一种石油烃和苯系物污染土壤的异位降解系统的制作方法

本实用新型涉及生物技术和环境保护领域，具体涉及一种石油烃和苯系物污染土壤的异位降解系统。

背景技术：

在石油开采、运输、加工、以及使用的过程中，不可避免地出现石油泄露的情况，造成环境污染。随着石油的需求量与日俱增，其所造成的环境污染问题也日益严峻；尤其是石油泄露污染土壤后，破环了被污染土地的生态环境和生产性能，造成大量土地及耕地资源的浪费；并且，由于下渗导致地下水污染，进而影响用水安全。此外，石油产品的加工生产过程及各类产品的使用过程也对环境产生了严重的污染，其中主要以苯系物为主要污染物；苯系物的工业污染源主要是石油、化工、炼焦产生的废水；同时，在油漆、染料、塑料、合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成药物及农药、医药有机化工等行业的废水中也含有较高含量的苯系物；上述工业废水对工厂周围土壤造成了严重的污染。因此，修复被石油烃和苯系物污染的土壤，对环境保护具有重要意义。

石油烃和苯系物污染土壤的修复技术主要包括物理修复技术、化学修复技术、以及生物修复技术；相较于物理和化学修复技术，生物修复技术具有修复成本低、无二次污染、对生态环境影响小、清除效果好等优势；其中，微生物修复技术更是近年来的研究热点，其高效低费的优势使其在实际生产中得到广泛应用，微生物修复技术是一种具有良好前景的用于石油烃和苯系物污染土壤的修复技术。

微生物修复技术主要包括原位修复技术和异位修复技术；其中，异位修复技术主要包括耕作法、生物堆置法、预制床法和生物反应器法等。异位生物修复是将污染土壤集中起来进行生物降解，可保证生物降解较理想条件，因而对污染土壤处理效果好，可防止污染物转移，被视为一项具有广阔应用前景的处理技术。近年来对异位生物修复技术的研究越来越深入，对温度、湿度、ph、碳/氮等处理条件进行了详细的研究，对异位生物修复技术工艺进行了大量的试验，为大规模处理石油烃和苯系物污染土壤提供了科学依据。

生物堆置法是异位生物修复技术中的一种，是一种简单易行，便于推广实施的污染土壤清洁技术。姜昌亮等采用异位生物修复技术长料堆式堆置处理法，对辽河油田四种不同类型的石油污染土壤进行了生物处理示范研究，结果表明实用规模的长料堆置处理工程对油田稀油、稠油和高凝油石油污染土壤的处理效果很理想；张文娟等用实验模拟方法，研究堆置处理过程对污染土壤中的多环芳烃降解，结果表明生物堆置对6种难降解的多环芳烃都有不同程度的降解作用。但是，单纯的生物堆置法仍然有很多不足，比如对环境的二次污染、处理过程用时较长、污染物的清除不够彻底等。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种石油烃和苯系物污染土壤的异位降解系统。

具体而言，所述异位降解系统包括生物堆发酵单元、负压式气体半循环单元、尾气处理单元；

所述生物堆发酵单元与所述负压式气体半循环单元、所述尾气处理单元依次连接。

作为优选，所述生物堆发酵单元包括生物堆和扦插式在线检测系统，所述扦插式在线检测系统的检测器插入所述生物堆的内部；

所述生物堆包括石油烃和苯系物污染土壤、微生物菌剂、疏松辅料；

所述扦插式在线检测系统包括温度检测系统、水分检测系统、ph检测系统、污染物检测系统。

本实用新型中，所述疏松辅料选自稻壳、麦麸、锯末中的一种或几种。所述生物堆的堆体形状为上窄下宽的条垛形；所述微生物菌剂为可降解石油烃和苯系物的专用菌剂。

在具体的实施方式中，生物堆堆置发酵前，先将石油烃和苯系物污染土壤、微生物菌剂、疏松辅料混合均匀，调节混合物的含水量为15～25％、ph为6～8、碳氮比为15～20：1。

作为优选，所述负压式气体半循环单元包括抽气系统和补气系统；

所述抽气系统由铺设在地面上的抽气管、引风管、引风风机构成，所述抽气管的一端封闭，另一端与所述引风管、所述引风风机依次连接；

所述补气系统由生物堆堆体覆膜和补气孔构成；所述生物堆堆体覆膜将所述生物堆完全覆盖；所述生物堆堆体覆膜上设置若干个所述补气孔。

在具体的实施方式中，所述生物堆堆体覆膜将所属生物堆四周密封，并且所述补气孔仅允许空气单向通过，既空气从外部通过补气孔进入生物堆内部。

作为优选，所述生物堆设置于所述抽气管和所述引风管的上方，所述抽气管与所述生物堆相接触部分设置若干个气孔。

作为优选，所述补气孔为单向补气孔：空气从所述生物堆堆体覆膜外部经过所述补气孔进入所述生物堆堆体覆膜内部。

作为优选，所述尾气处理单元包括尾气收集管和电离尾气处理系统；

所述尾气收集管的一端与所述引风风机连接、另一端与所述电离尾气处理系统连接。

作为优选，所述电离尾气处理系统包括进气口、反应器、出气口；

所述尾气收集管与所述进气口、所述反应器、所述出气口、大气依次连接。

作为优选，所述异位降解系统还包括控制系统；所述控制系统分别与所述扦插式在线检测系统、所述引风风机、所述电离尾气处理系统连接。

本实用新型中，所述电离尾气处理系统采用非热平衡等离子体协同催化脱除技术，用以分离去除尾气中的vocs；所述反应器为一段式介质阻挡放电反应器，催化剂置于放点区域内部，所述催化剂为γ-al2o3和tio2，填充方式为以颗粒状或涂层纤维催化剂作为填充床。

本实用新型的有益效果在于：

(1)好氧发酵生物堆置高效彻底：本异位降解系统的生物堆发酵单元采用好氧生物发酵堆置技术，利用好氧发酵时间短、效率高的特点，可以使污染物的降解时间大大缩短，同时使污染物的降解更彻底；生物堆中使用的微生物菌剂为微生物专用菌剂，具有高效的石油烃和苯系物降解效率，tph和btex的清除率可达到90％以上。

本实用新型提供的异位降解系统，设备相对简单，操作简便，能耗较低，处理成本低(处理设备简单，修复处理系统建造成本相对较低)。采用条垛式生物堆置一次发酵，整个堆置发酵过程仅需对堆体做少量简单操作，仅需在堆置之前将各种物料混合，并调节发酵条件，在发酵过程中基本无需对堆体进行操作，大大减少了操作的复杂程度。

本异位降解系统利用了好氧发酵产生的热量，配合引风系统产生气压差，使堆体中的尾气排出堆体，同时配合补风系统使新鲜空气进入堆体。整个负压式气体半循环单元唯一的能量消耗设备为引风风机，大大减少了生物发酵堆置过程中的能量消耗，降低了处理成本。

(2)对环境无二次污染：本异位降解系统的生物堆发酵单元采用了覆膜技术；覆膜不仅为生物堆置发酵提供了有利条件，还阻止了污染土壤中的挥发性污染物向空气转移。

本异位降解系统中的尾气处理单元，采用了非热平衡等离子体协同催化技术，处理效果好，能量消耗低，完全满足生物发酵堆体尾气处理的需求。

覆膜技术配合尾气处理单元，使整个修复处理过程对环境无二次污染。

附图说明

图1为本实用新型异位降解系统的连接关系示意图；

图2为本实用新型异位降解系统的连接关系俯视图；

其中，1、生物堆发酵单元；11、生物堆；12、扦插式在线检测系统；2、负压式气体半循环单元；21、抽气系统；211、抽气管；212、引风管；213、引风风机；22、补气系统；221、生物堆堆体覆膜；222、补气孔；3、尾气处理单元；31、尾气收集管；32、电离尾气处理系统；321、进气口；322、反应器；323、出气口；4、控制系统。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例1

一种石油烃和苯系物污染土壤的异位降解系统(连接关系示意图如图1所示，俯视图如图2所示)，包括生物堆发酵单元1、负压式气体半循环单元2、尾气处理单元3；

所述生物堆发酵单元1包括生物堆11和扦插式在线检测系统12，所述扦插式在线检测系统12的检测器插入所述生物堆11的内部；

所述生物堆11包括石油烃和苯系物污染土壤、微生物菌剂、疏松辅料；

所述扦插式在线检测系统12包括温度检测系统、水分检测系统、ph检测系统、污染物检测系统；

所述负压式气体半循环单元2包括抽气系统21和补气系统22；

所述抽气系统21由铺设在地面上的抽气管211、引风管212、引风风机213构成，所述抽气管211的一端封闭，另一端与所述引风管212、所述引风风机213依次连接；

所述补气系统22由生物堆堆体覆膜221和补气孔222构成；所述生物堆堆体覆膜221将所述生物堆11完全覆盖；所述生物堆堆体覆膜221上设置若干个所述补气孔222；

所述生物堆11设置于所述抽气管211和所述引风管212的上方，所述抽气管211与所述生物堆11相接触部分设置若干个气孔；

所述补气孔222为单向补气孔：空气从所述生物堆堆体覆膜外部经过所述补气孔进入所述生物堆堆体覆膜内部；

所述尾气处理单元3包括尾气收集管31和电离尾气处理系统32；

所述尾气收集管31的一端与所述引风风机213连接、另一端与所述电离尾气处理系统32连接；

所述电离尾气处理32系统包括进气口321、反应器322、出气口323；

所述尾气收集管31与所述进气口321、所述反应器322、所述出气口323、大气依次连接；

还包括控制系统4；所述控制系统4分别与所述扦插式在线检测系统12、所述引风风机213、所述电离尾气处理系统连接32。

实施例2

本实施例提供一种石油烃和苯系物污染土壤的异位降解方法，利用实施例1中的异位降解系统，具体包括如下步骤：

(1)生物堆堆置发酵前，先将石油烃和苯系物污染土壤、微生物菌剂、疏松辅料麦麸混合均匀，调节混合物的含水量为20％、ph为7、碳氮比为15：1；

(2)将混合好的发酵物堆成上窄下宽的梯形条垛，上覆生物堆堆体覆膜，下埋抽气管，后连引风管与尾气处理单元，开始堆置发酵；

(3)堆置发酵过程中通过扦插式在线监测系统监视堆体各项指标；

(4)堆置发酵过程中根据堆体各项指标，按需调节温度与水分，无需翻堆，直至堆置发酵完成。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。