專利名稱：一種多元復(fù)配淋洗液、修復(fù)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保治理方法，具體地說，是一種老化稠油污染土壤梯度多元復(fù)配淋洗液、修復(fù)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
石油鉆探、開采及運(yùn)輸過程中，由于跑、冒、滴、漏或其它原因會(huì)向周圍土壤環(huán)境中釋放大量的石油類污染物，這些污染物進(jìn)入土壤后會(huì)改變其理化性質(zhì)，使農(nóng)作物及地表植被難以生長，特別是石油中毒性較大的芳香烴類物質(zhì)能夠在農(nóng)作物中大量累積，并通過食物鏈對(duì)人類的健康構(gòu)成巨大威脅。
稠油作為原油的一種，是指原始油藏溫度下脫氣油粘度超過100mPa·s的原油，它是一種復(fù)雜的多組分混合物，其膠質(zhì)和瀝青含量高，生物可利用性差。進(jìn)入土壤后，隨著時(shí)間的推移，輕質(zhì)成分越來越少，膠質(zhì)和瀝青等重質(zhì)成分與土壤的結(jié)合越來越緊密，較一般石油類污染物更難于從污染土壤中去除。稠油在我國分布廣泛，已知的稠油采區(qū)分布在遼河、勝利、新疆、大慶、大港、南陽、二連、華北和吉林等油田，其中位于遼東灣濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)的遼河油田是我國最主要的稠油采區(qū)。目前，由于缺乏經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)技術(shù)，一些油田開采地表層土壤中石油類污染物的含量已超過環(huán)境可接受標(biāo)準(zhǔn)，成為制約油田企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
為消除土壤中石油類污染物的潛在危害，近年來已開發(fā)了生物修復(fù)、土壤蒸汽抽提和淋洗等多種去除土壤中石油類污染物的方法。其中生物修復(fù)(申請(qǐng)專利號(hào)98125014.9；00806387.7；200510130674.4；200510130677.8)，以其經(jīng)濟(jì)性好而在低濃度低輕質(zhì)油污染土壤的修復(fù)中得到了深入研究，但是對(duì)于高濃度石油污染土壤，以及膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較高的稠油污染土壤則適用性較差。同時(shí)，該方法處理周期長，原位修復(fù)時(shí)存在外來菌群與土著菌的競(jìng)爭(zhēng)等問題，也限制了其在實(shí)際工程中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。土壤蒸汽抽提對(duì)石油類污染物中易揮發(fā)的組分有較好的去除效果，但對(duì)于主要由膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等重質(zhì)成分組成的稠油的提取效果很差，因而也不適于老化稠油污染土壤的修復(fù)。淋洗是在機(jī)械力作用下，采用淋洗液去除土壤中污染物的一種方法，比較而言，淋洗去除土壤中石油類污染物的效率，受石油組分中膠質(zhì)和瀝青含量的影響，遠(yuǎn)小于生物修復(fù)和土壤蒸汽抽提，因而是一種更適于老化稠油污染土壤修復(fù)的方法。但是，淋洗技術(shù)目前主要用于以回收原油為目的的油泥處理(申請(qǐng)專利號(hào)98113781.4；200410062490.4；200510045971.9)，處理后泥土的含油率并不是其關(guān)注的重點(diǎn)，若將其用于以修復(fù)石油類污染土壤時(shí)，面臨的最大問題是剩余泥土中石油類污染物含量太高，無法實(shí)現(xiàn)土壤的無害化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供一種無害化和清潔化老化稠油污染土壤梯度淋洗液、修復(fù)方法及其裝置。
本發(fā)明目的可以通過如下措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法可通過如下步驟實(shí)現(xiàn)首先，將老化稠油污染土壤和多元復(fù)配淋洗液加入到淋洗反應(yīng)器中；在外力攪拌下使污染土壤與淋洗液充分作用一定時(shí)間，以使稠油污染物在淋洗液的解吸、增溶和乳化作用下從土壤上洗脫下來；然后，將污染土壤和淋洗液作用后的混合液排入四相分離器重力分離，分離出的土壤再返回到淋洗反應(yīng)器中進(jìn)行下一次的淋洗，如此循化進(jìn)行多次，從而使老化稠油按濃度梯度從土壤上洗脫下來，進(jìn)而大幅提高淋脫效率，最終實(shí)現(xiàn)土壤的無害化和清潔化。
所述方法操作時(shí)，老化稠油污染土壤與加入淋洗液的比例控制在1∶5～20，外力攪拌強(qiáng)度控制在100～300r/min，攪拌時(shí)間控制在20～50min，淋洗溫度控制在50～70℃，梯度淋洗次數(shù)控制在3～5次。
所述多元復(fù)配淋洗液由水，環(huán)境友好的表面活性劑和助劑復(fù)配而成，表面活性劑能降低土壤/水和油/水界面張力，促使油滴逐漸卷縮而脫離土壤表面，同時(shí)表面活性劑還能起到增溶和乳化的作用，促使油從土壤分配到水相當(dāng)中；助劑則有利于增強(qiáng)淋洗液中表面活性劑的解吸、增溶和乳化作用。其中表面活性劑由陰離子和非離子表面活性劑構(gòu)成，陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的一種，重量百分比0.03～0.2％；非離子表面活性劑是Triton X-100、Tween80和AEO-9中的一種，重量百分比0.02～0.1％；其中助劑由碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和中性無機(jī)鹽構(gòu)成，碳酸鹽選用碳酸鈉，重量百分比0.1～0.5％；磷酸鹽選用三聚磷酸鈉，重量百分比0.03～0.2％；硅酸鹽選用偏硅酸鈉，重量百分比0.07～0.3％；中性無機(jī)鹽選用無水硫酸鈉，重量百分比0.05～0.3％；余量由水構(gòu)成。該多元復(fù)配淋洗液主要由水構(gòu)成，且所用表面活性劑具有很好的生物降解性，它在土壤上吸附殘留還能通過其增溶作用來提高殘余油污的生物降解性；而所用助劑無機(jī)鹽由于具有很好的水溶性，在土壤中的殘留量很少，同時(shí)這些物質(zhì)也是土壤粘粒礦物的一些組成成分，對(duì)土壤性質(zhì)的影響也相對(duì)較小。因此，上述多元復(fù)配淋洗液具有很好的環(huán)境友好性。
用于上述方法的修復(fù)裝置主要由淋洗反應(yīng)器、四相分離器和自動(dòng)控制柜三部分構(gòu)成。淋洗反應(yīng)器內(nèi)設(shè)攪拌和加熱控溫裝置，攪拌強(qiáng)度、時(shí)間以及淋洗溫度可由自動(dòng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行控制；四相分離器內(nèi)設(shè)浮球式液位控制器和移動(dòng)式含油、含水在線測(cè)定儀，其中浮球式液位控制器對(duì)混合液的進(jìn)量進(jìn)行控制，移動(dòng)式含油、含水在線測(cè)定儀對(duì)混合液不同位置的含水、含油率進(jìn)行測(cè)定，含水、含油率發(fā)生突變的位置即為浮油層、水層、油泥層和剩余泥土層四相間的界面，據(jù)此可將混合液重力分離后的浮油層、水層、油泥層和剩余泥土層依次排出。
淋洗反應(yīng)器內(nèi)設(shè)的攪拌裝置主要由攪拌電機(jī)和攪拌漿構(gòu)成，攪拌電機(jī)與自動(dòng)控制柜內(nèi)的變頻調(diào)速器和定時(shí)器連接，由變頻調(diào)速器和定時(shí)器分別對(duì)攪拌強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行控制；淋洗反應(yīng)器內(nèi)設(shè)的加熱控溫裝置主要由加熱板和熱電偶構(gòu)成，熱電偶與自動(dòng)控制柜內(nèi)的溫控表連接，由溫控表對(duì)淋洗溫度進(jìn)行控制。
本發(fā)明課題是國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃課題(2004AA649360)和霍英東青年教師基金優(yōu)選資助課題(104004)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)所述方法及裝置可有效修復(fù)老化稠油污染土壤，修復(fù)后的稠油污染土壤可達(dá)到環(huán)境可接受的水平，且該方法及裝置具有環(huán)境友好，操作簡便和周期短，無害化，且清潔化，消除石油類污染物帶來的潛在危害，解決油田發(fā)展過程中面臨的環(huán)境問題提供實(shí)用技術(shù)。


附圖1是本發(fā)明淋洗液、修復(fù)方法及其裝置示意圖1為淋洗反應(yīng)器，2為四相分離器，3為自動(dòng)控制柜，4為攪拌電機(jī)，5為攪拌漿，6為變頻調(diào)速器，7為定時(shí)器，8為加熱板，9為熱電偶，10為溫控表，11為浮球式液位控制器，12為移動(dòng)式含油、含水在線測(cè)定儀。
具體實(shí)施例方式
下面列舉2個(gè)實(shí)施例，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只限于這些實(shí)施例所用多元復(fù)配淋洗液，由十二烷基苯磺酸鈉、Triton X-100、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉、無水硫酸鈉和水配置而成(表1)。
表1多元復(fù)配淋洗液各成分配比

實(shí)施例1配制含油濃度20000mg/Kg的稠油污染土壤，放入烘箱中50℃條件下烘三天來模擬老化稠油污染土壤(有研究表明，將石油污染土壤放入烘箱中，50℃條件下，烘三天以上后，石油組分中碳原子數(shù)在16以下的化合物大部分揮發(fā)掉了Urum K，Pekdemir T，Copur M.Surfactants treatment of crude oil contaminated soils.Journal of Colloid and Interface Science，2004，276(2)456～464)。經(jīng)老化后該稠油污染土壤實(shí)際含油濃度測(cè)定值為12176.72mg/Kg。梯度淋洗方法具體步驟如下首先，稱取該老化稠油污染土壤100g加入到淋洗反應(yīng)器(1)中，再按101(淋洗液污染土壤，ml/g)的液固比加入1000ml由十二烷基苯磺酸鈉、Triton X-100、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉、無水硫酸鈉和水配置而成的多元復(fù)配淋洗液；然后，通過自動(dòng)控制柜(3)內(nèi)的溫控表(10)將淋洗溫度設(shè)定在60℃，調(diào)控變頻調(diào)速器(6)和定時(shí)器(7)，在180r/min的條件下攪拌30min使污染土壤與淋洗液充分作用；然后，將污染土壤和淋洗液作用后的混合液排入四相分離器(2)重力分離，待清洗1次后的土壤從淋洗廢液中分離出來后再返回到淋洗反應(yīng)器(1)中，在相同條件下進(jìn)行第2次淋洗，如此循環(huán)共進(jìn)行5次梯度淋洗。各次梯度淋洗后剩余土壤含油濃度見表2。
表2梯度淋洗剩余土壤含油率

實(shí)施例2配制含油濃度200000mg/Kg的稠油污染土壤，放入烘箱中50℃條件下烘三天，經(jīng)老化后該稠油污染土壤實(shí)際含油濃度測(cè)定值為189227.32 mg/Kg。梯度淋洗方法具體步驟如下首先，稱取該老化稠油污染土壤100g加入到淋洗反應(yīng)器(1)中，再按10∶1(淋洗液∶污染土壤，ml/g)的液固比加入1000ml由十二烷基苯磺酸鈉、Triton X-100、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉、無水硫酸鈉和水配置而成的多元復(fù)配淋洗液，復(fù)配淋洗液中各成分配比見表1；然后，通過自動(dòng)控制柜(3)內(nèi)的溫控表(10)將淋洗溫度設(shè)定在60℃，調(diào)控變頻調(diào)速器(6)和定時(shí)器(7)，在180r/min的條件下攪拌30min使污染土壤與淋洗液充分作用；然后，將污染土壤和淋洗液作用后的混合液排入四相分離器(2)重力分離，待清洗1次后的土壤從淋洗廢液中分離出來后，再返回到淋洗反應(yīng)器(1)中，在相同條件下進(jìn)行第2次淋洗，如此循環(huán)共進(jìn)行5次梯度淋洗。各次梯度淋洗后剩余土壤含油濃度見表3。
表3梯度淋洗后剩余土壤含油率

本發(fā)明的多元復(fù)配淋洗液，用于油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的老化稠油污染土壤的修復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種多元復(fù)配淋洗液，其特征在于它包括陰離子表面活性劑，重量百分比0.03～0.2％；非離子表面活性劑，重量百分比0.02～0.1％；助劑碳酸鹽，重量百分比0.1～0.5％；助劑磷酸鹽，重量百分比0.03～0.2％；助劑硅酸鹽，重量百分比0.07～0.3％；助劑中性無機(jī)鹽，重量百分比0.05～0.3％；余量是水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多元復(fù)配淋洗液，其特征在于它包括陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的一種；非離子表面活性劑是Triton X-100、Tween80和AEO-9中的一種；助劑碳酸鹽選用碳酸鈉；助劑磷酸鹽選用三聚磷酸鈉；助劑硅酸鹽選用偏硅酸鈉；助劑中性無機(jī)鹽選用無水硫酸鈉；余量是水。
3.一種如權(quán)利要求1所述的多元復(fù)配淋洗液的修復(fù)方法，其特征在于首先，將老化稠油污染土壤和多元復(fù)配淋洗液加入到淋洗反應(yīng)器中；在外力攪拌下使污染土壤與淋洗液充分作用，以使老化稠油在淋洗液的解吸、增溶和乳化作用下從土壤上洗脫下來；然后，將污染土壤和淋洗液作用后的混合液排入四相分離器重力分離，分離出的剩余泥土再返回到淋洗反應(yīng)器中進(jìn)行下一次的淋洗，如此循環(huán)，使老化稠油以不同的濃度梯度依次從土壤顆粒上洗脫出來，老化稠油污染土壤與加入淋洗液的比例控制在1∶5～20，外力攪拌強(qiáng)度控制在100～300r/min，攪拌時(shí)間控制在20～50min，淋洗溫度控制在50～70℃，梯度淋洗次數(shù)控制在3～5次。
4.一種如權(quán)利要求1所述的多元復(fù)配淋洗液的修復(fù)裝置，其特征在于所用裝置主要由淋洗反應(yīng)器(1)、四相分離器(2)和自動(dòng)控制柜(3)三部分構(gòu)成；淋洗反應(yīng)器內(nèi)設(shè)攪拌和加熱控溫裝置，攪拌強(qiáng)度、時(shí)間以及淋洗溫度可由自動(dòng)控制系統(tǒng)(3)統(tǒng)一進(jìn)行控制；四相分離器內(nèi)設(shè)浮球式液位控制器(11)和移動(dòng)式含油、含水在線測(cè)定儀(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多元復(fù)配淋洗液的修復(fù)裝置，其特征在于淋洗反應(yīng)器(1)內(nèi)設(shè)的攪拌裝置主要由攪拌電機(jī)(4)和攪拌漿(5)構(gòu)成，攪拌電機(jī)(4)與自動(dòng)控制柜(3)內(nèi)的變頻調(diào)速器(6)和定時(shí)器(7)連接，由變頻調(diào)速器(6)和定時(shí)器(7)分別對(duì)攪拌強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行控制；淋洗反應(yīng)器(1)內(nèi)設(shè)的加熱控溫裝置主要由加熱板(8)和熱電偶(9)構(gòu)成，熱電偶(9)與自動(dòng)控制柜(3)內(nèi)的溫控表(10)連接，由溫控表(10)對(duì)淋洗溫度進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種老化稠油污染土壤梯度多元復(fù)配淋洗液、修復(fù)方法及其裝置，詳細(xì)淋洗液的組成、修復(fù)方法及其裝置見說明書。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)具有剩余泥土清潔度高，原油資源化程度高，設(shè)備操作簡便和修復(fù)周期短，本發(fā)明多元復(fù)配淋洗液，用于油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的老化稠油污染土壤的修復(fù)。
文檔編號(hào)B09C1/02GK1935968SQ20061015298
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者藉國東, 周國輝 申請(qǐng)人:北京大學(xué)