CN107617638A - 一种用于有机污染土壤修复的生物方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于有机污染土壤修复的生物方法，它的操作步骤包括：第一步：将污染土壤进行破碎过筛，去除大块石头；第二步：将降解菌、营养盐溶解于水，加入到污染土壤中，使土壤含水率在14.3％‑25％；并使C、N、P元素在土壤中的含量分别为5000‑10000mg/kg、500‑1000mg/kg、50‑100mg/kg；第三步：将土壤进行堆垛，并在堆垛过程中布置开孔的曝气管和监测探头，曝气管与空气压缩机相连接，通过曝气管向土壤输送空气；第四步：对土壤含氧量、含水率、温度进行监测，并定期采样检测土壤pH、有机污染物浓度，直至目标污染物浓度下降到修复目标值以下，则修复完成。本发明方法通过加入高效降解菌和营养物质，并通过生物堆技术强化微生物修复效果，提高生物修复效率，并具有成本低廉，操作简单，无二次污染，减少人工、设备投入的优点，可规模化应用于有机污染场地修复。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体是一种用于有机污染土壤修复的生物方法。
背景技术
我国经济发展方式总体粗放，产业结构和布局仍不尽合理，污染物排放总量较高，土壤作为大部分污染物的最终受体，其环境质量受到显著影响。由于工业三废的肆意排放，农药化肥的过量使用，致使有机污染物在环境中广泛分布，并且在土壤环境中富集，最终通过生物富集途径危害人类的健康。土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性、难可逆性等，使得污染土壤很难修复或修复成本很高。
土壤中的污染物来源广、种类多，一般可分为无机污染物和有机污染物。有机污染物种类繁多，包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三氯乙烯等挥发性有机污染物，以及多环芳烃、多氯联苯、有机农药类等半挥发性有机污染物。土壤有机污染物可直接破坏土壤的正常功能，并可通过植物的吸收和食物链的积累，进而危害人类健康。土壤有机污染物也可能对土壤动物的新陈代谢、遗传特性和对植物的生长发育均有影响，破坏生态环境，从而间接危害人类健康。
目前，土壤有机污染修复技术有化学氧化技术、热脱附技术、水泥窑协同处置技术、生物堆技术、气相抽提等，其中热脱附和水泥窑协同处置技术能耗高、修复成本昂贵，化学氧化技术需多次投加药物、修复难彻底、对土壤性质要求高；气相抽提只能针对易挥发的有机物，对土壤渗透性要求高、修复周期长。在各种修复技术中，只有微生物修复和植物修复是目前最具发展前景的绿色修复，具有环境友好的优点。微生物修复主要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，加速分解污染物，修复被污染的土壤。
但目前尚未见有处理成本低、降解效率高，能进行规模化应用的生物处理方法的相关报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于有机污染土壤修复的生物方法，通过采用高效降解菌和有机污染土壤生物堆技术相结合，优化土壤生态环境，大大提高微生物降解效率，而且人工和设备投入少。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种用于有机污染土壤修复的生物方法，它的操作步骤包括：
第一步：将污染土壤进行破碎过筛，去除大块石头；
第二步：将降解菌、营养盐溶解于水，加入到污染土壤中，使土壤含水率在14.3％-25％；并使C、N、P元素在土壤中的含量分别为5000-10000mg/kg、500-1000mg/kg、50-100mg/kg；
第三步：将土壤进行堆垛，并在堆垛过程中布置开孔的曝气管和监测探头，曝气管与空气压缩机相连接，通过曝气管向土壤输送空气；
第四步：对土壤含氧量、含水率、温度进行监测，并定期采样检测土壤pH、有机污染物浓度，直至目标污染物浓度下降到修复目标值以下，则修复完成。
第一步中，过筛采用的筛网孔径小于或等于50mm。
第二步中，所述降解菌是由实验室从土壤中筛选驯化所得，名为BSC-T1，经鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)，使用时土壤的菌落总数不低于105cfu/g。
第二步中，所述营养盐是尿素和磷酸二氢钾，要求使土壤中C:N:P的质量比＝100:10:1。
第三步中，加入到污染土壤的水与污染土壤的质量比为1:4-7。
第三步中，所述堆垛置于水泥混凝土构筑的基座上，堆垛规模的底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米。
所述曝气管插在土壤中并且间隔开孔，曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离至少30cm。
所述曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm。
第三步，所述探头包括氧气探头、温度探头、湿度探头，通过探头采样到的检测结果随时对土壤进行曝气和晒水。
本发明方法通过加入高效降解菌，优化土壤生态环境，大大提高微生物降解效率，人工和设备投入少，费用低廉，操作简单，易于实现，可规模化应用于有机污染场地修复，并使处理后的土壤达到国家相关标准。本发明方法可解决处理石油烃、硝基苯、多环芳烃等污染土壤处理难题，具有良好的市场前景和应用潜力。
附图说明
图1是本发明生物方法制作的生物堆堆体的正面示意图。
图2是本发明生物方法制作的生物堆堆体的侧面示意图。
图3是本发明生物方法制作的生物堆堆体的俯视示意图。
图中：1-曝气管、2-氧气监测探头、3-温度监测探头、4-湿度监测探头、5-空气压缩机。
具体实施方式
本发明方法是一种用于有机污染土壤修复的生物方法，它采用高效降解菌和有机污染土壤生物堆技术相结合。所述的高效降解菌是能有效降解土壤中有机污染物的微生物，名为BSC-T1，经鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)，并根据污染物浓度和土壤性质确定其投加量；所述的有机污染土壤生物堆技术包括用于堆放污染土壤的水泥混凝土构筑的基座，基座上堆垛污染土壤，并在土壤中插有间隔开孔的曝气管，曝气管与空气压缩机连接。
下面结合附图对本发明方法作进一步的描述，见图1—图3所示，本发明方法所需设备包括曝气管1、氧气监测探头2、温度监测探头3、湿度监测探头4、空气压缩机5。曝气管1布置于污染土壤中，用于连接空气压缩机5，给土壤进行曝气；氧气监测探头2、温度监测探头3、湿度监测探头4布置于污染土壤中，用于监测土壤的氧气、温度、湿度等土壤环境状况；空气压缩机5连接于曝气管1，通过曝气管1对土壤进行曝气。
本发明由于具备了高效降解菌和适宜的水分、养分、氧气等条件，降解菌和土著微生物可以利用有机污染物作为碳源，从而对有机污染物进行有效降解，转化为水和CO2等无毒或低毒代谢物质。
实施例1
本发明生物方法具体包括以下步骤：将某化工场地六六六污染浓度为72.08mg/kg的土壤进行破碎过筛，去除大块石头，采用的筛网孔径为50mm；将降解菌、尿素和磷酸二氢钾溶解于水，将得到的混合液体以水土质量比为1:5均匀加入到污染土壤，使土壤含水率为20％；向土壤添加降解菌、营养盐后，使土壤中C、N、P元素的质量比为100:10:1且含量分别为8000mg/kg、800mg/kg、80mg/kg，菌落总数为1.2×105cfu/g。将土壤进行堆垛，堆垛规模底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米，在堆垛过程中布置开孔的曝气管和氧气探头、温度探头、湿度探头，并根据采样检测结果随时对土壤进行曝气和晒水；采用的曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm；曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离为30cm。修复2个月后土壤中六六六总的浓度降至23.83mg/kg，降低率为66.94％。
实施例2
本发明生物方法具体包括以下步骤：将某化工场地六六六污染浓度为182.14mg/kg的土壤进行破碎过筛，去除大块石头，采用的筛网孔径为40mm；将降解菌、尿素和磷酸二氢钾溶解于水，将得到的混合液体以水土质量比为1:7均匀加入到污染土壤，使土壤含水率为14.3％；向土壤添加降解菌、营养盐后，使土壤中C、N、P元素的质量比为100:10:1且含量分别为5000mg/kg、500mg/kg、50mg/kg，菌落总数为1.01×105cfu/g。将土壤进行堆垛，堆垛规模底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米，在堆垛过程中布置开孔的曝气管和氧气探头、温度探头、湿度探头，并根据采样检测结果随时对土壤进行曝气和晒水；采用的曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm；曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离为33cm。修复2个月后土壤中六六六总的浓度降至119.03mg/kg，降低率为34.65％。
实施例3
本发明生物方法具体包括以下步骤：将某化工场地六六六污染浓度为72.08mg/kg的土壤进行破碎过筛，去除大块石头，采用的筛网孔径为40mm；将降解菌、尿素和磷酸二氢钾溶解于水，将得到的混合液体以水土质量比为1:4均匀加入到污染土壤，使土壤含水率为25％；向土壤添加降解菌、营养盐后，使土壤中C、N、P元素的质量比为100:10:1且含量分别为10000mg/kg、1000mg/kg、100mg/kg，菌落总数为2.24×105cfu/g。将土壤进行堆垛，堆垛规模底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米，在堆垛过程中布置开孔的曝气管和氧气探头、温度探头、湿度探头，并根据采样检测结果随时对土壤进行曝气和晒水；采用的曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm；曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离为31cm。修复2个月后土壤中六六六总的浓度降至23.62mg/kg，降低率为67.23％。
实施例4
本发明生物方法具体包括以下步骤：将某化工场地六六六污染浓度为182.14mg/kg的土壤进行破碎过筛，去除大块石头，采用的筛网孔径为40mm；将降解菌、尿素和磷酸二氢钾溶解于水，将得到的混合液体以水土质量比为1:7均匀加入到污染土壤，使土壤含水率为14.3％；向土壤添加降解菌、营养盐后，使土壤中C、N、P元素的质量比为100:10:1且含量分别为10000mg/kg、1000mg/kg、100mg/kg，菌落总数为1.56×105cfu/g。将土壤进行堆垛，堆垛规模底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米，在堆垛过程中布置开孔的曝气管和氧气探头、温度探头、湿度探头，并根据采样检测结果随时对土壤进行曝气和晒水；采用的曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm；曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离为36cm。修复2个月后土壤中六六六总的浓度降至87.73mg/kg，降低率为51.84％。
Claims (9)
1.一种用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，它的操作步骤包括：
第一步：将污染土壤进行破碎过筛，去除大块石头；
第二步：将降解菌、营养盐溶解于水，加入到污染土壤中，使土壤含水率在14.3％-25％；并使C、N、P元素在土壤中的含量分别为5000-10000mg/kg、500-1000mg/kg、50-100mg/kg；
第三步：将土壤进行堆垛，并在堆垛过程中布置开孔的曝气管和监测探头，曝气管与空气压缩机相连接，通过曝气管向土壤输送空气；
第四步：对土壤含氧量、含水率、温度进行监测，并定期采样检测土壤pH、有机污染物浓度，直至目标污染物浓度下降到修复目标值以下，则修复完成。
2.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，第一步中，过筛采用的筛网孔径小于或等于50mm。
3.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，第二步中，所述降解菌是由实验室从土壤中筛选驯化所得，名为BSC-T1，经鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)，使用时土壤的菌落总数不低于105cfu/g。
4.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，营养盐是尿素和磷酸二氢钾，要求使土壤中C:N:P的质量比＝100:10:1。
5.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，第三步：加入到污染土壤的水与污染土壤的质量比为1:4-7。
6.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，第三步中，所述堆垛置于水泥混凝土构筑的基座上，堆垛规模的底部长10米，顶部长7米，底部宽8米，顶部宽5米，高1.5米。
7.根据权利要求1所述用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，所述曝气管插在土壤中并且间隔开孔，曝气管铺设3排，分别离地面30cm、80cm、120cm，曝气管离土壤表面距离至少30cm。
8.根据权利要求4所述的用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征在于，所述曝气管内径19mm，外径27mm，曝气气孔密度为12个/米，每相邻2个孔在横截面上互为垂直，曝气孔为通透孔，孔径2mm。
9.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤修复的生物方法，其特征是：第三步，所述探头包括氧气探头、温度探头、湿度探头，通过探头采样到的检测结果随时对土壤进行曝气和晒水。
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