CN109290356A - 一种多氯联苯污染土壤的治理方法 - Google Patents

一种多氯联苯污染土壤的治理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多氯联苯污染土壤的治理方法，它包括如下步骤：1)配制淋洗液，依据待修复土壤的质量配制淋洗液；2)化学淋洗处理，将待修复土壤挖掘输送至搅拌机内一边喷淋，一边搅拌处理；3)微生物降解，将土著微生物与生物促生液充分混和搅拌并采用喷射或注射的方法注入土壤中，待5～7天后第二次单独喷射或注射生物促生液，接下来每天减半喷射或注射生物促生液且持续25~30天；4)底部修复与阻隔，利用芬顿试剂、零价铁和水泥对被污染土壤底部混合形成固化层；5)土壤回填；它采用化学淋洗、微生物降解和底部阻隔的工艺方法从而克服现有技术污染清除不彻底的问题，并且处理成本低、效率高、无二次污染；它广泛适用于多氯联苯污染治理配套使用。

Description

一种多氯联苯污染土壤的治理方法
技术领域
本发明涉及化工技术，尤其涉及一种多氯联苯污染土壤的治理方法。
背景技术
多氯联苯(PCBs)是电子垃圾拆解、焚烧地区土壤中的主要污染物，是联苯苯环上的氢原子由氯原子取代所生成的人工合成有机物，多氯联苯是一种典型的持久性有机物(POPS)，因其双苯环结构故具有化学惰性、绝缘性、不可燃性和耐酸碱性等优异特性，同时多氯联苯作为一种工业产品已被广泛使用，常用作热载体、增塑剂、高温润滑剂、涂料及油墨添加剂、电容器及变压器的绝缘材料等，因此多氯联苯在工业上的广泛使用已造成全球性的环境污染问题。
多年以来，国内外学者对多氯联苯(PCBs)污染土壤的修复开展了广泛的科学研究，但目前对多氯联苯(PCBs)污染土壤的治理方法普遍处理费用高，对污染物清除不彻底，在许多地区应用受到局限。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种多氯联苯污染土壤的治理方法，它采用化学淋洗、微生物降解和底部阻隔的工艺方法从而克服现有技术污染清除不彻底的问题，并且处理成本低、效率高、无二次污染，不会破坏土壤原有环境，操作步骤简便，市场前景广阔，便于推广使用。
为了实现上述目的，一种多氯联苯污染土壤的治理方法，它包括以下步骤：
1)配制淋洗液：根据被污染土壤的实际情况确定所需土壤的挖掘深度并计算所需挖掘量，确定待修复土壤的质量，并依据待修复土壤的质量配制淋洗液，所述淋洗液的总体积与待修复土壤的质量比为2:1～6:1ml/g；
2)化学淋洗处理：将待修复土壤挖掘输送至搅拌机内，在常温常压下将步骤1)中配制的淋洗液均匀喷淋在所述待修复土壤上，一边喷淋一边搅拌所述待修复土壤；
3)微生物降解：首先将土著微生物与生物促生液按重量比8～10:0.8～1.5进行充分混和搅拌得到混合液，然后将混合液采用高压喷枪喷射或注射的方法注入化学淋洗处理后的土壤中，待5～7天后第二次单独喷射或注射生物促生液，接下来每天减半喷射或注射生物促生液且持续25~30天；
4)底部修复与阻隔：在步骤1)中所确定的需修复土壤的挖掘深度位置，再向下继续挖掘40～60cm深度的土壤，然后对再次挖掘的土壤进行破碎，接着对破碎后的土壤喷洒芬顿试剂并进行翻混和搅拌，所述芬顿试剂的体积与再次挖掘土壤的质量比为1:100 L/Kg，搅拌均匀后添加质量比为1%～2%的零价铁进行稳定化处理，养护48小时后，再添加质量比为5%～10%的水泥对土壤进行固化；
5)土壤回填，在步骤4)中水泥凝固之前将步骤3)中处理后的土壤回填原处。
为了实现工艺、效果优化，其进一步的措施是：所述步骤1)中的淋洗液包括体积比为1:1的淋洗液a与淋洗液b，所述淋洗液a采用0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液的体积比为1:3～3:1。
所述淋洗液b采用0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液的体积比为1:3～3:1。
所述步骤2)中先采用淋洗液a或淋洗液b喷淋45～60min，再采用淋洗液b或淋洗液a喷淋45～60min。
所述步骤3)中首次喷射或注射混合液的重量与化学淋洗处理后土壤的体积比为0.010×10-6～0.015×10-6g/m3，第二次单独喷射或注射生物促生液的重量与首次喷射或注射混合液的重量相等。
所述步骤3)中的生物促生液可采用腐殖酸溶液替代。
所述步骤4)中对再次挖掘的土壤破碎后的颗粒直径需小于60mm。
所述步骤4)中芬顿试剂中双氧水和亚铁离子的摩尔质量比为8:1。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：
(Ⅰ)本发明采用化学淋洗处理，多氯联苯在土壤中受到毛细管力、粘附力和内聚力的共同作用而形成顽固的残留形态，通过化学淋洗处理向污染土壤中加入适宜的淋洗剂，可促进多氯联苯的增溶，使吸附在土壤颗粒上多氯联苯解吸至水相中溶解，具有处理效果好，成本低，处理时间短，效率高等优点；
(Ⅱ)本发明采用微生物降解处理，利用生物促生法，可有效提高生物处理中优势菌种的活性及数量，从而提高生物处理对污染土壤中难降解有机物多氯联苯的去除效率；
(Ⅲ)本发明采用化学氧化和固化稳定技术对污染土壤的底部进行修复和隔离处理，即利用芬顿试剂、零价铁和水泥对被污染土壤底部混合形成一层具有工程特性的覆盖层，既降解了土壤中的污染物，又阻隔了污染物的扩散对人体健康可能产生的影响；
(Ⅳ)本发明采用化学淋洗、微生物降解和底部阻隔的工艺方法从而克服现有技术污染清除不彻底的问题，并且处理成本低、效率高、无二次污染，不会破坏土壤原有环境，操作步骤简便，能取得较好的社会效益、环境效益及经济效益。
本发明广泛适用于多氯联苯污染治理配套使用。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
本发明一种多氯联苯污染土壤的治理方法，它包括以下步骤：
1)配制淋洗液：根据被污染土壤的实际情况确定所需土壤的挖掘深度并计算所需挖掘量，确定待修复土壤的质量，并依据待修复土壤的质量配制淋洗液，所述淋洗液的总体积与待修复土壤的质量比为2:1～6:1ml/g；所述淋洗液包括体积比为1:1的淋洗液a与淋洗液b，所述淋洗液a采用0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液的体积比为1:3～3:1；所述淋洗液b采用0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液的体积比为1:3～3:1；
2)化学淋洗处理：将待修复土壤挖掘输送至搅拌机内，在常温常压下将步骤1)中配制的淋洗液均匀喷淋在所述待修复土壤上，一边喷淋一边搅拌所述待修复土壤；一般先采用淋洗液a或淋洗液b喷淋45～60min，再采用淋洗液b或淋洗液a喷淋45～60min，淋洗搅拌处理过程中搅拌机内的反应温度需控制在25～35℃之间；
3)微生物降解：首先将土著微生物与生物促生液按重量比8～10:0.8～1.5进行充分混和搅拌得到混合液，然后将混合液采用高压喷枪喷射或注射的方法注入化学淋洗处理后的土壤中，待5～7天后第二次单独喷射或注射生物促生液，接下来每天减半喷射或注射生物促生液且持续25~30天；其中首次喷射或注射混合液的重量与化学淋洗处理后土壤的体积比为0.010×10-6～0.015×10-6g/m3，第二次单独喷射或注射生物促生液的重量与首次喷射或注射混合液的重量相等，所述生物促生液可采用腐殖酸溶液替代；
4)底部修复与阻隔：在步骤1)中所确定的需修复土壤的挖掘深度位置，再向下继续挖掘40～60cm深度的土壤，然后对再次挖掘的土壤进行破碎，土壤破碎后的颗粒直径需小于60mm，接着对破碎后的土壤喷洒芬顿试剂并进行翻混和搅拌，所述芬顿试剂中双氧水和亚铁离子的摩尔质量比为8:1，且芬顿试剂的体积与再次挖掘土壤的质量比为1:100L/Kg，搅拌均匀后添加质量比为1%～2%的零价铁进行稳定化处理，养护48小时后，再添加质量比为5%～10%的水泥对土壤进行固化；
5)土壤回填，在步骤4)中水泥凝固之前将步骤3)中处理后的土壤回填原处。
本发明中利用化学表面活性剂柠檬酸对多氯联苯污染土壤进行修复具有效果好、成本低且修复时间短等优点，同时生物表面活性剂β-环糊精溶液和鼠李糖脂溶液是由微生物产生的，具有高效、低毒和易生物降解等特性，是一种对环境友好的有机污染物修复剂；由于化学表面活性剂可能对洗脱液中多氯联苯的生物降解产生抑制作用，同时残留于土壤中的化学表面活性剂对土壤可能产生二次污染，因此将化学表面活性剂柠檬酸与生物表面活性剂之间进行复配可对水中的有机污染物产生协同增溶作用，显著提高难溶有机物的溶解度，降低表面活性剂的用量，减少其对土壤的二次污染。
本发明中微生物对多氯联苯的微生物降解分为两个过程：厌氧脱氯和好氧降解；厌氧脱氯过程是将高氯代多氯联苯脱氯变成低氯代同系物，并不破坏苯环结构，降解速率与氯化程度、氯取代位置有关；好氧降解是好氧微生物与多氯联苯发生共代谢过程，将多氯联苯氧化生成为容易被其它好氧微生物降解的物质如氯代苯甲酸；高氯代多氯联苯持久性和疏水性强，苯环电子云密度低，可以作为电子受体，通过酶进行亲核攻击，在厌氧条件下被微生物逐步脱氯成为低氯代多氯联苯，亲水性得到提高，同时作为电子供体被好氧菌降解，分解成小分子物质，而低氯代多氯联苯可以直接被好氧降解菌利用，氧化为无机物。
本发明中将水泥和土壤混合形成固态，经水化反应后形成坚硬的固化体，从而降低土壤的可渗透性，阻隔污染物的传输扩散；对再次挖掘的土壤进行破碎后的颗粒直径需小于60mm，主要目的是使药剂和土壤混合均匀，使得反应能够充分进行，以确保土壤的颗粒间隙通畅，达到氧化剂与土壤完全均匀混合的效果；同时利用还原性零价铁对多氯联苯进行还原脱氯：由金属零价铁释放的电子与氯原子反应脱掉形成氯离子，逐渐脱氯生成联苯化合物或其它的无毒、低毒的物质；通过芬顿试剂与零价铁化学氧化法联用，可大幅提升土壤底部修复的效果，从而有利于阻止污染物的扩散。
实施例一：选择多氯联苯含量为50mg/kg的污染土壤，地块面积为10平方米，利用本发明提供的治理方法处理污染土壤，处理完成后再利用气相色谱测定土壤中多氯联苯的含量，结果显示多氯联苯含量降至1.0mg/kg，相比现有技术其去除效果得到极大提高，并对地块周边土壤抽样检测，没有发现多氯联苯有扩散。
实施例二：选择多氯联苯含量为80mg/kg的污染土壤，地块面积为10平方米，利用本发明提供的治理方法处理污染土壤，处理完成后利用气相色谱测定土壤中多氯联苯的含量，结果显示多氯联苯含量降至1.7mg/kg，相比现有技术其去除效果得到极大提高，并对地块周边土壤抽样检测，没有发现多氯联苯有扩散。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配制淋洗液：根据被污染土壤的实际情况确定所需土壤的挖掘深度并计算所需挖掘量，确定待修复土壤的质量，并依据待修复土壤的质量配制淋洗液，所述淋洗液的总体积与待修复土壤的质量比为2:1～6:1ml/g；
2)化学淋洗处理：将待修复土壤挖掘输送至搅拌机内，在常温常压下将步骤1)中配制的淋洗液均匀喷淋在所述待修复土壤上，一边喷淋一边搅拌所述待修复土壤；
3)微生物降解：首先将土著微生物与生物促生液按重量比8～10:0.8～1.5进行充分混和搅拌得到混合液，然后将混合液采用高压喷枪喷射或注射的方法注入化学淋洗处理后的土壤中，待5～7天后第二次单独喷射或注射生物促生液，接下来每天减半喷射或注射生物促生液且持续25~30天；
4)底部修复与阻隔：在步骤1)中所确定的需修复土壤的挖掘深度位置，再向下继续挖掘40～60cm深度的土壤，然后对再次挖掘的土壤进行破碎，接着对破碎后的土壤喷洒芬顿试剂并进行翻混和搅拌均匀，所述芬顿试剂的体积与再次挖掘土壤的质量比为1:100 L/Kg，搅拌均匀后添加质量比为1%～2%的零价铁进行稳定化处理，养护48小时后，再添加质量比为5%～10%的水泥对土壤进行固化；
5)土壤回填，在步骤4)中水泥凝固之前将步骤3)中处理后的土壤回填原处。
2.根据权利要求1所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤1)中的淋洗液包括体积比为1:1的淋洗液a与淋洗液b，所述淋洗液a采用0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液与20g/L的β-环糊精溶液的体积比为1:3～3:1。
3.根据权利要求2所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述淋洗液b采用0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液进行复配，并通过硝酸或氢氧化钙调节溶液pH值为3～6制成，且其中0.6mol/L的柠檬酸溶液和10g/L的鼠李糖脂溶液的体积比为1:3～3:1。
4.根据权利要求2所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤2)中先采用淋洗液a或淋洗液b喷淋45～60min，再采用淋洗液b或淋洗液a喷淋45～60min。
5.根据权利要求1所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤3)中首次喷射或注射混合液的重量与化学淋洗处理后土壤的体积比为0.010×10-6～0.015×10- 6g/m3，第二次单独喷射或注射生物促生液的重量与首次喷射或注射混合液的重量相等。
6.根据权利要求1所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤3)中的生物促生液可采用腐殖酸溶液替代。
7.根据权利要求1所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤4)中对再次挖掘的土壤破碎后的颗粒直径需小于60mm。
8.根据权利要求1所述的多氯联苯污染土壤的治理方法，其特征在于所述步骤4)中芬顿试剂中双氧水和亚铁离子的摩尔质量比为8:1。
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