解率，每组设3个重复样，结果如表1所示。
表1
从上表1可以看出，随土壤中石油含量增加，石油以及其中烷烃与芳香烃的降解难度增加，但同一石油浓度下实验组各项降解指标的结果优于对照组，且石油的降解率是对照组的两倍，可见复配修复剂对石油污染土壤具有良好的修复作用。
Claims (6)
1.一种用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，其特征在于，所述复配修复剂由以下重量份组份制备而成：植物酵素200～500份、生物炭100份；
生物炭经由海带在隔氧环境下煅烧碳化制成，煅烧碳化过程为：a、将海带粉末置于通有氮气的马弗炉中加热升温至250～350℃，升温速率1～3℃/min，保温2～5小时；b、将马弗炉置于真空状态，升温至400～700 ℃，升温速率为7～10℃/min，保温2～3小时，然后自然冷却后取出即得海带的生物炭；
所述植物酵素由以下重量份组份发酵而成：废弃菜叶100份、大米20～30份、淘米水150～200份、红糖50～80份、纤维素酶2～5份；
植物酵素的发酵温度为20～30 ℃、发酵时间7天～30天；
复配修复剂经由生物炭添加到发酵2～3天的植物酵素中继续发酵得到。
2.根据权利要求1所述的用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，其特征在于，所述生物炭的制备过程还包括将海带清洗除杂后通风干燥，然后粉碎过筛得海带粉末。
3.根据权利要求2所述的用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，其特征在于，步骤（1）中海带清洗除杂过程如下：将海带表面洗净后于去离子水中浸泡1～3天，浸泡温度40～50℃。
4.根据权利要求2所述的用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，其特征在于，步骤（1）中通风干燥的温度为40～60℃，干燥时间为10～18小时，筛网的规格为150～200目。
5.根据权利要求1所述的用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，其特征在于，所述复配修复剂的制备过程还包括：发酵完成后经100～120目筛网过滤，然后将所得混合液置于紫外环境中杀菌即得复配修复剂。
6.如权利要求1所述的复配修复剂在清理受石油污染的土壤方面的应用，包括以下步骤：将复配修复剂加水稀释3～5倍后喷洒在土壤表面，然后翻耕土壤并灌溉，每7天喷洒复配修复剂的稀释溶液一次，喷洒密度为0.3～0.5 kg/m2。
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