专利名称：高浓度石油污染土壤的生物修复装置和方法
技术领域：
本发明属于石油污染处理技术领域，尤其涉及一种高浓度石油污染土壤的生物修复装置 和方法。
技术背景在大规模石油开采、输运和加工过程中，由于遗漏、井喷、输油管道泄漏等事故产生的 落地原油，严重污染了土壤环境。并且在降雨的冲刷作用下,随地表径流向周围区域扩散。由 于石油特殊的理化性质，严重威胁了区域生态系统的安全，造成生态系统脆弱，并对人类健康 产生很大的危害。因此，对石油污染土壤进行修复，恢复其生态功能迫在眉睫。石油污染的环境问题日益突出，已经得到了世界范围内的广泛关注。多年来，许多科学 工作者在石油污染的修复研究方面开展了大量的研究工作，修复技术大致分为三种物理修 复法、化学修复法和生物修复法。物理修复主要是热处理法，通过焚烧或煅烧污染土壤，达 到净化土壤的目的，但同时也破坏了土壤结构和组分；化学修复主要是化学浸出法，但所用 的化学试剂常会引起二次污染。生物修复技术是利用生物特别是微生物的生命代谢活动，降 解环境污染物，与物理、化学修复方法相比，生物修复技术的主要优点为，不产生二次污染， 而且处理费用低，是一种经济安全的处理技术。但是针对高浓度石油污染土壤的生物治理仍 没有形成系统、高效、经济的技术方法，尤其是现场应用的成功实例未见报道。因此，解决 高浓度石油污染土壤的生物修复技术，以高效、安全的恢复土壤的生态功能是非常必要的。 发明内容本发明的目的是针对高浓度石油污染土壤，开发现场生物修复技术，提供一种高效、经 济、持久且对环境扰动小的治理方案——高浓度石油污染土壤的生物修复装置和方法，以克 服现有技术的不足。本发明的现场处理装置的构筑或搭建自下而上依次铺设砾石层、玉米秸层(未粉碎)、 豆秸层(未粉碎)、大块木屑层和块状煤渣层而形成底部通气层，并在上述的底部通气层上 堆制由高油土和辅料组成的堆料，由至少一根通风管布设并贯穿期间，即下端从砾石层伸出， 上端从堆料的顶端伸出，在砾石层伸出的通风管口上连接一个风机，并在堆料的顶端伸出的 通风管口设置一个密封盖，通风管上设有多个通风孔，每个通风孔上装有防堵塞的筛网，以便采用间歇式强制通气和自然通风相结合的供氧方式。利用构建的现场处理装置进行高浓度石油污染土壤的生物修复方法如下首先将待处理的高油土分散后调节碳氮比在40-100范围内，pH值在7.0-8.5范围内，然后与辅料混合形成 堆料，该堆料中高油土与辅料的体积比为1:1-1:4，调节堆料的湿度为40-70%，然后将堆料铺设在底部通气层上方，同时布设通风管，再将风机连接于通风管的下端管口处，盖紧通风 管上端管口的密封盖，由风机每天强制通风2-4h，然后打开密封盖，转入自然通风状态，由 底部通气层和通风管同时进行自然通风，经过40-90天使堆料颜色变淡、松软而可供植物种 子萌发并生长。本发明具有处理工艺简单、工程和运行费用低、处理时间短、处理效率高，是一种高效、 经济、持久且对环境扰动小的治理方案，最终获得石油烃含量低、可供种子萌发和植物生长 的土壤，具有显著的经济效益和社会效益。
图l本发明的高油土处理装置示意图。 图2本发明的通风管结构示意图。其中l砾石层、2玉米秸层、3豆秸层、4大块木屑层、5块状煤渣层、6堆料、 7通风管、8密封盖、9筛网、IO风机、ll通风孔。
具体实施方式
如图1，图2，本发明的现场处理装置自下而上依次铺设砾石层1、玉米秸层2(未粉碎)、 豆秸层3 (未粉碎)、大块木屑层4和块状煤渣层5而形成底部通气层，并在上述的底部通 气层上堆制由高油土和辅料组成的堆料6，并由至少一根通风管7布设并贯穿期间，即通风 管7下端从砾石层1伸出，上端从堆料6的顶端伸出。根据堆料6的高度，上述的砾石层l 铺设高度在15-50cm，玉米秸层2、豆秸层3、大块木屑层4和块状煤渣层5铺设高度分别在 5-20cm。上述堆料6中的辅料成分为粉碎为块状的秸秆、木屑和煤灰渣。考虑到通风的需要，块状 秸秆和木屑的长度在0.5cm-3cm之间，其混合体积比为秸秆:木屑煤灰渣=1-2:1-2:0.5。上述的堆料6是将待处理的高油土分散后与上述辅料均匀混合后形成的，堆料6中高油土 与辅料的体积比为1:1-1:4。为了提高高油土的处理效率，用生石灰调节高油土的pH值在 7.0-8.5范围内，堆料6的湿度调节为40-70%;为了进一步提高高油土的处理效率，根据高油土本底碳氮比的高低，用不同比例的尿素和 复合肥调节高油土的碳氮比在40-100范围内更佳。考虑到强制通风的需要，如图l，将上述的通风管7布设在底部通气层上方，下端从砾石 层1伸出，并和风机10相连，上端从堆料6的顶端伸出，并设置密封盖8，使用风机强制通 风时，将密封盖8盖在通风管口上，转入自然通风时，打开密封盖8，由底部通气层和通风 管7同时进行自然通风。上述的通风管7为直径5cm的强化塑料管，通风管7上每隔5-10cm 设有通风孔ll，通风孔11的直径为l-2cm，每个通风孔11上装有防堵塞的筛网9，网孔直 径l-3mm，如图2。本发明的特点是自然通风和强制通风相结合的通风方式。自然通风由底部通气层和通风管7自然通气，强制通风由连接风机10的通风管7进行。每天定期进行强制通风，然后打开通 风管口的密封盖8，转入自然通风状态。由于堆料6含有辅料成分，使得堆料6有较好的空 隙结构，氧气传输不受限制，通气性良好。这种通风方式确保了堆料6内部通风供氧的可行 性和均匀性。利用构建的现场处理装置进行高浓度石油污染土壤的生物修复方法如下首先将待处理的高油土分散后调节碳氮比在40-100范围内，pH值在7.0-8.5范围内，然后与辅料混合形成堆 料6，该堆料6中高油土与辅料的体积比为1:1-1:4，调节堆料6的湿度为40-70% ，然后将堆 料6铺设在底部通气层上方，同时布设通风管7，再将风机10连接于通风管7的下端管口处， 盖紧通风管7上端管口的密封盖8，由风机10每天强制通风2-4h，然后打开密封盖8，转入 自然通风状态，由底部通气层和通风管7同时进行自然通风，经过40-90天使堆料6颜色变 淡、松软而可供植物种子萌发并生长。 实施例l采集高油土 (50g/Kg)约4立方，先将高油土分散均匀，调节碳氮比为50 (C:N=50:1)， pH值为8.0，然后与2倍体积的辅料混合作为堆料，辅料成份及其混合比例为秸秆:木屑煤 灰渣=1:1:0.5，调节堆料的湿度为50%。然后铺设底部通气层，砾石层铺设高度15cm，玉米 秸层、豆秸层、木屑层和块状煤渣层铺设高度分别为5cm。然后将混合均匀的堆料堆制在底 部通气层的上方，同时布设通风管，采用自然通风和强制通风相结合的供氧方式。经过80天 后，土体中石油烃含量降至9.6 g/Kg，即降解率为80.8%。这时土体变得松软，而且颜色变 淡。实施例2采集高油土 (50g/Kg)约4立方，先将高油土分散均匀，调节碳氮比为90 (C:N=90:1)， pH值为8.0，然后与1倍体积的辅料混合作为堆料，辅料成份及其混合比例为秸秆:木屑煤 灰渣=1:1:0.5，调节堆料的湿度为60%。然后铺设底部通气层，砾石层铺设高度15cm，玉米 秸层、豆秸层、木屑层和块状煤渣层铺设高度分别为5cm。然后将混合均匀的堆料堆制在底 部通气层的上方，同时布设通风管，采用自然通风和强制通风相结合的供氧方式。经过40天 后，土体中石油烃含量降至21 g/Kg，即降解率为58%。这时土体变得松软，而且颜色变淡。
权利要求
1、一种高浓度石油污染土壤的生物修复装置，该装置自下而上依次铺设砾石层(1)、玉米秸层(2)、豆秸层(3)、大块木屑层(4)和块状煤渣层(5)而形成底部通气层，并在上述的底部通气层上堆制由高油土和辅料组成的堆料(6)，并由至少一根通风管(7)布设并贯穿期间，即通风管(7)下端从砾石层(1)伸出，上端从堆料(6)的顶端伸出，在下端的通风管(7)口上连接一个风机(10)，并在堆料(6)的顶端伸出的通风管(7)口上设置一个密封盖(8)，通风管(7)上设有多个通风孔(11)。
2、 如权利要求1所述的高浓度石油污染土壤的生物修复装置，其特征在于上述 堆料(6)悬将待处理的高油土与辅料的混合物，其中高油土与辅料的体积比为1:1-1:4， 而且堆料(6)湿度为40-70%。
3、 如权利要求1所述的高浓度石油污染土壤的生物修复装置，其特征在于上述 通风管(7)的通风孔(11)上装有防堵塞的筛网(9)。
4、 利用上述构建的现场处理装置进行高浓度石油污染土壤的生物修复方法如下 首先将待处理的高油土分散后调节碳氮比在40-100范围内，pH值在7.0-8.5范围内， 然后与辅料混合形成堆料(6)，该堆料(6)中高油土与辅料的体积比为1:1-1:4， 调节堆料(6)的湿度为40-70%，然后将堆料(6)铺设在底部通气层上方，同时布 设通风管(7)，再将风机(10)连接于通风管(7)的下端管口处，盖紧通风管(7) 上端管口的密封盖(8)，由风机(10)每天强制通风2-4h，然后打开密封盖(8), 转入自然通风状态，由底部通气层和通风管(7)同时进行自然通风，经过40-90天使 堆料(6)颜色变淡、松软而可供植物种子萌发并生长。
5、如权利要求4所述的高浓度石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于高油土 的碳氮比用尿素和复合肥调节。
全文摘要
本发明涉及一种高浓度石油污染土壤的生物修复装置和方法。自下而上依次铺设砾石层、玉米秸层、豆秸层、木屑层和煤渣层而形成底部通气层，并在上述的底部通气层上堆制由高油土和辅料混合而成的堆料，调节堆料的处理条件，并由至少一根通风管布设并贯穿期间，考虑到强制通风的需要，在砾石层伸出的通风管口上连接一个风机，并在堆料体的顶端伸出的通风管口设置一个密封盖，采用间歇式强制通气和自然通风相结合的供氧方式。本发明具有处理工艺简单、工程和运行费用低、处理时间短、处理效率高，是一种高效、经济、持久且对环境扰动小的治理方案，最终获得石油烃含量低、可供种子萌发和植物生长的土壤，具有显著的经济效益和社会效益。
文档编号B09C1/00GK101234392SQ20081001471
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者李锋民, 王震宇, 颖 许, 高冬梅 申请人:中国海洋大学