石油污染土壤原位修复方法与流程

本发明涉及污染土壤治理
技术领域：
，特别涉及一种石油污染土壤原位修复方法。
背景技术：
：目前，针对石油污染土壤的修复技术主要有生物修复、淋洗和热处理技术等。生物修复具有操作简单、费用低且二次污染小等优点，但其仅能处理低浓度石油污染土壤且处理周期长，对胶质和沥青质等重质石油组分不能有效降解；淋洗法存在淋洗液与土壤分离困难、难以适应粘性土壤且淋洗液需要进一步处理的缺点。热处理技术具有修复效率高、对土壤中有机污染物的种类和浓度适应性好等显著优势，在石油污染土壤修复中得到广泛应用。然而，热处理技术中焚烧技术存在能耗高、对土壤理化性质影响大等问题，是当前石油污染土壤热处理修复面临的挑战。热解技术可在相对较低的温度以及无氧或缺氧环境下将重质油(胶质和沥青质等)热解为可挥发去除的轻质油和无毒害的焦炭类物质，与焚烧技术相比，热解技术可节省40-60％的能耗。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种石油污染土壤原位修复方法，在土壤重金属分层治理装置的基础上，提供合适的重金属治理液及重金属治理组合物，进一步提高土壤治理效果。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种石油污染土壤原位修复方法，包括以下步骤：步骤一，深翻至少两次待处理地块，翻地深度为0.4-0.6m，将待处理地块中的碎石去除；步骤二，采用行进式土壤处理装置的挖掘部掘取5-20cm厚的表层土壤并对土壤进行预热破碎、筛分和热解处理获得热解混合物，在热解处理同时，行进式土壤热解处理装置每行进5-15m驻车一次，在驻车过程中，采用行进式土壤处理装置的高压喷施部定距深入土壤中至少15cm高压喷施一次微生物治理液；步骤三，采用布料器将热解混合物平铺在经高压喷施部处理后的地面上，铺设宽度及铺设厚度与步骤二中掘取表层土壤宽度及厚度相适应；步骤四，待步骤三的热解混合物的表层温度降低至小于50℃时，采用保温地膜覆盖处理至少15天；步骤五，重复步骤二～步骤四直至待处理地块深度为0-50cm内的土壤中石油的浓度低于修复目标值；其中，行进式土壤处理装置设置在车体上，行进式土壤处理装置还包括：挖掘部，其包括旋转轴，旋转轴通过支撑架可升降的设置在车体上，自一端向另一端，所述旋转轴的横截面逐渐增大，且旋转轴通过升降组件可升降的设置；多个铲体，其轴向均匀分布在旋转轴上；多对挡板，其一一对应设置在多个铲体上，且任一对挡板分设在任一铲体的两端；多个出料口，其一一对应开设在多对挡板中靠近旋转轴一端的多个挡板上，且出料口的部分边沿成型在多个挡板分别与旋转轴和铲体的衔接处；输送部，其包括一箱体，所述箱体设置在旋转轴的一端，且出料口正对箱体的上方开口设置；输送带，其倾斜设置在车体上，输送带的一端经出料口的正下方向所述箱体内延伸设置；输送带的输送面上设置多个橡胶凹槽；弧形挡板，其倾斜设置在所述箱体的内侧壁上，预热箱，其设置在车体上，且所述输送带的另一端延伸入所述混合预热箱的进料口ⅰ，所述混合预热箱还包括进料口ⅱ；搅拌器ⅰ，其设置在混合预热箱内；加热层ⅰ，其设置在所述混合预热箱的内侧壁上，且加热层ⅰ还包括多个加热片ⅰ，其自所述加热层ⅰ向混合预热箱的内腔延伸设置，且多个加热片ⅰ与搅拌器ⅰ的搅拌叶相互交错设置；振动筛分箱，其设置在混合预热箱的下方，振动筛分箱还包括振动筛，其倾斜设置在振动筛分箱的中部，将所述振动筛分箱分割成上箱体和下箱体；碾碎辊，其设置在所述上箱体内，且靠近相对较高的振动筛的一侧设置，所述碾碎辊的转动方向与振动筛上物料滑落方向相反；进料口ⅲ，其设置在上箱体顶部，且进料口ⅲ通过管道与混合预热箱的下料口ⅰ相连通；下料口ⅱ，其设置在上箱体的第一侧壁上，且靠近相对较低的振动筛的一侧开设；下料口ⅲ，其设置在所述下箱体的底部；加热箱，其设置在所述振动筛分箱的下方，加热箱还包括进料口ⅳ，所述进料口ⅳ与所述下料口ⅲ连通；搅拌器ⅱ，其设置在加热箱内；加热层ⅱ，其设置在所述加热箱的内侧壁上，且加热层ⅱ还包括多个加热片ⅱ，其自所述加热层ⅱ向加热箱的内腔延伸设置，且多个加热片ⅱ与搅拌器ⅱ的搅拌叶相互交错设置；布料器，其为一扇形筒体结构，扇形筒体结构的尾端连通至加热箱的底部，扇形筒体结构的扇形前端向车体后方延伸设置；以及高压喷施部，其包括盛液箱；打孔喷射件，其为一中空叉状体，中空叉状体的柄部可升降的设置在液压升降组件上，中空叉状体的下端分支成至少两个高压喷射分支；多个喷射孔，其均匀分布在至少两个高压喷射分支上；高压泵，其设置在盛液箱与打孔喷射件之间的连接管路上。优选的是，所述旋转轴的一端的横截面直径与所述旋转轴的另一端的横截面直径的比例为1:2-1:3。优选的是，所述步骤二中采用行进式土壤处理装置的预热箱进行搅拌预热处理时，向土壤中加入草木灰；用加热箱进行热解处理时，向土壤中加入温度为400-700度的陶粒砂，草木灰、陶粒砂和加热箱中土壤的体积比例为1:4:10-1:4:15；草木灰自预热箱的进料口ⅱ加入，陶粒砂自加热箱的进料口ⅴ加入。优选的是，陶粒砂的粒径为0.8mm-1.7mm。优选的是，所述步骤二中预热处理时，待土壤温度升高至100度时，保温处理至少10分钟，之后进入振动筛分箱；用加热箱进行热解处理时，待土壤温度升高至至少500度时，保温处理至少20分钟。优选的是，振动筛的孔径为3-8mm；所述下料口ⅱ用于排出震动筛上方积存的物料块。优选的是，所述微生物治理液为含有筛选以及分离自待处理地块中的至少2种石油降解菌的发酵液。优选的是，每平方米待处理地块，所述微生物治理液的喷施量为3-5l/m3。优选的是，所述支撑架包括升降柱，其通过液压杆可升降的设置在车体上；分支梁，分支梁的上端固定至升降柱，分支梁的下端分支成叉状，叉状的前端枢接在旋转轴上。本发明至少包括以下有益效果：本发明提供的石油污染土壤原位修复方法，对土壤重金属采用重金属治理液和重金属治理组合物进行分层治理，有效提高土壤治理效果。深翻可以去除粒径较大的碎石并松土，以方便后续处理；土壤经预热破碎、筛分和热解处理后，部分去除上层土壤中石油，之后，在较深的土壤中喷施微生物治理液以降解处理深层土壤；相对于直接热解处理全部土壤的方法，可降低能耗，同时，尽可能的保持土壤结构及理化性质，通过微生物对石油成分的降解使微环境逐渐扩大，进而能够为植物的恢复生长提高适宜的微环境，提高土壤石油污染效率的同时，缩短土壤植被快速复苏的时间；在挖掘部掘取土壤并进行热解处理之后再将其铺设在喷施微生物治理液的土壤上并覆盖保温地膜，利用适度余热提高0-50cm内的土壤温度，以提高微生物的降解效率；多个铲体将土壤铲入后随旋转轴旋转，当多个铲体旋转至旋转轴的上方时，由于旋转轴的直径不相等，在铲体的底部的旋转轴部分会形成一个斜面，进而在重力及车体行进等机械振动力的作用下，土壤会经旋转轴一端的多个出料口滑落至输送部的箱体内，并被传送带输送至预热箱内；预热箱用于搅拌土壤并加热至低于100度，同时，由于多个加热片ⅰ与搅拌器ⅰ的搅拌叶相互交错设置，会对土壤起到进一步的破碎作用，待土壤进入振动筛分箱后，更易于进行筛分处理，由于步骤一中已去除了土壤中的大部分碎石，因此，所述振动筛分箱的主要作用在于细化土壤颗粒，以方便进行全面的热解处理；综上，石油污染土壤原位修复方法，可将物理法及生物法相结合，对石油污染土壤进行分层治理，以有效提高治理效果。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1根据本发明所述石油污染土壤原位修复方法的流程图；图2根据本发明一个实施例中所述行进式土壤处理装置的连接结构示意图；图3根据本发明一个实施例中所述挖掘部的一端的正视结构示意图；图4根据本发明一个实施例中所述行进式土壤处理装置的侧视的透视结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例1如图1～4所示，本发明方法中一种石油污染土壤原位修复方法，包括以下步骤：步骤一，深翻至少两次待处理地块，翻地深度为0.4-0.6m，将待处理地块中的碎石去除；步骤二，采用行进式土壤处理装置的挖掘部掘取5-20cm厚的表层土壤并对土壤进行预热破碎、筛分和热解处理获得热解混合物，在热解处理同时，行进式土壤热解处理装置每行进5-15m驻车一次，在驻车过程中，采用行进式土壤处理装置的高压喷施部定距深入土壤中至少15cm高压喷施一次微生物治理液；步骤三，采用布料器将热解混合物平铺在经高压喷施部处理后的地面上，铺设宽度及铺设厚度与步骤二中掘取表层土壤宽度及厚度相适应；步骤四，待步骤三的热解混合物的表层温度降低至小于50℃时，采用保温地膜覆盖处理至少15天；步骤五，重复步骤二～步骤四直至待处理地块深度为0-50cm内的土壤中石油的浓度低于修复目标值；其中，行进式土壤处理装置设置在车体100上，车体上设置至少两组轮体10，根据行进式土壤处理装置的整体重量匹配合适的轮体组数，行进式土壤处理装置还包括：挖掘部20，其包括旋转轴201，旋转轴通过支撑架可升降的设置在车体上，自一端向另一端，所述旋转轴的横截面逐渐增大，且旋转轴通过升降组件可升降的设置；多个铲体202，其轴向均匀分布在旋转轴上；多对挡板203，其一一对应设置在多个铲体上，且任一对挡板分设在任一铲体的两端；多个出料口204，其一一对应开设在多对挡板中靠近旋转轴一端的多个挡板上，且出料口的部分边沿成型在多个挡板分别与旋转轴和铲体的衔接处；输送部30，其包括一箱体301，所述箱体设置在旋转轴的一端，且出料口正对箱体的上方开口设置；输送带302，其倾斜设置在车体上，输送带的一端经出料口的正下方向所述箱体内延伸设置；输送带的输送面上设置多个橡胶凹槽303；预热箱40，其设置在车体上，且所述输送带的另一端延伸入所述混合预热箱的进料口ⅰ，所述混合预热箱还包括进料口ⅱ；搅拌器ⅰ401，其设置在混合预热箱内；加热层ⅰ，其设置在所述混合预热箱的内侧壁上，且加热层ⅰ还包括多个加热片ⅰ，其自所述加热层ⅰ向混合预热箱的内腔延伸设置，且多个加热片ⅰ与搅拌器ⅰ的搅拌叶相互交错设置；振动筛分箱50，其设置在混合预热箱的下方，振动筛分箱还包括振动筛501，其倾斜设置在振动筛分箱的中部，将所述振动筛分箱分割成上箱体和下箱体；碾碎辊502，其设置在所述上箱体内，且靠近相对较高的振动筛的一侧设置，所述碾碎辊的转动方向与振动筛上物料滑落方向相反；进料口ⅲ，其设置在上箱体顶部，且进料口ⅲ通过管道与混合预热箱的下料口ⅰ相连通；下料口ⅱ，其设置在上箱体的第一侧壁上，且靠近相对较低的振动筛的一侧开设；下料口ⅲ，其设置在所述下箱体的底部；深翻可以去除粒径较大的碎石并松土，以方便后续处理；土壤经预热破碎、筛分和热解处理后，部分去除上层土壤中石油，之后，在较深的土壤中喷施微生物治理液以降解处理深层土壤；相对于直接热解处理全部土壤的方法，可降低能耗，同时，尽可能的保持土壤结构及理化性质，通过微生物对石油成分的降解使微环境逐渐扩大，进而能够为植物的恢复生长提高适宜的微环境，提高土壤石油污染效率的同时，缩短土壤植被快速复苏的时间；在挖掘部掘取土壤并进行热解处理之后再将其铺设在喷施微生物治理液的土壤上并覆盖保温地膜，利用适度余热提高0-50cm内的土壤温度，以提高微生物的降解效率；多个铲体将土壤铲入后随旋转轴旋转，当多个铲体旋转至旋转轴的上方时，由于旋转轴的直径不相等，在铲体的底部的旋转轴部分会形成一个斜面，进而在重力及车体行进等机械振动力的作用下，土壤会经旋转轴一端的多个出料口滑落至输送部的箱体内，并被传送带输送至预热箱内；预热箱用于搅拌土壤并加热至低于100度，同时，由于多个加热片ⅰ与搅拌器ⅰ的搅拌叶相互交错设置，会对土壤起到进一步的破碎作用，待土壤进入振动筛分箱后，更易于进行筛分处理，由于步骤一中已去除了土壤中的大部分碎石，因此，所述振动筛分箱的主要作用在于细化土壤颗粒，以方便进行全面的热解处理；加热箱60，其设置在所述振动筛分箱的下方，加热箱还包括进料口ⅳ，所述进料口ⅳ与所述下料口ⅲ连通；搅拌器ⅱ601，其设置在加热箱内；加热层ⅱ，其设置在所述加热箱的内侧壁上，且加热层ⅱ还包括多个加热片ⅱ602，其自所述加热层ⅱ向加热箱的内腔延伸设置，且多个加热片ⅱ与搅拌器ⅱ的搅拌叶相互交错设置；在使用过程中，当加热箱中土壤的承载量达到最大时，车体停止向前行进，而是原地热解处理土壤，直到该热解物处理完毕之后，将热解物重新铺设在挖取土壤的地表，之后，再对下一待处理区域进行处理；布料器70，其为一扇形筒体结构，扇形筒体结构的尾端连通至加热箱的底部，扇形筒体结构的扇形前端向车体后方延伸设置；以及高压喷施部80，其包括盛液箱801；打孔喷射件803，其为一中空叉状体，中空叉状体的柄部可升降的设置在液压升降组件上，中空叉状体的下端分支成至少两个高压喷射分支；多个喷射孔，其均匀分布在至少两个高压喷射分支上；高压泵，其设置在盛液箱与打孔喷射件之间的连接管路802上。加热箱的多个加热片ⅱ与搅拌器ⅱ相互交错设置，可以在搅拌的同时提高加热效率，快速提高土壤的温度，提高热解效率。一个优选方案中，所述旋转轴的一端的横截面直径与所述旋转轴的另一端的横截面直径的比例为1:2-1:3。也即是，旋转轴近似于一个横置的圆柱形，而圆柱形的一端大于圆柱形的另一端，使得铲体的底部均为倾斜底面，所述旋转轴的一端的横截面直径与所述旋转轴的另一端的横截面直径的比例可以是1:2、1:3或2:5。一个优选方案中，所述步骤二中采用行进式土壤处理装置的预热箱进行搅拌预热处理时，向土壤中加入草木灰；用加热箱进行热解处理时，向土壤中加入温度为400-700度的陶粒砂，草木灰、陶粒砂和加热箱中土壤的体积比例为1:4:10-1:4:15；草木灰自预热箱的进料口ⅱ加入，陶粒砂自加热箱的进料口ⅴ加入。草木灰的加入可以润滑土壤颗粒，使得土壤易于搅拌，提高余热、搅拌和破碎效率；陶粒砂的加入可快速加热土壤，提高加热效率。陶粒砂预先加热并装载入陶瓷内胆的保温箱90内。一个优选方案中，陶粒砂的粒径为0.8mm-1.7mm，比如可以是：陶粒砂的粒径为0.8-1.0mm、1.0-1.3mm、1.3-1.7mm。一个优选方案中，所述步骤二中预热处理时，待土壤温度升高至100度时，保温处理至少10分钟，之后进入振动筛分箱；用加热箱进行热解处理时，待土壤温度升高至至少500度时，保温处理至少20分钟。一个优选方案中，振动筛的孔径为3-8mm；所述下料口ⅱ用于排出震动筛上方积存的物料块。一个优选方案中，所述微生物治理液为含有筛选以及分离自待处理地块中的至少2种石油降解菌的发酵液。一个优选方案中，每平方米待处理地块，所述微生物治理液的喷施量为3-5l/m3。一个优选方案中，所述支撑架包括升降柱，其通过液压杆可升降的设置在车体上；分支梁，分支梁的上端固定至升降柱，分支梁的下端分支成叉状，叉状的前端枢接在旋转轴上。采用上述行进式土壤处理装置治理石油污染土壤的方法，具体如下：实施例2步骤一，深翻至少两次待处理地块，翻地深度为0.4m，将待处理地块中的碎石去除；步骤二，采用行进式土壤处理装置的挖掘部掘取5-10cm厚的表层土壤并对土壤进行预热破碎、筛分和热解处理获得热解混合物，在热解处理同时，行进式土壤热解处理装置每行进5-6m驻车一次，在驻车过程中，采用行进式土壤处理装置的高压喷施部定距深入土壤中15-20cm高压喷施一次微生物治理液；步骤三，采用布料器将热解混合物平铺在经高压喷施部处理后的地面上，铺设宽度及铺设厚度与步骤二中掘取表层土壤宽度及厚度相适应；步骤四，待步骤三的热解混合物的表层温度降低至45-48℃时，采用保温地膜覆盖处理15天；步骤五，重复步骤二～步骤四直至待处理地块深度为0-50cm内的土壤中石油的浓度低于修复目标值；其中，所述步骤二中采用行进式土壤处理装置的预热箱进行搅拌预热处理时，向土壤中加入草木灰；用加热箱进行热解处理时，向土壤中加入温度为400-420度的陶粒砂，草木灰、陶粒砂和加热箱中土壤的体积比例为1:4:10；陶粒砂的粒径为0.8-1.0mm。所述步骤二中预热处理时，待土壤温度升高至100度时，保温处理10分钟，之后进入振动筛分箱；用加热箱进行热解处理时，待土壤温度升高至500度时，保温处理20分钟。每平方米待处理地块，所述微生物治理液的喷施量为3-3.5l/m3。实施例3步骤一，深翻至少两次待处理地块，翻地深度为0.5m，将待处理地块中的碎石去除；步骤二，采用行进式土壤处理装置的挖掘部掘取10-13cm厚的表层土壤并对土壤进行预热破碎、筛分和热解处理获得热解混合物，在热解处理同时，行进式土壤热解处理装置每行进8-10-13m驻车一次，在驻车过程中，采用行进式土壤处理装置的高压喷施部定距深入土壤中20-25cm高压喷施一次微生物治理液；步骤三，采用布料器将热解混合物平铺在经高压喷施部处理后的地面上，铺设宽度及铺设厚度与步骤二中掘取表层土壤宽度及厚度相适应；步骤四，待步骤三的热解混合物的表层温度降低至40-45℃时，采用保温地膜覆盖处理20天；步骤五，重复步骤二～步骤四直至待处理地块深度为0-50cm内的土壤中石油的浓度低于修复目标值；其中，所述步骤二中采用行进式土壤处理装置的预热箱进行搅拌预热处理时，向土壤中加入草木灰；用加热箱进行热解处理时，向土壤中加入温度为500-550度的陶粒砂，草木灰、陶粒砂和加热箱中土壤的体积比例为1:4:13；陶粒砂的粒径为1.0-1.3mm。所述步骤二中预热处理时，待土壤温度升高至100度时，保温处理20分钟，之后进入振动筛分箱；用加热箱进行热解处理时，待土壤温度升高至550度时，保温处理30分钟。每平方米待处理地块，所述微生物治理液的喷施量为4-4.2l/m3。实施例4步骤一，深翻至少两次待处理地块，翻地深度为0.6m，将待处理地块中的碎石去除；步骤二，采用行进式土壤处理装置的挖掘部掘取15-20cm厚的表层土壤并对土壤进行预热破碎、筛分和热解处理获得热解混合物，在热解处理同时，行进式土壤热解处理装置每行进13-15m驻车一次，在驻车过程中，采用行进式土壤处理装置的高压喷施部定距深入土壤中23-26cm高压喷施一次微生物治理液；步骤三，采用布料器将热解混合物平铺在经高压喷施部处理后的地面上，铺设宽度及铺设厚度与步骤二中掘取表层土壤宽度及厚度相适应；步骤四，待步骤三的热解混合物的表层温度降低至30-35℃时，采用保温地膜覆盖处理22-25天；步骤五，重复步骤二～步骤四直至待处理地块深度为0-50cm内的土壤中石油的浓度低于修复目标值；其中，所述步骤二中采用行进式土壤处理装置的预热箱进行搅拌预热处理时，向土壤中加入草木灰；用加热箱进行热解处理时，向土壤中加入温度为650-700度的陶粒砂，草木灰、陶粒砂和加热箱中土壤的体积比例为1:4:15；陶粒砂的粒径为1.3-1.7mm。所述步骤二中预热处理时，待土壤温度升高至100度时，保温处理30分钟，之后进入振动筛分箱；用加热箱进行热解处理时，待土壤温度升高至600度时，保温处理40分钟。每平方米待处理地块，所述微生物治理液的喷施量为5l/m3。对比例1翻地后，直接将与实施例2等量的微生物治理液高压喷施入待处理地块同等深度内，且对比例1的处理时间与实施例2相同。对比例2翻地后，直接将与实施例3等量的微生物治理液高压喷施入待处理地块同等深度内，且对比例1的处理时间与实施例3相同。对比例3翻地后，直接将与实施例4等量的微生物治理液高压喷施入待处理地块同等深度内，且对比例1的处理时间与实施例2相同。采用usaepamethod3550方法测试实施例1-3和对比例1-3修复后土壤的总石油烃的去除率，结果如表1所示。组别(样品)总石油烃去除率/％实施例294.2实施例394.5实施例496.2对比例123.15对比例225.07对比例324.93由表1可知：不同处理后，实施例2～4中石油污染土壤的总石油烃去除率均达到了94％以上，实施例4效果更为明显，效果远优于其他组别。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12