CN114850209A - 一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法。包括步骤1.一次预处理：包括对石油污染土进行破碎、筛分，将具有通气性的小麦秸秆和促进微生物生长的营养物质干猪粪及调整土壤PH的石膏粉按照一定比例，加入到石油污染土中，搅拌均匀，确保调整后的污染土PH≤8.5，堆放15d‑30d；步骤2.生物堆高效处理：包括将预处理的污染土堆展开，掺入一定比例的高效微生物复合菌剂和尿素，通过机械筛分并搅拌均匀后，重新建堆，生物堆采用强制通风***供给氧气，堆顶喷淋***进行灌溉，数据监控***进行数据采集。本发明在降解石油烃的过程中，通过两次预处理和植物联合修复改良土壤碱性环境，使其更适合各类农作物的生长。
Description
技术领域
本发明涉及石油污染土壤修复领域，尤其涉及一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法。
背景技术
坚决打赢蓝天保卫战，着力打好碧水保卫战，扎实推进净土保卫战，加快生态保护和修复，改革完善生态环境治理体系已成为当前乃至今后一个时期环保工作的重点。
随着国内各大油田的深度开发，因石油钻探、运输存储及管道腐蚀穿孔、第三方破坏等导致的土壤污染问题，愈加严重。石油进入土壤后，由于其粘滞性较强，可对土壤产生强烈影响，不仅改变土壤有机质组成和结构，阻碍植物根系呼吸和养分吸收，影响作物正常生长，而且还影响土壤微生物群落的变化，特别是土壤中各种酶和活性，从而减弱土壤功能。此外，原油中的多环芳烃及其衍生物具有致癌、致畸和致突变等作用，可通过食物链在动植物体内富集，最后危及人类健康。面对油田稳产上产及环境保护的双重压力，对石油污染土开展修复治理已迫在眉睫。
目前，针对石油污染土的修复工艺按原理划分主要包括物理修复、化学修复和生物修复3类，每类修复工艺又分多种不同方法。热脱附工艺是目前物理修复的主要方法，该工艺通过高温加热去除土壤中石油烃等有机质的同时，破坏了土壤构分，使其修复后的土壤无法种植任何植物，只能作为生产水泥或其它建筑的原料；而化学氧化工艺作为化学修复的主要方法，修复过程繁琐，且不好控制，对氧化剂的选择尤为重要，残留的化学试剂很可能对土壤造成更大毒副作用。相对于上述两种修复工艺，生物修复则更加绿色安全环保，非常适合石油污染土壤修复及土壤生态结构调理，且生物修复因成本低廉，将成为未来石油污染土壤修复的核心技术。
考虑土壤修复周期，生物修复工艺更适合土壤中石油烃含量低于30000mg/kg的污染土。且现有生物修复技术，通常按照修复后土壤中石油烃含量低于20000mg/kg或4500mg/kg指标开展，石油烃低于3000mg/kg以下指标的修复工艺较少，对于修复后石油烃低于500mg/kg指标的修复工艺更少，且各大油田多为碱性土壤或高碱性土壤，对农作物生长存在较大影响，因此，开展高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复技术研究与应用具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，解决了各大油田高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复的技术需求，获得可种植各类农作物的无毒土壤环境。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，包括：一次预处理、生物堆高效处理、土壤调理剂二次预处理和功能型植物深度处理4个环节；
一次预处理，对石油污染土进行破碎、筛分，将具有通气性的小麦秸秆和促进微生物生长的营养物质干猪粪及调整土壤PH的石膏粉按照一定比例，加入到石油污染土中，搅拌均匀，确保调整后的污染土PH≤8.5，控制堆体温度不低于25℃，堆放15d-30d，为微生物高效降解石油烃创造适宜环境。
小麦秸秆掺入比例为5％(重量比)，干猪粪掺入比例为8％-10％(重量比)，石膏粉掺入比例根据污染土壤初始PH及目标PH进行调整，其余为石油污染土。
生物堆高效处理，将一次预处理的污染土堆展开，掺入一定比例的高效微生物复合菌剂和尿素，调整碳/氮比，通过破碎机筛分并搅拌均匀后，重新建堆，生物堆采用强制通风***供给氧气，控制堆内氧气含量不低于10％；采用堆顶喷淋***进行灌溉，保持生物堆内田间持水率不低于60％；采用数据监控***进行数据采集，控制生物堆温度不超过60℃，若局部超过60℃可采用局部增大通风量或适当喷淋进行降温，确保微生物活性，生物堆高效修复时间控制在90d-120d。
高效微生物复合菌剂多种好氧菌、藻类提取酶和部分营养盐按照一定比例配制后，采用麦麸作为载体制成，并使有效活菌数≥2×109CFUs/g，多种好氧菌包括芽孢杆菌、假单胞杆菌、红球菌、假丝酵母菌、链霉菌、诺卡式菌。
土壤调理剂二次预处理，将上一阶段处理后的生物堆展开，掺入一定比例的土壤调理剂，铺设成厚度25cm-30cm的地块，每5天翻土一次，30d后结束，二次预处理过程要确保土壤温度不低25℃，田间持水量不低于20％，为功能型植物高效降解石油烃提供生长环境。
高效微生物复合菌剂掺入比例为0.5-1％(重量比)。
功能型植物深度处理，将二次预处理后的低浓度石油污染土地块，按照正常种植密度，播种发芽率95％以上的紫花苜蓿(豆科植物)开展深度修复和碱性土壤改良，保持田间持水率不低于20％，种植90d-120d后，待土壤中石油烃含量降至500mg/kg以下，整个修复过程结束。
生物堆采用梯形堆形式，单个堆高不超过1.5m，堆宽不超过8m。
强制通风***，包括鼓风机，双层通风管道和控制阀，第一层通风管道铺设距堆底0.4m，第二层通风管道铺设距堆底1.0m，同层两管道水平间距2m，通风管道采用多孔筛管，每路管道端头设置独立阀门，控制通风量，确保生物堆内含氧量不低于10％。
堆顶喷淋灌溉***，包括水泵，管道和控制阀及雾化喷头，根据生物堆宽度，设置两列雾化管道，每列管道按照一定间距连接多个雾化喷头，单个喷头覆盖直径为4m，确保生物堆内田间持水率不低于60％。
数据监控***，包括数显长杆温度计，氧含量分析仪，土壤温度分析仪，氧含量分析仪探头埋设在距堆底0.8m处，数显长杆温度计按照***深度0.4m、0.8m、1.2m进行设置，湿度分析仪探头***深度同温度计；
每30d取样一次，进行石油烃含量分析和土壤PH监测，待90d-120d后，土壤中石油烃含量低于3000mg/kg，将生物堆打开进行后续流程。
土壤调理剂由发酵的有机肥和微生物复合菌剂按照配比复合而成，控制指标：含水率≤30％，有机质含量≥30％，总养分≥4％，PH值范围为5.5-8，有效活菌数≥2亿CFUs/g。
土壤调理剂掺入比例为10％-15％(重量)，其余为石油污染土。
本发明的有益效果：
本发明针对高浓度、高碱度石油污染土，通过一次预处理，利用土壤自身菌群，可进一步降低石油污染土原始毒性，并建立事宜的微生物生长环境，为功能菌群的高效降解提供必要条件；二次预处理，加入土壤调理剂，为功能型植物提供营养释放分泌物和酶，为促生根际菌群的生产创造有利条件，进一步提高微生物-植物联合降解速率。最终修复后的土壤，可实现常规农作物的无毒耕种，弥补现有生物修复技术的不足。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，包括：一次预处理、生物堆高效处理、土壤调理剂二次预处理和功能型植物深度处理4个环节。
一次预处理，对石油污染土进行破碎、筛分，将具有通气性的小麦秸秆和促进微生物生长的营养物质干猪粪及调整土壤PH的石膏粉按照一定比例，加入到石油污染土中，搅拌均匀，确保调整后的污染土PH≤8.5，控制堆体温度不低于25℃，堆放15d-30d，为微生物高效降解石油烃创造适宜环境。
生物堆高效处理，将一次预处理的污染土堆展开，掺入一定比例的高效微生物复合菌剂和尿素，调整碳/氮比，通过破碎机筛分并搅拌均匀后，重新建堆，生物堆采用强制通风***供给氧气，控制堆内氧气含量不低于10％；采用堆顶喷淋***进行灌溉，保持生物堆内田间持水率不低于60％；采用数据监控***进行数据采集，控制生物堆温度不超过60℃，若局部超过60℃可采用局部增大通风量或适当喷淋进行降温，确保微生物活性，生物堆高效修复时间控制在90d-120d。
土壤调理剂二次预处理，将上一阶段处理后的生物堆展开，掺入一定比例的土壤调理剂，铺设成厚度25cm-30cm的地块，每5天翻土一次，30d后结束，二次预处理过程要确保土壤温度不低25℃，田间持水量不低于20％，为功能型植物高效降解石油烃提供生长环境。
功能型植物深度处理，将二次预处理后的低浓度石油污染土地块，按照正常种植密度，播种发芽率95％以上的紫花苜蓿(豆科植物)开展深度修复和碱性土壤改良，保持田间持水率不低于20％，种植90d-120d后，待土壤中石油烃含量降至500mg/kg以下，整个修复过程结束。
实施例
本发明的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法已在河北境内开展了模拟试验，修复效果达到了预期指标。
本试验选用4种浓度的石油污染土，总石油烃(TPH)含量在11000mg/kg～24000mg/kg之间，每种浓度污染土设置1组空白样，初始土壤PH为8.7～8.9。
一次预处理时间为30d，翻土4次；
生物堆处理时间为90d，每天通风2h，确保含氧量和含水率满足指标要求，每月翻堆1次，取样1次；90d后，4种浓度石油污染土中，总石油烃(TPH)含量为1600mg/kg～2800mg/kg之间，空白样总石油烃含量在8300～19000mg/kg之间。
二次预处理时间为30d，翻土10次，控制土壤持水率不低于20％；
种植紫花苜蓿90d，4种浓度石油污染土中，总石油烃(TPH)含量为330mg/kg～480mg/kg之间，整个修复历时10个月，4种不同浓度的石油污染土均达到了深度处理效果，修复后的土壤PH≤8.0。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，包括一次预处理、生物堆高效处理、土壤调理剂二次处理和功能型植物深度处理；
步骤1.一次预处理：
包括对石油污染土进行破碎、筛分，将具有通气性的小麦秸秆和促进微生物生长的营养物质干猪粪及调整土壤PH的石膏粉按照一定比例，加入到石油污染土中，搅拌均匀，确保调整后的污染土PH≤8.5，堆放15d-30d；
步骤2.生物堆高效处理：
包括将预处理的污染土堆展开，掺入一定比例的高效微生物复合菌剂和尿素，通过机械筛分并搅拌均匀后，重新建堆，生物堆采用强制通风***供给氧气，堆顶喷淋***进行灌溉，数据监控***进行数据采集；
步骤3.土壤调理剂二次预处理：
将步骤2处理后的生物堆展开，掺入一定比例的土壤调理剂，铺设成厚度25cm-30cm的地块，每5天翻土一次，30d后结束，二次预处理过程要确保土壤温度不低于25℃，田间持水量不低于20％；
步骤4.功能型植物深度处理：
将步骤3处理后的低浓度石油污染土地块，按照正常种植密度，播种发芽率95％以上的紫花苜蓿开展深度修复和碱性土壤改良，保持田间持水率不低于20％，每月检测一次石油烃含量，种植90-120d的后，待土壤中石油烃含量降至500mg/kg以下，整个修复过程结束。
2.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，步骤1中，小麦秸秆掺入比例为5％(重量比)，干猪粪掺入比例为8％-10％(重量比)，石膏粉掺入比例根据污染土壤初始PH及目标PH进行调整，其余为石油污染土。
3.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，步骤2中，高效微生物复合菌剂多种好氧菌、藻类提取酶和部分营养盐按照一定比例配制后，采用麦麸作为载体制成，并使有效活菌数≥2×109CFUs/g，多种好氧菌包括芽孢杆菌、假单胞杆菌、红球菌、假丝酵母菌、链霉菌、诺卡式菌。
4.根据权利要求3所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，高效微生物复合菌剂掺入比例为0.5-1％(重量比)。
5.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，生物堆采用梯形堆形式，单个堆高不超过1.5m，堆宽不超过8m。
6.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，强制通风***，包括鼓风机，双层通风管道和控制阀，第一层通风管道铺设距堆底0.4m，第二层通风管道铺设距堆底1.0m，同层两管道水平间距2m，通风管道采用多孔筛管，每路管道端头设置独立阀门，控制通风量，确保生物堆内含氧量不低于10％。
7.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，堆顶喷淋灌溉***，包括水泵，管道和控制阀及雾化喷头，根据生物堆宽度，设置两列雾化管道，每列管道按照一定间距连接多个雾化喷头，单个喷头覆盖直径为4m，确保生物堆内田间持水率不低于60％。
8.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，数据监控***，包括数显长杆温度计，氧含量分析仪，土壤温度分析仪，氧含量分析仪探头埋设在距堆底0.8m处，数显长杆温度计按照***深度0.4m、0.8m、1.2m进行设置，湿度分析仪探头***深度同温度计；
每30d取样一次，进行石油烃含量分析和土壤PH监测，待90d-120d后，土壤中石油烃含量低于3000mg/kg，将生物堆打开进行后续流程。
9.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，土壤调理剂由发酵的有机肥和微生物复合菌剂按照配比复合而成，控制指标：含水率≤30％，有机质含量≥30％，总养分≥4％，PH值范围为5.5-8，有效活菌数≥2亿CFUs/g。
10.根据权利要求1所述的高浓度、高碱度石油污染土壤深度修复方法，其特征在于，土壤调理剂掺入比例为10％-15％(重量)，其余为石油污染土。
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