一种石油类污染土壤的原位修复方法与流程

本发明属于土壤修复的
技术领域：
，特别涉及一种石油类污染土壤的原位修复方法。
背景技术：
：石油是人类最主要的能源之一，随着社会经济的发展，人们对石油产品需求量日益增加，与此同时在石油开采、冶炼、贮运、使用等过程中，大量的石油及其加工品进入土壤，导致土壤功能失调和土壤质量下降，并通过食物链最终影响到人类健康。石油污染土壤修复方法可分为三类：物理、化学及生物法。物理修复方法是利用物理原理和特定的工程技术将土壤中的污染物移除或转化为无害形态，主要包括：土壤置换、气相抽提、萃取洗脱、热脱附等方法。物理修复技术速度快，但存在能耗高、可能导致二次污染等问题。化学修复方法是利用化学反应原理和工程技术将土壤中的污染物分解成无毒小分子，达到修复土壤的目的，主要包括：化学氧化法、等离子体降解法、光催化降解法等，其中最常见的处理方法为化学氧化法，即通过向土壤中投加氧化剂(如高锰酸钾，过氧化氢等)，将土壤中的污染物氧化去除，其修复速度快、对土壤应用条件要求低、对污染物种类及污染程度适用范围广，能处理污染程度较高的石油污染土壤，但需要消耗大量的化学药品，处理成本较高，且由于药剂残留容易造成二次污染。生物修复方法是利用细菌和真菌等微生物的代谢过程和工程技术将土壤中的污染物分解，是目前最有前景的一种修复方法，主要包括：好氧生物法、厌氧生物法和好氧-厌氧联合处理法。申请号201810205244.1提供了一种石油烃污染土壤修复工艺，利用破碎机将污染土壤粉碎，在粉碎、运输的过程中向污染土壤上喷淋菌剂和药剂；污染土壤装满反应槽后，由反应槽的底部通入10-30℃的空气，以保证反应槽内的氧含量满足微生物的需要；最后向反应槽中通入60-80℃的空气对污染土壤进行吹脱，驱赶出污染土壤中的低分子石油分子。该工艺可缩短修复周期，但需要控制装置、加热装置等，工艺复杂，修复成本高。申请号201910038047.x提供了一种用于石油烃污染土壤修复的微生物耦合降解药剂(tri-color)及使用方法，先将tri-color与土壤样品混合，促进石油的乳化和溶解，然后添加高效微生物，扩大微生物和石油的接触面积，提高石油烃的降解效率。该方法仅处于盆栽实验阶段，尚未进入工程化应用。申请号cn201610313314.6公开了一种采用臭氧-生物堆技术异位修复石油烃污染土壤的方法，该方法用预处理过的石油烃污染土壤异位构建生物堆，在所述生物堆中通入臭氧，利用生物堆内好氧微生物进行土壤修复处理。该方法对石油烃污染土壤修复效果较好，但修复过程中存在臭氧不稳定，利用率较低的问题。综上所述，现有方法未能有效解决石油场地石油类污染土壤的修复问题，尤其是针对高浓度石油烃污染的土壤，传统的单一手段难以达到理想的修复效果。因此，亟需寻求一种高效的、环境友好的技术用于石油类污染的土壤的修复。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种切实有效的石油类污染土壤的原位修复方法，该方法通过“生物强化+植物净化”组合的工艺对土壤进行处理，尤其适用于石油类和/或多环芳烃类污染土壤的原位修复。本发明所提供的一种石油类污染土壤的原位修复方法包括在所述土壤施用微生物的步骤以及在所述土壤上进行植物栽培和养护的步骤。优选地，所述在所述土壤施用微生物的步骤还包括以下阶段：(1)投加固态的所述微生物和营养盐：向土壤中投加固态的所述微生物和营养盐并与土壤混合均匀；(2)生物喷淋：将在存在所述营养盐的条件下曝气培养的所述微生物培养物喷洒到所述土壤中，同时每天向土壤表面投撒固态的所述微生物和所述营养盐并喷淋水。优选地，所述原位生物修复方法还包括在所述土壤施用微生物的步骤之后、在所述土壤上进行植物栽培和养护的步骤之前，对耕种层土壤进行改良的步骤。优选地，所述微生物是含有包括假单胞菌属(pseudomonas)、动性球菌属(planococcus)、食碱菌属(alcanivorax)、分枝杆菌属(mycobacterium)、肉杆菌属(atopostipes)、副球菌属(paracoccus)、库特氏菌属(eoetvoesia)、藤黄单孢菌属(luteimonas)、鞘脂菌属(sphingobium)在内的优势菌属的复合型微生物。所述的营养盐包括尿素和磷酸二氢钠。优选地，在所述土壤上进行植物栽培和养护的步骤包括：种植芦苇和苜蓿，种植完成后用水灌溉，待所述芦苇和/或所述苜蓿成活后进行定期浇灌和包括施肥除草在内的管理措施。优选地，在所述投加固态的所述微生物和营养盐的阶段，按每立方米的土0.3-0.5kg微生物的量投加所述微生物，按每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠的量投加所述营养盐。优选地，在所述生物喷淋的阶段，通过以下过程对所述微生物进行曝气培养：在生物培养池中按每立方米的水0.2-0.4kg微生物的量投加所述微生物，同时按每立方米的水0.2-0.4kg尿素和0.2-0.4kg磷酸二氢钠的量投加所述营养盐，混合均匀后曝气培养48小时。每天投撒固态的所述微生物和所述营养盐，并按每立方米的土0.5-1.0立方米的水进行喷淋，持续15-30天，其中所投撒的所述微生物的总量按每立方米的土0.3-0.5kg微生物来计算，所述营养盐的总量按每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠来计算。优选地，所述对耕种层土壤进行改良的步骤包括：待土壤表面无积水后进行耕犁翻晒，耕犁深度为40-50cm，然后按每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠的量投加所述营养盐，并使碎土平整。优选地，在所述土壤上进行植物栽培和养护的步骤，通过人工移植的方式将所述芦苇按8株/m2的密度栽种到田畦内，通过播撒种子的方式栽种所述苜蓿，种子的播撒量为0.01-0.02kg/m2。优选地，所述石油类污染的土壤包括石油类和/或多环芳烃类污染土壤。本发明所提供的原位修复方法尤其适用于对石油类和/或多环芳烃类污染的土壤进行原位修复，与现有技术相比具有下列优点：(1)所采用的微生物中含有的各种优势菌协同作用能快速有效地降解土壤中的石油类和/或多环芳烃类污染物，缩短污染土壤的修复周期；(2)采用原位生物修复方法，可大幅降低土壤的修复成本，且对周围环境的影响小；(3)修复过程简单易行，适宜修复各种规模的污染场地。附图说明图1是利用本发明的原位生物修复方法处理石油类污染土壤的一个示意性流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述，以使本领域技术人员能更容易理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明通过“生物强化+植物净化”组合的工艺对污染土壤进行处理，尤其适用于石油类和/或多环芳烃类污染土壤的原位修复。本发明所提供的石油类污染土壤的原位修复方法主要包括在被污染的土壤施用微生物的步骤以及在施用微生物之后在土壤上进行植物栽培和养护的步骤。图1示出了利用本发明的原位生物修复方法处理石油类污染土壤的流程。首先，进行选址定位并平整土地的步骤s1。在步骤s1，首先对污染的场地进行定位划线，利用例如木桩进行标定，接着使用装载机或其他机械平整场地，平整场地时确保不改变污染层的土壤结构，平面度不小于3‰。如果地形坡度较大，可分为若干畦，每畦的面积依地形确定。土地平整后，沿修复场区四周做护坡，护坡垂直高度0.5m，护坡顶部人行道宽度0.4m。完成土地平整之后，进行投加微生物和营养盐的步骤s2。在步骤s2中，向土壤中投加固态的微生物和营养盐，并与土壤混合均匀，以增大微生物与受污染的土壤的接触面积，强化生物修复效果。所施用的微生物是含有包括假单胞菌属、动性球菌属、食碱菌属、分枝杆菌属、肉杆菌属、副球菌属、库特氏菌属、藤黄单孢菌属、鞘脂菌属在内的优势菌属的复合型微生物。所用的营养盐为尿素和磷酸二氢钠。优选地，按每立方米的土0.3-0.5kg微生物的量投加微生物，按每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠的量投加营养盐。接下来，进行生物喷淋的步骤s3。在步骤s3中，首先在生物培养池中将微生物进行曝气培养，将曝气培养后的培养物喷洒到待处理的土壤表面，同时每天向土壤表面均匀投撒固态的微生物和营养盐，并利用喷淋系统喷淋水。步骤s3持续进行15-30天。微生物的曝气培养过程优选为：在生物培养池中按每立方米的水0.2-0.4kg微生物的量投加微生物菌种，同时按每立方米的水0.2-0.4kg尿素和0.2-0.4kg磷酸二氢钠的量投加营养盐，混合均匀后曝气培养48小时。生物喷淋阶段固态的微生物的投加量优选为每立方米的土0.3-0.5kg微生物，营养盐的投加量优选为每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠。每天喷淋的水量优选为0.5-1.0m3/m3土。接下来，进行耕种层土壤改良的步骤s4。在待处理的场地土壤表面无积水后进行耕犁翻晒，耕犁深度优选为40-50cm，然后投加营养盐，用旋耕耙将碎土耙平。优选按每立方米的土0.3-0.5kg尿素和0.3-0.5kg磷酸二氢钠的量投加营养盐。接下来，进行植物栽培和养护的步骤s5。植物种植完成后，用水连续灌溉3天，待植物成活后，根据土壤湿度进行定期浇灌，养护期间根据长势进行施肥除草等管理措施。栽培的植物优选是芦苇和苜蓿，其中芦苇通过人工移植的方式栽种到田畦内，栽种密度优选为8株/m2，苜蓿通过播撒种子的方式进行栽种，种子用量优选为0.01-0.02kg/m2，用磷肥或潮湿黄土与种子混匀后进行播撒。实施例下面以我国某石化公司污染的土壤作为石油类污染土壤修复的实例，详细说明本发明所提供的石油类污染土壤的原位修复方法的实施过程。处理前取土壤样品并通过气相色谱法测定其中的石油烃总量，结果见下表1。首先，选址定位及平整土地。选定1200m2的污染场地作为修复单元，翻土深度为2.2m，所处理的土壤体积约为2640m3。根据地形条件平整土地。土地平整后，沿修复场区四周做护坡，护坡垂直高度0.5m，护坡顶部人行道宽度0.4m。接下来，投加固态的微生物和营养盐。向土壤中投加1000kg固态的微生物，同时投加1000kg尿素和1000kg磷酸二氢钠作为营养盐。所用的微生物是含有包括假单胞菌属、动性球菌属、食碱菌属、分枝杆菌属、肉杆菌属、副球菌属、库特氏菌属、藤黄单孢菌属、鞘脂菌属在内的优势菌属的复合型高效微生物，来源于北京丰泽绿源环境技术有限公司，属于商品化产品。接下来，进行生物喷淋。首先，利用两座尺寸为l×b×h＝4.0×4.0×2.5m的生物培养池交替进行上述微生物的曝气培养，曝气培养的过程如下：每天向生物培养池中注入自来水或生活污水，投加8kg上述微生物的菌种以及8kg尿素和8kg磷酸二氢钠作为营养盐，开启曝气装置，曝气48小时。将曝气培养后的微生物培养物喷洒至污染的土壤表面。另外，每天还向土壤表面均匀投撒40kg固态的微生物以及40kg尿素和40kg磷酸二氢钠作为营养盐，并利用喷灌式喷淋系统喷淋水，每天喷淋水量为0.50-1.00m3/m3土，持续25天。接下来，进行耕种层土壤改良。待场地土壤表面无积水后，进行耕犁翻晒，耕犁深度为40-50cm，然后投加200kg尿素和200kg磷酸二氢钠作为营养盐，用旋耕耙将碎土耙平，同时使营养盐均匀分布于耕种层土壤中。接下来，进行植物栽培和养护。栽种的植物包括芦苇和苜蓿。通过人工移植的方式将芦苇栽种到田畦内，密度为8株/m2，总栽种面积为600m2。通过播撒种子的方式栽种苜蓿，种子用量为10kg，播撒时用磷肥或潮湿黄土与种子混匀，然后抛洒到待处理场地的土壤表面，总栽种面积为600m2。植物种植完成后，用水连续灌溉3天，待植物成活后，根据土壤湿度定期浇灌，养护期间根据长势进行施肥除草等管理措施。按上述过程处理24个月后，取土壤样品并通过气相色谱法测定其中的石油烃总量，结果见下表1。表1处理前后土壤中的石油烃总量(单位：mg/kg)项目修复前修复后gb15618-2008石油烃总量10794151.65000由表1结果可以看出，使用本发明的方法对石油类有机物污染的场地进行处理后，土壤中的石油烃总量显著降低，达到了《土壤环境质量标准》(gb15618-2008)第二级标准值中的工业用地标准。由此说明，本发明所提供的土壤原位修复方法能够显著地降低甚至清除土壤中的石油类污染物，使得被污染的土壤得到有效的修复。以上通过具体的实施例详细描述了本发明的一种具体实践方式，本领域技术人员应当理解，本发明并不仅限于上述实施例。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12