CN109590319A - 中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺 - Google Patents

Abstract

中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，在含油污泥土壤中筛选优势脱除芳烃的菌株，在营养液中接种扶壮培养后负载在生物质热解半焦上制取半焦修复剂，然后将半焦修复剂和腐植酸与低含油污染土壤混合均匀，陈化5天即可种植吸收多环芳烃的速生草用作生物质气化原料，脱多环芳烃和固定重金属效果达到国标要求，恢复土壤自我修复和种植功能。

Description

中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺

1.技术领域

本发明提供的中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，涉及污染土壤的净化治理，尤其涉及原油污染土壤的修复。

2.背景技术

作为世界十大产油国之一，我国勘探开发的油气田和油气藏已有400多个，分布在全国25个省、市、自治区，油田区工作范围近20万km2。据估算，截止2011年，我国石油企业每年产生落地油约700万t。石油对土壤的污染主要是在石油勘探、开采、运输以及储存过程中引起的,油田周围大面积的土壤一般都易受到严重的污染。中科院南京土壤所刘五星等通过现场调查我国几个主要油田发现,部分油田区土壤受石油污染相当严重,其中在油井周围100m范围内所采集的绝大多数土样中油含量远高于临界值。据测算，每口井的落地原油辐射半径为20m～40m,并且会因雨水冲刷而导致污染面积不断扩大。受石油污染的土壤中油类物质主要集中于0cm～40cm土层中,含油率随深度的增加呈减少趋势。石油污染场地严重影响了我国油田区的经济发展、生态环境和农业生产,成为当地社会、经济和环境协调发展的主要制约因素。

土壤的石油污染既有生产过程的污染物直接排放，也有污染物的间接迁移。石油类物质进入土壤,可引起土壤理化性质的变化，如堵塞土壤孔隙,改变土壤有机质的组成和结构，引起土壤有机质的碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)的变化；引起土壤微生物群落、微生物区系的变化。土壤的石油污染直接导致粮食的减产,食用生长于石油污染土地上的植物及其产品会对人类的健康产生影响。石油类在作物体及果实部分主要残留毒害成分是多环芳烃类。芳香烃类物质对人及动物的毒性极大,尤其是双环和三环为代表的多环芳烃毒性更大。多环芳烃类物质可通过呼吸、皮肤接触、饮食摄入等方式进入人和动物体内,影响其肝、肾等器官的正常功能,甚至引起癌变。石油类物质还通过地下水的污染以及污染的转移构成对人类生存环境多个层面上的不良胁迫。但由于石油的流动性大、渗透性强、对土壤黏附作用显著等特点，石油污染土壤具有体系复杂、范围广、治理难、周期长、危害大等特点。目前根据修复原理,石油污染的修复技术目前主要有物理、化学、生物三种修复技术。

(1)物理修复技术是指以物理手段为主的客土法、焚烧法、物理分离法、溶液淋洗法、固化稳定法、热脱附法及电动力法等污染治理技术。其中前几种方法是早期的石油污染土壤治理技术，虽然可以取得一定的修复效果，但投资巨大,污染物消除不彻底,潜在危险性较大，已逐渐被淘汰。取而代之的是热脱附法、电动修复等一批技术经济可行的新工艺。

(2)化学修复技术主要包括溶液淋洗萃取法、光催化氧化法和化学氧化法等。相对于其他污染土壤修复技术，化学修复技术发展较早，也相对成熟。但其修复过程可能严重影响土壤的物理结构和生物学活性，技术成本较高，容易产生二次污染。到目前为止，化学修复技术只适宜在特定的情况下使用。

(3)生物修复技术是利用生物的生长代谢过程对有机污染物进行降解转化的方法，具有安全可靠、修复成本低的特点。石油污染场地土壤生物修复的基础研究始于20世纪70年代，工程实践始于20世纪80年代。在欧美等发达国家，目前已形成了比较完善的技术体系，包括关键工艺、修复制剂、配套设备等核心技术系统和指标评价、工程软件、风险评估等支撑技术系统。生物修复作为土壤污染治理技术发展过程中的一个里程碑,已得到世界各国环保部门的认可。

腐植酸是动、植物的残骸经过微生物的分解和转化以及地球物理化学的一系列过程而形成的一类大分子有机弱酸混合物，保持了各种结构成分的自然状态和生物活性及其丰富的官能团，如芳香环、共轭双键、羟基、羧基、酚羟基、羰基等，能够刺激和促进微生物群的繁殖和生长，加速多环芳烃降解，促进土壤团粒化，保墒保肥增温，提高作物抗逆性和产量，协助消除土壤多环芳烃、络合固定重金属的优势，是来源广、绿色低成本的环境修复材料。

由于石油是烷烃、芳烃、环烷烃及含氮、硫、氧等非烃类组分的混合物，其中多环、杂环芳烃以及胶质、沥青质等组分生物降解性较差。石油及次生代谢产的组成特征决定了修复的难度和复杂性。因此,单一联合技术不能很好的解决污染问题时，需要考虑联合使用各种处理技术。

3.发明内容

本发明的目的是为了克服现有中低浓度石油烃污染土壤修复技术的不足而发明的一种中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，通过生物质热解半焦负载适应当地土壤气候条件的原生优势菌群高效消除多环芳烃、种植易于吸收多环芳烃的速生草用作生物质气化原料、腐植酸促进原生优势菌群新陈代谢活动和速生草生长以强化多环芳烃脱除和固化重金属的三种手段耦合，确保治理土壤达标、缩短脱毒时间，恢复土壤自我修复和种植绿化功能，实现安全、低成本的永久可持续绿色原位修复。

本发明的技术方案：

中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，在含油污泥土壤中筛选适应当地土壤气候条件的原生优势脱除芳烃的菌株，在营养液中接种和扶壮培养后，负载在生物质热解半焦上制取半焦微生物群修复剂，然后将半焦微生物群修复剂和腐植酸物质以及氮磷肥与中低浓度含油烃污染土壤通过粉碎机混合均匀，即可种植易于吸收多环芳烃的速生草用作生物质气化原料，30天内脱多环芳烃和固定重金属效果均可达到国标要求，恢复土壤自我修复和种植功能。

其中，腐植酸物质为腐植酸、腐植酸钾、腐植酸钠或生物质热解油等中的一种或多种，其中生物质热解油为农林废弃物快速热解液体产品或气化过程生成的生物油。

粉碎机为球磨机、圆锥破碎机、齿辊式破碎机、反击式破碎机，冲击式破碎机、锤式破碎机、旋回式破碎机、复合式破碎机、液压破碎机、深腔破碎机、辊式破碎机、西蒙斯圆锥破碎机、液压圆锥破碎机、欧版颚式破碎机等中的一种；

中低浓度含油烃污染土壤修复治理时，半焦微生物群修复剂用量为3-10公斤/立方土，腐殖酸物质用量为5-40公斤/立方土，氮肥和磷肥比例为5-10:1，氮肥施用量0.05-0.2公斤/立方土。

按照上述方案进行实施、试验，证明本发明中低浓度含油烃污染土壤修复方法合理、操作简便安全，生产成本低，质量好，效率高，实现原位脱毒和重金属固定，杜绝二次污染和治理反弹，改善自然环境，修复快，效果好，修复后的土壤能够正常种植各种农作物，治理费用低，适用范围广泛，提高了经济社会效益，很好地达到了预定目的。

本发明将结合实施例来详细叙述本发明的特点。

4.具体实施方式

实施例1，在胜利油田孤岛矿区含油污泥土壤中筛选适应当地土壤气候条件的原生优势脱除芳烃的菌株，在营养液中接种和扶壮培养后，负载在生物质热解半焦上制取半焦微生物群修复剂，然后将4公斤/立方土的半焦微生物群修复剂和40公斤/立方土的腐植酸物质以及0.1公斤/立方土的氮肥和0.03公斤/立方土的磷与中低浓度含油烃污染土壤通过圆锥破碎机混合均匀，原位摊平即可种植易于吸收多环芳烃的黑麦草用作生物质气化原料，15天后芳烃脱除率大于85％，重金属固定率大于95％，30天内脱多环芳烃和固定重金属效果均可达到国标要求，恢复土壤自我修复和种植功能。

中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺的优点是通过半焦负载适应当地土壤气候条件的原生优势脱除多环芳烃菌群，在土壤中容易分散均匀，同时又保持优势脱除芳烃菌群集团作战，抗外界干扰性强，脱除多环芳烃效率提高50％以上；种植易于吸收多环芳烃的速生草，由于油田多为盐碱土壤，草中多含有氯离子，用作生物质气化原料，可以从源头上同时消除芳烃的二次污染和阻断二噁英的生成；腐植酸促进原生优势菌群新陈代谢活动和速生草生长进一步强化多环芳烃脱除和重金属固化脱除，具有成本低，不破坏植物生长所需要的土壤环境，无二次污染，处理效果好，操作简单等优势。

Claims (4)

1.中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，其特征是在含油污泥土壤中筛选适应当地土壤气候条件的原生优势脱除芳烃的菌株，在营养液中接种和扶壮培养后，负载在生物质热解半焦上制取半焦微生物群修复剂，然后将半焦微生物群修复剂和腐植酸物质以及氮磷肥与中低浓度含油烃污染土壤通过粉碎机混合均匀，即可种植易于吸收多环芳烃的速生草用作生物质气化原料，30天内脱多环芳烃和固定重金属效果均可达到国标要求，恢复土壤自我修复和种植功能。

2.根据权利要求1所述的中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，其特征在于腐植酸物质为腐植酸、腐植酸钾、腐植酸钠或生物质热解油等中的一种或多种，其中生物质热解油为农林废弃物快速热解液体产品或气化过程生成的生物油。

3.根据权利要求1所述的中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，其特征在于粉碎机为球磨机、圆锥破碎机、齿辊式破碎机、反击式破碎机，冲击式破碎机、锤式破碎机、旋回式破碎机、复合式破碎机、液压破碎机、深腔破碎机、辊式破碎机、西蒙斯圆锥破碎机、液压圆锥破碎机、颚式破碎机等中的一种。

4.根据权利要求1所述的中低浓度含油烃污染土壤生物腐植酸绿色原位修复工艺，其特征在于中低浓度含油烃污染土壤修复治理时，半焦微生物群修复剂用量为3-10公斤/立方土，腐殖酸物质用量为5-40公斤/立方土，氮肥和磷肥比例为5-10:1，氮肥施用量0.05-0.2公斤/立方土。