CN108043868A - 重度石油污染土壤修复床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种重度石油污染土壤修复床，从修复床底部往上依次为防渗层、保护层、秸秆通气层和目标土壤层。防渗层铺设防渗薄膜，防渗薄膜采用1.5～2毫米厚的塑料膜。保护层铺设有细沙。秸秆通气层铺设有50～100毫米厚的农作物的秸秆，农作物的秸秆中设有通气管道，通气管道上设有若干出气口，通气管道采用硬塑料管制成，通气管道与鼓风机连通。目标土壤层充填有高浓度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物。目标土壤层的厚度为100～800毫米。土壤改良剂由人畜粪便和作物秸秆炭按体积比1:1混合制成。

Description

重度石油污染土壤修复床
技术领域
本发明涉及污染土壤治理技术领域，尤其是一种重度石油污染土壤修复床。
背景技术
在我国，每年经由各种途径进入到环境中的石油约有60万吨，导致约达500万hm2的土地受到了石油污染，造成了难以估计的损失。土壤石油污染具有隐蔽性和潜伏性、不可逆性和长期性、后果严重性等特点。在高浓度石油污染的土壤中，浓度较高的石油烃对土壤中的石油降解微生物有毒害作用，甚至将土壤中的降解微生物杀死，从而使土壤石油降解效率大大降低；其次会使土壤理化性质改变、土壤贫瘠、植被简化，微生物在土壤环境中生长所需的碳源、氮源等营养物质贫乏，因此，对重度石油污染土壤的修复研究意义重大。
目前针对受到石油污染的土壤，研究较多的修复方法主要是物理法、化学法以及生物法。物理法虽然能够将土壤中大部分有机物质去除，但容易对土壤的构分造成严重破坏，同时该方法成本较高且难以实施；化学法处理油污土壤可以获得良好的除油效果，但该方法采用大量化学试剂，处理不当会引起二次污染，或者只能使污染物从一个环境体系转移到另一个体系。生物法修复油污土壤具有显著的优点：①可用于受污染面积较大的土壤的修复，而且该修复技术所需成本较低；②对土壤的修复效果较好，污染物在土壤中的残留量低；③该方法绿色环保，不会因为该法的使用对土壤造成二次污染；④不破坏植物生长需要的土壤条件，且能改善土壤质量；但该方法修复周期较长。
国内外对于生物技术修复石油污染土壤的研究日益增加，也取得了众多成果。然而国内外对石油污染土壤的修复研究大多针对中低石油浓度，针对重度石油污染土壤修复的方法和装置不多。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决重度石油污染土壤的修复问题，提供一种操作简单、投资少的重度石油污染土壤修复床。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：重度石油污染土壤修复床从底部往上依次为防渗层、保护层、秸秆通气层和目标土壤层。
所述防渗层铺设防渗薄膜，防渗薄膜采用1.5～2毫米厚的塑料膜。
所述保护层铺设有细沙。
所述秸秆通气层铺设有50～100毫米厚的农作物的秸秆，农作物的秸秆中设有通气管道，通气管道上设有若干出气口，通气管道采用硬塑料管制成，通气管道与鼓风机连通。
所述目标土壤层充填有重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物。目标土壤层的厚度为100～800毫米。所述的土壤改良剂由人畜粪便和作物秸秆炭按体积比1:1混合制成。
所述的作物秸秆炭的制作过程为：
①把玉米秸秆或水稻秸秆或小麦秸秆或大豆秸秆收割、晾晒；
②把晾晒后的玉米秸秆或水稻秸秆或小麦秸秆或大豆秸秆粉碎、过60～100目筛；
③将筛分后的玉米秸秆或水稻秸秆或小麦秸秆或大豆秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～600℃的恒温时间为2～6h，之后冷却至室温；
④再粉碎、过60～80目筛，得到作物秸秆炭。
一种重度石油污染土壤修复床的建造和运营过程为：
(1)调查、实验、分析，确定污染土壤的范围、面积和深度。
(2)根据调查结果，规划、确定污染土壤治理的位置、面积，计算修复的厚度、土方量；把修复目标区规划成方格网状结构，规划成边长为5～10米的矩形方块。
(3)剥离污染的土壤层，剥离的深度为污染的深度，把部分剥离土堆积在重度石油污染土壤修复床的四周，形成重度石油污染土壤修复床的围堰。
(4)重度石油污染土壤修复床的底部设计有1～3％的水流坡度。
(5)铺设1.5～2毫米厚的塑料膜，建造防渗层。
(6)在防渗层上铺设15～30毫米厚的细砂，作为保护层。
(7)在保护层上铺设50～100毫米厚的农作物的秸秆，农作物的秸秆中设置通气管道，通气管道与设置在重度石油污染土壤修复床的围堰上的鼓风机连通。
(8)在秸秆通气层上充填重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物，形成目标土壤层。目标土壤层的厚度为100～800毫米。
(9)利用鼓风机进行曝气，目标土壤层中的石油污染物得以散发和降解。当目标土壤层中的石油污染物满足预定指标后，拆除秸秆通气层中的通气管道。翻耕目标土壤层，翻耕目标土壤层时投加氮肥和磷肥。
(10)在目标土壤层上选种植物，选种的植物应满足以下几点要求：①耐油污能力强；②采用乡土物种，因土种植，因地制宜；③抗病能力强；④易于收获、便于处置；⑤根系发达，茎叶茂密。
(11)对目标土壤层定期浇灌，一方面维持植物的成活，植物吸收土壤中的污染物，通过植物的收割得以去除；另一方面浇灌水或自然雨水对污染土壤进行淋滤，收集防渗层坡底的淋滤液，淋滤液经处理后达标排放。
(12)当目标土壤层中的石油污染物满足国家标准后，拆除塑料膜，该次修复完成。
(13)当被污染土壤的深度较大，剥离的土壤较多，在上次修复完成的目标土壤层上重复上述步骤。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明重度石油污染土壤修复床的具体实施例的结构示意图，
图1中：1.防渗层，2.保护层，3.秸秆通气层，4.目标土壤层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
一种重度石油污染土壤修复床从底部往上依次为防渗层1、保护层2、秸秆通气层3和目标土壤层4。
所述防渗层1铺设防渗薄膜，防渗薄膜采用1.5毫米厚的塑料膜。
所述保护层2铺设有细沙。
所述秸秆通气层3铺设有50毫米厚的玉米秸秆，玉米秸秆中设有通气管道，通气管道上设有若干出气口，通气管道采用硬塑料管制成，通气管道与鼓风机连通。
所述目标土壤层4充填有重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物。目标土壤层的厚度为500毫米。所述的土壤改良剂由人畜粪便和作物秸秆炭按体积比1:1混合制成。
所述的作物秸秆炭的制作过程为：
①把玉米秸秆收割、晾晒；
②把晾晒后的玉米秸秆粉碎、过100目筛；
③将筛分后的玉米秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100ml/min的流量通入氮气，升温速率为10℃/min，设置温度为600℃的恒温时间为6h，之后冷却至室温；
④再粉碎、过80目筛，得到作物秸秆炭。
本发明的一种重度石油污染土壤修复床的建造和运营过程为：
(1)调查、实验、分析，确定污染土壤的范围、面积和深度。
(2)根据调查结果，规划、确定污染土壤治理的位置、面积，计算修复的厚度、土方量；把修复目标区规划成方格网状结构，规划成边长为10米的矩形方块。
(3)剥离污染的土壤层，剥离的深度为污染的深度，把部分剥离土堆积在重度石油污染土壤修复床的四周，形成重度石油污染土壤修复床的围堰。
(4)重度石油污染土壤修复床的底部设计有3％的水流坡度。
(5)铺设1.5毫米厚的塑料膜，建造防渗层。
(6)在防渗层上铺设15毫米厚的细砂，作为保护层。
(7)在保护层上铺设50毫米厚的玉米秸秆，玉米秸秆中设置通气管道，通气管道与设置在重度石油污染土壤修复床的围堰上的鼓风机连通。
(8)在秸秆通气层上充填重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物，形成目标土壤层。目标土壤层的厚度为500毫米。
(9)利用鼓风机进行曝气，目标土壤层中的石油污染物得以散发和降解。当目标土壤层中的石油污染物满足预定指标后，拆除秸秆通气层中的通气管道。翻耕目标土壤层，翻耕目标土壤层时投加氮肥和磷肥。
(10)在目标土壤层上选种植物，选种的植物应满足以下几点要求：①耐油污能力强；②采用乡土物种，因土种植，因地制宜；③抗病能力强；④易于收获、便于处置；⑤根系发达，茎叶茂密。
(11)对目标土壤层定期浇灌，一方面维持植物的成活，植物吸收土壤中的污染物，通过植物的收割得以去除；另一方面浇灌水或自然雨水对污染土壤进行淋滤，收集防渗层坡底的淋滤液，淋滤液经处理后达标排放。
(12)当目标土壤层中的石油污染物满足国家标准后，拆除塑料膜，该次修复完成。
实施例2
一种重度石油污染土壤修复床从底部往上依次为防渗层1、保护层2、秸秆通气层3和目标土壤层4。
所述防渗层1铺设防渗薄膜，防渗薄膜采用2毫米厚的塑料膜。
所述保护层2铺设有细沙。
所述秸秆通气层3铺设有80毫米厚的水稻秸秆，水稻秸秆中设有通气管道，通气管道上设有若干出气口，通气管道采用硬塑料管制成，通气管道与鼓风机连通。
所述目标土壤层4充填有重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物。目标土壤层的厚度为300毫米。所述的土壤改良剂由人畜粪便和作物秸秆炭按体积比1:1混合制成。
所述的作物秸秆炭的制作过程为：
①把水稻秸秆收割、晾晒；
②把晾晒后的水稻秸秆粉碎、过60目筛；
③将筛分后的水稻秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100ml/min的流量通入氮气，升温速率为10℃/min，设置温度为400℃的恒温时间为3h，之后冷却至室温；
④再粉碎、过60目筛，得到作物秸秆炭。
本发明的一种重度石油污染土壤修复床的建造和运营过程为：
(1)调查、实验、分析，确定污染土壤的范围、面积和深度。
(2)根据调查结果，规划、确定污染土壤治理的位置、面积，计算修复的厚度、土方量；把治理目标区规划成方格网状结构，规划成边长为10米的矩形方块。
(3)剥离污染的土壤层，剥离的深度为污染的深度，把部分剥离土堆积在重度石油污染土壤修复床的四周，形成重度石油污染土壤修复床的围堰。
(4)重度石油污染土壤修复床的底部设计有2％的水流坡度。
(5)铺设2毫米厚的塑料膜，建造防渗层。
(6)在防渗层上铺设15毫米厚的细砂，作为保护层。
(7)在保护层上铺设80毫米厚的水稻秸秆，水稻秸秆中设置通气管道，通气管道与设置在重度石油污染土壤修复床的围堰上的鼓风机连通。
(8)在秸秆通气层上充填重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物，形成目标土壤层。目标土壤层的厚度为300毫米。
(9)利用鼓风机进行曝气，目标土壤层中的石油污染物得以散发和降解。当目标土壤层中的石油污染物满足预定指标后，拆除秸秆通气层中的通气管道。翻耕目标土壤层，翻耕目标土壤层时投加氮肥和磷肥。
(10)在目标土壤层上选种植物，选种的植物应满足以下几点要求：①耐油污能力强；②采用乡土物种，因土种植，因地制宜；③抗病能力强；④易于收获、便于处置；⑤根系发达，茎叶茂密。
(11)对目标土壤层定期浇灌，一方面维持植物的成活，植物吸收土壤中的污染物，通过植物的收割得以去除；另一方面浇灌水或自然雨水对污染土壤进行淋滤，收集防渗层坡底的淋滤液，淋滤液经处理后达标排放。
(12)当目标土壤层中的石油污染物满足国家标准后，拆除塑料膜，该次修复完成。
(13)由于污染土壤的深度较大，剥离的土壤较多，在步骤(12)修复完成的目标土壤层上重复步骤(1)～(12)。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种重度石油污染土壤修复床，其特征在于：从重度石油污染土壤修复床的底部往上依次为防渗层(1)、保护层(2)、秸秆通气层(3)和目标土壤层(4)；
所述防渗层(1)铺设防渗薄膜，防渗薄膜采用1.5～2毫米厚的塑料膜；
所述保护层(2)铺设有细沙；
所述秸秆通气层(3)铺设有50～100毫米厚的农作物的秸秆，农作物的秸秆中设有通气管道，通气管道上设有若干出气口，通气管道采用硬塑料管制成，通气管道与鼓风机连通；
所述目标土壤层(4)充填有重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物；目标土壤层的厚度为100～800毫米；
所述的土壤改良剂由人畜粪便和作物秸秆炭按体积比1:1混合制成。
2.如权利要求1所述的一种重度石油污染土壤修复床，其特征在于：重度石油污染土壤修复床的建造和运营过程为；
①调查、实验、分析，确定污染土壤的范围、面积和深度，根据调查结果，规划确定污染土壤治理的位置、面积，计算修复的厚度、土方量；把修复目标区规划成方格网状结构，规划成边长为5～10米的矩形方块；
②剥离污染的土壤层，剥离的深度为污染的深度，把部分剥离土堆积在重度石油污染土壤修复床的四周，形成重度石油污染土壤修复床的围堰；
③重度石油污染土壤修复床的底部设计有1～3％的水流坡度；在重度石油污染土壤修复床的底部铺设1.5～2毫米厚的塑料膜，建造防渗层；
④在防渗层上铺设15～30毫米厚的细砂，作为保护层；
⑤在保护层上铺设50～100毫米厚的农作物的秸秆，农作物的秸秆中设置通气管道，通气管道与设置在重度石油污染土壤修复床的围堰上的鼓风机连通；
⑥在秸秆通气层上充填重度石油污染土壤和土壤改良剂的混合物，形成目标土壤层；目标土壤层的厚度为100～800毫米；
⑦利用鼓风机进行曝气，目标土壤层中的石油污染物得以散发和降解；当目标土壤层中的石油污染物满足预定指标后，拆除秸秆通气层中的通气管道；翻耕目标土壤层，翻耕目标土壤层时投加氮肥和磷肥；
⑧在目标土壤层上选种植物；对目标土壤层定期浇灌，一方面维持植物的成活，植物吸收土壤中的污染物，通过植物的收割得以去除；另一方面浇灌水或自然雨水对污染土壤进行淋滤，收集防渗层坡底的淋滤液，淋滤液经处理后达标排放；
⑨当目标土壤层中的石油污染物满足国家标准后，拆除防渗层中的塑料膜，该次修复完成；
⑩当被污染的土壤一次不能修复完成时，在上次修复完成的目标土壤层上重复步骤①～⑨。
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