专利名称：一种有机物污染土壤的异位生物修复方法
技术领域：
本发明涉及有机物污染土壤的异位生物修复方法，属于土壤修复技术领域。
背景技术：
土壤是生态系统的重要组成部分，也是人类赖以生息的环境资源之一。随着现代工农业生产的快速发展，化肥、农药的大量施用以及油井、矿山开采和大气沉降，土壤污染现状不断恶化。污染物进入土壤后，不但可能通过农业生产进入食物链，对农产品安全构成严重威胁，还会对地表水、地下水等水体造成次生污染，更可能通过各种途径被人体摄入，危害人群健康。近年来，随着我国城市化进程加快、产业结构和工业布局调整，许多在主城区的工业企业实施搬迁，主要包括化工、钢铁、有色冶金、机械制造、轻工等行业。这些置换出来的工业用地极有可能被改变土地利用性质，变成商业和居住用地等环境质量要求较高的用地进行开发建设。而多年的工业生产活动对厂区土壤、地下水的环境污染影响相当严重，须在场地调查及风险评估后对污染土壤进行治理、修复，清除污染或降低风险以满足改变土地利用性质的需要。可见，城市土地资源重新规划后工业用地面临转型时，工业场地污染土壤的治理成为一种紧迫和必须的任务。污染土壤的修复技术研究国内外已开展多年。作为一种经济高效的处理技术，生物修复技术主要应用于有机物污染土壤的修复处理。异位生物修复是将污染土壤挖掘出，置于一定的设备中，通过改善土壤微生态环境，提高微生物数量和活性，利用微生物代谢功能降解土壤有机污染物的技术。菇渣是食用菌生产后废弃的培养基质。随着食用菌生产规模的扩大，菇渣的产生量也越来越大。如果不对其充分合理地利用，将对生态环境构成很大的压力。菇渣含有丰富的粗蛋白及N、P、K等营养物质，且具有疏松多孔的物理性质和一定的物理强度，是理想的适用于异位生物修复的土壤调节剂。本发明利用菇渣作为土壤调节剂，对有机物污染土壤进行异位生物修复，既为菇渣的资源化利用提供一条新途径，也为有机物污染土壤的修复探索了一套经济有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是将菇渣应用于有机物污染土壤的生物修复，提供一种有机物污染土壤的异位生物修复方法，可供工业化应用且成本低廉、操作方便。为了解决上述技术问题，本发明提供的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是基于一种土壤有机污染物降解装置实现，所述的土壤有机污染物降解装置组成包括用于堆放土壤的敞口基座；所述基座的横向插有间隔开设曝气孔的主动曝气管，所述基座的纵向插有间隔开设曝气孔的被动曝气管，所述主动曝气管的两端均与大气相连，所述被动曝气管的一端封闭，另一端连接有空气压缩机；
本异位生物修复方法包括如下步骤 第一步一土壤破碎过筛，去除大块砾石，过筛，筛网孔径为5-10_ ；
第二步一将食用菌类生长后残留的菇渣进行粉碎过筛，筛网孔径为5-10_ ；
第三步——土壤和菇渣以60:-15:1的比例充分混合；
第四步——向掺入菇渣的土壤中加入含有C、N、P元素的肥料，喷水至土壤含水率为20-30% ；
第五步一用生石灰、盐酸等调节掺有菇渣和肥料的湿润土壤PH值至7-7. 5 ；
第六步一将掺有菇渣和肥料的湿润土壤填入基座，埋设主动曝气管及被动曝气管，堆制成生物堆；
第七步——每天用空气压缩机通过被动曝气管向生物堆鼓风进行被动曝气；每天用喷壶向堆体表面喷水保持堆体土壤的含水率在20-30%，并监测堆体温度；
第八步——堆体温度从开始上升到下降至稳定为一个堆体运行周期，当一个堆体运行周期完毕后，目标污染物下降到修复目标值以下，则完成生物修复，否则进行翻堆，并转至
第二步。本发明进一步的特征如下1、第四步中，向土壤添加肥料后，C元素、N元素、P元素在土壤中的含量分别为450-1000mg/kg、45-100mg/kg、4. 5-lOmg/kg。2、所述基座长6-8米，宽2-3米，高1-1. 5米。3、所述被动曝气管的数量为3根，埋设在基座离地面10-15cm高处，被动曝气管内径3_4cm,曝气孔孔径为3_5mm,曝气孔密度为60-120个/米。4、所述横向的主动曝气管共3排，基座离地面30cm处和基座离地面60cm处各插入I排，基座上方土堆离地面90cm处插入I排，每排5根，共计15根，主动曝气管内径8-10cm,曝气孔孔径为3-5mm，曝气孔密度为80-150个/米。5、第七步中，空气压缩机向被动曝气管内输入空气的通风量约为1.5_3m3/h，每天分3-4次鼓风，每次10-15分钟。6、为了监控堆体微生态环境状况，堆体内插入O2浓度探头、土壤温度探头、土壤湿度探头，并根据检测数据及时曝气、洒水。建堆后，由于具备了合适的水分、养分、氧气及pH值，土壤微生物开始大量增殖。一部分微生物可以直接利用有机污染物作为碳源，一部分微生物在利用土壤腐殖质作为碳源大量增殖的同时，利用共代谢途径降解有机污染物。这两种代谢途径都是将土壤有机污染物降解为低毒或无毒的代谢产物。经试验表明，经过I个周期的运行，本生物降解方法对硝基苯降解率达到99. 1%，多环芳烃如菲、苊、萘等浓度均降至检测限(均为O. lmg/kg)下。综合分析，本发明利用土壤土著微生物降解土壤有机污染物，省去了微生物筛选强化的步骤，费用低廉，易于实现，减少了人工投入，大大提高了生产效率，可应用于小规模的工业化应用。同时，本发明工艺利用菇渣作为土壤理化性质及肥力的调节剂，为菇渣的资源化利用提供了一条新途径，也为有机物污染土壤的修复探索了一套更为经济有效的解决方案。可见，本发明构思奇巧，效果显著，可解决处理硝基苯、多环芳烃污染土壤的处理难题，具有良好的市场前景。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为土壤有机污染物降解装置示意图。图2是图1的俯视图。
具体实施例方式本实施例一种有机物污染土壤的异位生物修复方法，基于如图1所示的土壤有机污染物降解装置实现，该土壤有机污染物降解装置组成包括用于堆放土壤的敞口基座I;所述基座的横向插有间隔开设曝气孔的主动曝气管2-1 ;所述基座的纵向插有间隔开设曝气孔的被动曝气管2-2 ;所述主动曝气管的两端均与大气相连，所述被动曝气管的一端封闭，另一端连接有空气压缩机3 ;图1中，4为O2浓度探头，5为土壤温度探头，6为土壤湿度探头，这些探头在堆体运行时插入堆体，以监测堆体微生态环境状况。本实施例异位生物修复方法包括如下步骤
第一步一土壤破碎过筛，去除大块砾石，过筛，筛网孔径为5-10_ ；
第二步一将食用菌类生长后残留的菇渣进行粉碎过筛，筛网孔径为5-10_ ；
第三步-土壤和燕洛以50:1的比例充分混合；土壤与燕洛一般在61:1-15:1即可；
第四步——向掺入菇渣的土壤中加入含有C、N、P元素的肥料，喷水至土壤含水率为25%，加入肥料后，土壤中C、N、P含量分别为800mg/kg、80mg/kg、8mg/kg ;其中，C元素、N元素、P元素在土壤中的含量分别为450-1000mg/kg、45-100mg/kg、4. 5-10mg/kg即可；
第五步——使用盐酸或生石灰调节掺有菇渣和肥料的湿润土壤PH值至7 ;其中，pH值调整到7-7. 5即可；
第六步一将掺有菇渣和肥料的湿润土壤填入基座，堆制成生物堆；
第七步一每天8:00、14:00及18:00分别用空气压缩机通过被动曝气管向生物堆鼓风进行被动曝气，每次10分钟，风量为2m3/h ;每天向堆体表面喷水以保持堆体土壤的含水率20-30%，并监测堆体温度；
第八步——堆体温度从开始上升至温度下降至温度稳定为一个堆体运行周期，当一个堆体运行周期完毕后，目标污染物下降到修复目标值以下，则完成生物修复，否则进行翻堆，并转至第三步。本发明所涉土壤有机污染物降解装置的基座长7米，宽2米，高O. 7米；主动曝气管共设置3排，基座离地面30mm处和基座离地面60mm处各插入I排,基座上方土堆离地面90mm处插入I排，每排5根，共计15根。主动曝气管内径为9cm，曝气孔孔径为4mm，曝气孔密度为100个/米。被动曝气管的数量为3根，直径为3. 2cm,曝气孔孔径为4mm，曝气孔密度为100个/米。堆体堆制成后土堆高1. 4米。建堆后，堆体温度开始升高，约7天后至峰值。高温持续10天左右下降，两周后降为室温。采样检测土壤有机污染物浓度。经过I个周期的运行，硝基苯浓度由建堆前的
Ilmg/kg,降为O. lmg/kg,降解率为99.1 % ;多环芳烃萘、菲、危,建堆前浓度分别为O. 4 mg/kg、O. 6 mg/kg、O. 4 mg/kg,均经I个周期运行后即降至检出限(O.1 mg/kg)下。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是基于土壤有机污染物降解装置实现，所述的土壤有机污染物降解装置组成包括用于堆放土壤的敞口基座；所述基座的横向插有间隔开设曝气孔的主动曝气管，所述基座的纵向插有间隔开设曝气孔的被动曝气管，所述主动曝气管的两端均与大气相连，所述被动曝气管的一端封闭，另一端连接有空气压缩机；本异位生物修复方法包括如下步骤第一步一土壤破碎过筛，去除大块砾石，过筛，筛网孔径为5-10_ ；第二步一将食用菌类生长后残留的菇渣进行粉碎过筛，筛网孔径为5-10_ ；第三步——土壤和菇渣以60:1-15:1的比例充分混合；第四步——向掺入菇渣的土壤中加入含有C、N、P元素的肥料，喷水至土壤含水率为 20-30% ；第五步一用生石灰、盐酸等调节掺有菇渣和肥料的湿润土壤PH值至7-7. 5 ；第六步一一将掺有菇渣和肥料的湿润土壤填入基座，埋设主动曝气管及被动曝气管， 堆制成生物堆；第七步——每天用空气压缩机通过被动曝气管向生物堆鼓风进行被动曝气；每天用喷壶向堆体表面喷水保持堆体土壤的含水率在20-30%，并监测堆体温度；第八步——堆体温度从开始上升到下降至稳定为一个堆体运行周期，当一个堆体运行周期完毕后，目标污染物下降到修复目标值以下，则完成生物修复，否则进行翻堆，并转至第三步。
2.根据权利要求1所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是第四步中，向土壤添加肥料后，C元素、N元素、P元素在土壤中的含量分别为450-1000mg/kg、 45_100mg/kg、4· 5-lOmg/kg。
3.根据权利要求2所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是所述基座长6-8米，宽2-3米，高1-1. 5米。
4.根据权利要求3所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是所述被动曝气管的数量为3根，埋设在基座离地面10-15cm高处，被动曝气管内径3-4cm，曝气孔孔径为3-5mm，曝气孔密度为60-120个/米。
5.根据权利要求4所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是所述横向的主动曝气管共3排，基座离地面30cm处和基座离地面60cm处各插入I排，基座上方土堆离地面90cm处插入I排，每排5根，共计15根，主动曝气管内径8-lOcm，曝气孔孔径为 3-5mm,曝气孔密度为80-150个/米。
6.根据权利要求5所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是空气压缩机向被动曝气管内输入空气的通风量约为1. 5-3m3/h,每天分3-4次鼓风,每次10-15分钟。
7.根据权利要求6所述的有机物污染土壤的异位生物修复方法，其特征是堆体内插入有O2浓度探头、土壤温度探头、土壤湿度探头，并根据检测结果随时对堆体进行曝气及洒水处理。
全文摘要
一种有机物污染土壤的异位生物修复方法，步骤如下将土壤和菇渣破碎混合；加入肥料调节土壤有机碳及矿质营养含量并保持土壤湿润；调节土壤pH值后建立生物堆；同时监控生物堆的温度、湿度、含氧量并对生物堆进行主、被动曝气。本发明利用土壤土著微生物降解土壤有机污染物，省去了微生物筛选强化的步骤，费用低廉，易于实现，可应用于小规模的工业化应用，减少了人工投入，提高了生产效率；将生产食用菌产生的废料-菇渣充分利用，变废为宝，不但减轻了菇渣对生态环境造成的压力，还利用菇渣促进土壤有机污染物的降解，对生态环境的保护做出贡献。经试验表明，运行1个周期后，本生物降解方法对硝基苯降解率达到99.1%，多环芳烃如菲、苊、萘等浓度均降至检测限下。
文档编号B09C1/00GK103008336SQ201210584270
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者展漫军, 卜现亭, 李婧, 杭静, 张磊 申请人:南京市环境保护科学研究院