CN1254623A - 石油污染土壤的一种原位生物处理技术 - Google Patents
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Abstract
一种石油污染土壤的原位生物处理技术。土壤的石油污染自然降解速度非常慢,形成对地下水的长期污染源。利用翻耕强化生物处理的方法可以使土壤的石油污染在较快的时间内减轻。本技术在原位翻耕的基础上,用添加特定配方添加剂的方法,对污染土壤的物化条件进行改善,可以使石油污染物的降解速度比单纯翻耕提高1至3倍,比仅仅向土壤提供氮磷等基质营养液的方法的降解速度提高20—40%。该方法利用自然环境中存在的除油微生物,因而无需添加菌种,是一种低投资,高效率的处理方法。
Description
本发明属于环境工程技术领域的固体废物治理技术(B09)。
土壤的石油污染日益受到重视。其污染结果轻则降低土壤的生产能力，重则导致农田的荒芜。更严重的是，土壤中污染物会持续不断的释放，从而对地下水形成长期的污染。尤其在地面雨水下渗或地下水水位上升过程中，水的流动性使得污染物从土壤颗粒解吸速度加快，造成地下水的严重污染。长期使用被石油污染的地下水会威胁人身健康，或对工业生产造成影响。根据《国家废物污染环境防治法》和《国家危险废物名录》，这类污染必须得到处理和处置。
目前对于石油污染土壤的治理方法有物理化学方法和生物治理两种，物理化学方法主要的有淋滤，真空抽取，焚烧等方法，如公告号为1080705的专利方法采用的是用流化床焚烧将污染物质氧化分解为二氧化碳和水。但是由于采用物理化学方法进行治理通常要在污染的地点以外进行，必须把土壤从原来的位置上挖出，因而治理费用非常昂贵。目前国内外专家越来越倾向与采用可以进行原位处理的生物处理技术。
对石油污染的土壤进行生物处理，目前国内进行的研究属于起步阶段，尚无成型的工艺，产品或专利。国外的一些公司和研究机构进行了一些研究，主要集中在两个方向。一种是研究开发出对石油能够有效降解的微生物菌种，把这些菌种纯化制成专利产品进行销售，目前国内还没有这方面的专利技术或产品上市。另一种是研究开发出一种用来改变污染土壤的环境条件添加剂成分，利用这种添加剂施加到被石油污染的土壤中去，可以有效地促使现场土壤中原有的微生物对土壤中的石油的降解。如公开号为5614410的美国专利，开发了NRRL B-18512和CRE1-13两种菌种，公开号5427944的美国专利则是开发了一种细菌组合物，它们都能够以石油作为生长所需的基本能源；而公开号为5609667的美国专利和美国德州的巴伊奥纽创泰克公司在中国注册的公告号(1121703)的专利，则属于后一种方向。
综观已有的这些专利，其中一些已经在我国进行过实验，但是效果却不尽如人意。首先，由于污染现场具有场地特性，场外培育富集菌种的方法往往不能得到预期的效果。这是因为添加的菌种是在较理想的条件下培育而来的，往往不能适应现场的较为恶劣的环境条件；在适应了现场环境条件的前提下，也往往不能成为土壤中细菌群落的优势种。因此添加菌种的方法具有很大的风险性。而实际上，在土壤中本身存在的细菌群落中，本来就具有很多种能够降解石油的细菌种类，在自然条件下它们降解石油速度较慢的原因是由于环境条件的不适合。在实际操作上只需要适当的改变土壤的物理化学条件就可以使这一些细菌大量繁殖，从而达到大大加快石油降解的目的。因此，在使用性上，添加剂的方法要比培植菌种的方法有效得多。而采用添加剂的方法，添加剂的成分则与污染现场的现状密切相关。在我国，很多污染场地的污染程度非常严重，污染物的浓度很高，一些场地的污染物强度已经达到10％(土壤中污染物质占的重量比)以上。而在国外，很多地方的污染水平只是在1％左右。因此他们的部分专利方法在中国应用时会受到限制。比如，一些专利方法在我国进行过实验，结果效果并不理想。因此，我们要立足本国，针对较高浓度的石油污染，开发出新的专利来。
本发明开发了一种经济有效的实用型石油污染土壤的原位生物处理技术。利用山东某污染河床的现场条件实施研究。主要是从添加剂配方入手，开发了一种适合与国内土壤性质和气候条件的添加剂配方。采用本技术无须购买和培植菌种，污染物质的降解也在现场进行。而且由于降解速度快，处理周期缩短，因而可以大量节省设备投资和运行费用。
本发明的技术特征为在翻耕的基础上，向土壤中施加本发明所确定的配方添加剂，以促使土壤中石油的降解进程。添加剂以氮磷为主要营养物质，辅之以少量微量元素，表面活性剂等成分形成在实际操作中往土壤中施加的药剂。其中氮源以硫酸铵为主；磷源以磷酸二氢钾和磷酸氢二钾为主；微量元素有铁镁钙铜钴锰锌钼硒硼等(无特殊顺序)；表面活性剂以非离子型表面活性剂为主。根据土壤污染的实际程度按一定的比例进行配比制成药剂。在此药剂的作用下，土壤的物理化学条件发生改变，形成有利于微生物生长的条件，从而促进微生物对石油的分解过程，加快了污染物的清除进程。
本发明的独特之处在于：(1)营养元素不仅有氮磷等基质元素，还有一系列微量元素；(2)在添加剂成分中加入了表面活性剂成分。实验证明，本添加剂的施加对于石油污染的生物处理有明显的促进效果。
本发明处理对象是产油区，石油工业区，和石油运输和贮藏设施附近被石油污染的土壤。污染物质是石油及其风化产物-链烃，芳香烃，高级有机酸等。
实施例1：部分组分单独施用效果对比实例在好氧状态下，预设污染浓度为50g/kg土壤，为了测定时的统一性，污染物用石蜡和萘。(用石蜡和萘分别代表石油的两类主要成分烷烃和芳烃的污染)实施温度控制20±3℃土壤含水量控制范围：50％-70％。在稳定反应期(测定时间是在第25-30天内)测量系统中污染物的矿化产气量作为进行对比的指标(单位为mmol/100g.d土)表1到表3分别为不同的组分对石油污染物质降解速度的影响。(其中考虑微量元素和表面活性剂的影响实验是在添加了表1中确定的氮磷添加量的基础上进行的)
表1氮磷元素不同实施条件的对比结果
| 污染物质 | 石蜡 | 萘 | ||
| 实施条件 | 未添加氮磷营养元素 | 最佳氮磷添加比例 | 未添加氮磷营养元素 | 最佳氮磷添加比例 |
| 产气量 | 0.88 | 1.94 | 0.81 | 2.59 |
| 污染物质 | 石蜡 | 萘 | ||
| 实施条件 | 未添加微量元素营养元素 | 最佳微量元素添加比例 | 未添加微量元素营养元素 | 最佳微量元素添加比例 |
| 产气量 | 1.64 | 2.06 | 2.38 | 2.53 |
表2微量元素不同实施条件的对比结果
| 污染物质 | 石蜡 | 萘 | ||
| 实施条件 | 未添加表面活性剂营养元素 | 最佳表面活性剂添加比例 | 未添加表面活性剂营养元素 | 最佳表面活性剂添加比例 |
| 产气量 | 1.99 | 2.19 | 2.38 | 2.70 |
表3表面活性剂不同实施条件的对比结果
在本配方确定的添加方案中的三类组成成分中其中氮磷单独使用可以使污染物降解速度比不添加氮磷提高2-4倍；在已经添加适量的氮磷营养元素的情况下添加适量的微量元素可以使降解速度再提高5％-30％；表面活性剂也可以使降解速度再提高10-20％。实施例2：初始污染浓度为80g/kg，污染物为石蜡和萘。土壤含水量控制在50％-70％左右，温度在平均28℃左右(22-35℃)以最终污染物的去除率为指标。处理过程进行50天，在50天结束后，取样测定残存的污染物含量。
| 不同实施条件 | 50天处理去除率 |
| 不添加任何添加成分 | 12.8％ |
| 仅添加氮磷营养元素 | 71.8％ |
| 添加氮磷营养元素和添加配方成分 | 88.5％ |
在本发明的添加剂中各成分对于土壤中石油的降解有着不同程度的促进作用，在组合使用时，污染物的降解速度比仅仅是添加氮磷基质元素提高了23.2％。实施例3：山东某污染现场土壤降解实例：土壤污染为83克油/l公斤干土壤，污染物是土壤中多年累积的难降解的大分子油类物质。用本配方添加剂处理40天，跟仅仅翻耕处理和翻耕结合菌种添加处理相比较，污染物的降解速度比仅仅翻耕提高了一倍，比翻耕结合加纯化细菌液的方法提高约10％。
| 处理方法 | 40天后污染物去除率 |
| 翻耕处理 | 28.1％ |
| 翻耕加菌处理 | 51.4％ |
| 翻耕加添加剂 | 56.4％ |
综上所述，采用添加剂添加处理石油污染的土壤，可以使污染物降解速度比单纯机械处理提高一倍以上，使得处理过程缩短了一半，大量节约的处理费用。这种方法与添加细菌相比，处理速度相仿，但是却避免了加菌法带来的风险性，而且也节省了场外培植细菌所需的设备投资和运营投资，是一种高效，低耗的实用工艺。跟目前国外处理实践相比较，采用本方案可以节省约一半投资(目前国外进行生物处理一般每100立方米土壤需耗资8,000美元，即64,000元人民币。用本方法，处理100立方米的土壤需要25,000元人民币)。
Claims (3)
1石油烃污染土壤的一种原位生物处理方法。其特征是在土壤中添加(1)促进微生物生长的营养元素，(2)促进污染物生物降解表面活性剂。
2如1中所述的处理方法，营养元素由氮磷和部分微量元素组成。氮磷营养元素添加强度特征为：土壤中的污染物(以C为基准)和营养元素氮磷的重量比C∶N∶P＝100∶(3～6)∶(0.6-1.2)；微量元素的添加强度特征(污染物质与微量元素重量比)是C∶Mg＝1∶(10-4-10-3)，C∶Fe＝1∶(10-4-10-3)，C∶Ca＝1∶(10-4-10-3)，C∶Cu＝1∶(10-8-10-7)，C∶Co＝1∶(10-8-10-7)，C∶Mn＝1∶(10-8-10-7)，C∶Zn＝1∶(10-8-10-7)，C∶Mo＝1∶(10-8-10-7)，C∶Se＝1∶(10-8-10-7)，C∶B＝1∶(10-8-10-7)。
3如1中所述的处理方法，添加非离子型表面活性剂，在水相中表面活性剂的浓度控制在500-1000mg/l，与土壤中污染物质的重量比在(0.001-0.005)∶1。
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-
1998
- 1998-11-20 CN CN 98125014 patent/CN1254623A/zh active Pending
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