CN109158417A

CN109158417A - 一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的方法及装置

Info

Publication number: CN109158417A
Application number: CN201810861015.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡喜运; 黄毅; 胡灿洋; 赵小学; 席普宇; 乔显亮; 陈景文; 郑永权
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2019-01-08

Abstract

本发明提供了一种环糊精‑过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的方法及装置，属于土壤污染修复技术领域。该方法采用环糊精提高老化土壤中石油烃的有效态浓度，使石油烃更易于被过硫酸钠氧化降解。在实验条件下对土壤中石油类污染物的去除率可达到27.5～81.2％。本发明构建了环糊精‑过硫酸钠联合修复石油污染土壤的技术及装置，提高了过硫酸钠修复石油污染土壤的降解率，特别对老化土壤效果更显著，所用药剂环境友好、可循环利用。因此，该技术具有良好的环境和经济效益。

Description

一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的方法及装置

技术领域

本发明属于土壤污染修复技术领域，涉及一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法及装置。

背景技术

石油开采和石油化工过程中会由于原油泄漏、落地原油、废水灌溉及含油污泥的不当处置等原因导致土壤石油污染日益严重，造成土壤中微生物群落结构破坏，农产品品质和产量下降，对人体健康造成严重威胁。土壤石油污染是亟需解决的环境问题之一。

石油类污染物组成复杂，浓度分布不均匀，且含有大量的难降解和易吸附的物质(如长链烷烃、多环芳烃等)，去除难较大。目前处理石油污染普遍使用化学氧化技术，常用的氧化剂有芬顿试剂、高锰酸钾、过氧化钙、过硫酸钠等，其中过硫酸钠以其稳定性好、溶解度高、易传质、活化方式多而被频繁地被用作化学氧化修复技术的氧化剂。专利CN105149338 A公开了一种过硫酸钠修复石油污染土壤的方法，利用亚铁盐与紫外光复合活化过硫酸钠，石油去除率高、修复时间短。国内外的研究人员采用多种氧化技术对石油污染土壤进行了修复，土壤中石油的去除率在40％～90％之间。

然而，修复后土壤中石油烃的残留浓度仍然超《农用地土壤环境质量标准》、《展览会用地土壤环境质量评价标准》、《土壤环境质量标准》等对土壤石油烃的限值。这主要是由于石油烃在老化土壤中的有效态浓度较低，氧化剂很难对结合态的石油烃进行有效降解，即使增加氧化剂的用量，对石油类污染物的降解效果已不明显。

环糊精对石油烃有增溶洗脱的作用，可提高其在土壤中的有效态浓度，使石油烃更容易与修复药剂进行反应而去除。Steffan S.等的研究表明环糊精对土壤中正十二烷的生物降解有促进作用，但环糊精用作化学氧化的调节剂的研究未见报道。因此，构建环糊精与过硫酸钠的复合体系，利用环糊精对石油烃的增溶包合作用提高石油烃有效态浓度，利用过硫酸钠的氧化性对石油类污染物进行降解，由于环糊精可以回用，大大降低了修复成本，该方法作为中低浓度石油污染土壤的修复具有很好的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法及装置。

本发明的技术方案：

一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的装置，包括破碎筛分设备1、传送带2、混合池7、反应池8、加药系统、脱水系统及药液回用系统，污染土壤经破碎筛分设备1后经传送带2进入混合池7；加药系统包括环糊精加药池3和过硫酸钠加药池4，均通过流量计6与混合池7上层的喷头连接；混合池7通过机械搅拌将土壤与修复药剂混合后，经底部阀门进入反应池8，在反应池8内反应后的土壤，通过阀门转移至螺旋挤压脱水机9进行脱水处理，土壤从螺旋挤压脱水机9下部排出，脱出的药液储存于药液回用池10等待回用，药液中环糊精的回用率达60～80％，重复利用多次后对仍有较好的修复效果。

上述装置中，过硫酸钠通过反应池8内置的加热装置进行热活化；药剂溶液在系统内回用，环糊精循环使用，节约成本。

一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法，步骤如下：

污染土壤经破碎过筛后，通过传送带计量进入混合池，将环糊精溶液和过硫酸钠溶液通过流量计计量投加到混合池，环糊精用量为土壤干重质量的0.5％～3％，过硫酸钠用量为土壤干重质量的5％～25％，控制水土质量比0.5～3:1，通过机械搅拌使药剂与土壤混合均匀，然后土壤通过混合池下部的阀门排出到反应池，反应2d后打开反应池阀门，使土壤进入螺旋挤压脱水机脱水，脱出的药液储存于药液回用池等待回用，修复后的土壤从螺旋挤压脱水机下部排出。

所述的环糊精包括β-CD、HPCD、M-CD等环糊精及其衍生物。

所述的石油污染土壤是油井作业区或油井周边受污染农田的土壤。污染物为石油烃。

本发明的有益效果是构建了环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤反应体系及装置，有效地提高了土壤石油烃的去除率。环糊精调控技术使土壤中石油类污染物有效态浓度提升12％～80％，使石油烃更易于被过硫酸钠氧化，联合技术相比于单独使用过硫酸钠对土壤进行修复的降解率提高了5％～17％，该技术对长期污染的老化土壤也具有很好的修复效果，修复过程中的环糊精可以重复使用，大大降低了修复成本。

附图说明

图1为环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的反应装置。

图2为高污染土壤多次处理时石油烃残留浓度变化趋势。

图3为低污染土壤多次处理时石油烃残留浓度变化趋势。

图中：1破碎筛分设备；2传送带；3环糊精加药池；4过硫酸钠加药池；5泵；6流量计；7混合池；8反应池；9螺旋挤压脱水机；10回用池。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图说明详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1

将采集自油井周边农田土壤研磨过20目筛，测得土壤中石油类污染物总量为1172.94mg/kg，称取污染土壤50g，置于250mL三角瓶中，投加过硫酸钠和β-CD溶液使土壤中的质量浓度分别为10％和1％，调整水土比为1:1，将样品混合均匀后置入25℃，150r/min的恒温培养箱内进行培养，4d后将样品取出，过滤，阴干后取样测定土壤石油类污染物浓度降为473.31mg/kg，达到《农用地土壤环境质量标准》(GB15618-201X)中对农用地的限定值500mg/kg，处理后土壤pH值的8.33降为6.80，由碱性变为中性土壤，且土壤脱氢酶活性由初始的1.67mg/(kg·d)增长到5.98mg/(kg·d)。

实施例2

将采集自油井的老化土壤进行研磨过20目筛，测得土壤中石油类污染物总量为17048mg/kg，称取污染土壤50g，置于250mL三角瓶中，加入过硫酸钠5g，调节水土比为1:1，设定温度为40℃，反应2天后加入土壤质量2％的HPCD，继续反应2天，将土壤取出，阴干后，用红外测油仪测定土壤种石油烃含量。石油烃降解率为35.6％，重复处理6次后土壤石油类污染物降解率为74.7％，石油类污染物浓度降为4567.88mg/kg(见图2)，达到《土壤环境质量标准》中的工业用地标准5000mg/kg。

实施例3

将采集自油井的老化土壤进行研磨过20目筛，测得土壤中石油类污染物总量为5156.88mg/kg，称取污染土壤50g，置于250mL三角瓶中，投加过硫酸钠5g，加入HPCD溶液使土壤中含量为2％，调整水土比为1:1，将样品混合均匀置入40℃，200r/min的恒温培养箱内进行培养，2d后将样品取出，过滤，阴干后测得土壤石油类污染物降解率为27.5％，达到商业用地土壤质量标准，重复处理4次后，土壤中石油类污染物的残留浓度为967.39mg/kg(见图3)，低于《土壤环境质量标准》(GB 15618-2008)中居住用地的限定值1000mg/kg。

实施例4

将采集自油井的老化土壤进行研磨过20目筛，测得土壤中石油类污染物总量为5156.88mg/kg，称取污染土壤50g，置于250mL三角瓶中，加入过硫酸钠10g，调节水土比为1:1，设定温度为50℃，反应2天后加入土壤质量2％的HPCD，继续反应2天，将土壤取出，阴干后，用红外测油仪测定土壤种石油烃含量，石油烃降解率为34.7％，石油类污染物浓度降为3367.44mg/kg，达到《土壤环境质量标准》中对工业用地的限值5000mg/kg。

实施例5

提供了一种环糊精-过硫酸钠联合修复土壤石油类污染物的装置，该装置处理石油污染土壤的具体步骤为：污染土壤破碎过筛后经传送带进入混合池；加药系统包括环糊精加药池和过硫酸钠加药池，均通过流量计与混合池上层的喷头连接；混合池通过机械搅拌将土壤与修复药剂混合后，经底部阀门进入反应池，在反应池内设有加热装置，可对过硫酸钠进行热活化，反应后的土壤通过阀门转移至螺旋挤压脱水机进行脱水处理，脱出的药液储存于药液回用池等待回用，土壤从螺旋挤压脱水机下部排出。

Claims

1.一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，所述的环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的装置包括破碎筛分设备(1)、传送带(2)、混合池(7)、反应池(8)、加药系统、脱水系统及药液回用系统，污染土壤经破碎筛分设备(1)后经传送带(2)进入混合池(7)；加药系统包括环糊精加药池(3)和过硫酸钠加药池(4)，均通过流量计(6)与混合池(7)上层的喷头连接；混合池(7)通过机械搅拌将土壤与修复药剂混合后，经底部阀门进入反应池(8)，在反应池(8)内反应后的土壤，通过阀门转移至螺旋挤压脱水机(9)进行脱水处理，土壤从螺旋挤压脱水机(9)下部排出，脱出的药液储存于药液回用池(10)等待回用，药液中环糊精的回用率达60～80％，重复利用多次后对仍有较好的修复效果。

2.根据权利要求1所述的环糊精-过硫酸钠联合修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，过硫酸钠通过反应池(8)内置的加热装置进行热活化。

3.一种环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法，其特征在于，步骤如下：

污染土壤经破碎过筛后，通过传送带(2)计量进入混合池(7)，将环糊精溶液和过硫酸钠溶液通过流量计(6)计量投加到混合池(7)，环糊精用量为土壤干重质量的0.5％～3％，过硫酸钠用量为土壤干重质量的5％～25％，控制水土质量比0.5～3:1，通过机械搅拌使药剂与土壤混合均匀，然后土壤通过混合池(7)下部的阀门排出到反应池(8)，反应2d后打开反应池(8)阀门，使土壤进入螺旋挤压脱水机(9)脱水，脱出的药液储存于药液回用池(10)等待回用，修复后的土壤从螺旋挤压脱水机(9)下部排出。

4.根据权利要求3所述的环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法，其特征在于，所述的环糊精包括β-CD、HPCD、M-CD环糊精及其衍生物。

5.根据权利要求3或4所述的环糊精-过硫酸钠联合修复石油污染土壤的方法，其特征在于，所述的污染土壤是油井作业区或油井周边受污染农田的土壤，污染物为石油烃。