專利名稱：高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油污染處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置 和方法。
技術(shù)背景在大規(guī)模石油開采、輸運(yùn)和加工過程中，由于遺漏、井噴、輸油管道泄漏等事故產(chǎn)生的 落地原油，嚴(yán)重污染了土壤環(huán)境。并且在降雨的沖刷作用下,隨地表徑流向周圍區(qū)域擴(kuò)散。由 于石油特殊的理化性質(zhì)，嚴(yán)重威脅了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的安全，造成生態(tài)系統(tǒng)脆弱，并對人類健康 產(chǎn)生很大的危害。因此，對石油污染土壤進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)其生態(tài)功能迫在眉睫。石油污染的環(huán)境問題日益突出，已經(jīng)得到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。多年來，許多科學(xué) 工作者在石油污染的修復(fù)研究方面開展了大量的研究工作，修復(fù)技術(shù)大致分為三種物理修 復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法。物理修復(fù)主要是熱處理法，通過焚燒或煅燒污染土壤，達(dá) 到凈化土壤的目的，但同時(shí)也破壞了土壤結(jié)構(gòu)和組分；化學(xué)修復(fù)主要是化學(xué)浸出法，但所用 的化學(xué)試劑常會(huì)引起二次污染。生物修復(fù)技術(shù)是利用生物特別是微生物的生命代謝活動(dòng)，降 解環(huán)境污染物，與物理、化學(xué)修復(fù)方法相比，生物修復(fù)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)為，不產(chǎn)生二次污染， 而且處理費(fèi)用低，是一種經(jīng)濟(jì)安全的處理技術(shù)。但是針對高濃度石油污染土壤的生物治理仍 沒有形成系統(tǒng)、高效、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法，尤其是現(xiàn)場應(yīng)用的成功實(shí)例未見報(bào)道。因此，解決 高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)，以高效、安全的恢復(fù)土壤的生態(tài)功能是非常必要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對高濃度石油污染土壤，開發(fā)現(xiàn)場生物修復(fù)技術(shù)，提供一種高效、經(jīng) 濟(jì)、持久且對環(huán)境擾動(dòng)小的治理方案——高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置和方法，以克 服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的現(xiàn)場處理裝置的構(gòu)筑或搭建自下而上依次鋪設(shè)礫石層、玉米秸層(未粉碎)、 豆秸層(未粉碎)、大塊木屑層和塊狀煤渣層而形成底部通氣層，并在上述的底部通氣層上 堆制由高油土和輔料組成的堆料，由至少一根通風(fēng)管布設(shè)并貫穿期間，即下端從礫石層伸出， 上端從堆料的頂端伸出，在礫石層伸出的通風(fēng)管口上連接一個(gè)風(fēng)機(jī)，并在堆料的頂端伸出的 通風(fēng)管口設(shè)置一個(gè)密封蓋，通風(fēng)管上設(shè)有多個(gè)通風(fēng)孔，每個(gè)通風(fēng)孔上裝有防堵塞的篩網(wǎng)，以便采用間歇式強(qiáng)制通氣和自然通風(fēng)相結(jié)合的供氧方式。利用構(gòu)建的現(xiàn)場處理裝置進(jìn)行高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)方法如下首先將待處理的高油土分散后調(diào)節(jié)碳氮比在40-100范圍內(nèi)，pH值在7.0-8.5范圍內(nèi)，然后與輔料混合形成 堆料，該堆料中高油土與輔料的體積比為1:1-1:4，調(diào)節(jié)堆料的濕度為40-70%，然后將堆料鋪設(shè)在底部通氣層上方，同時(shí)布設(shè)通風(fēng)管，再將風(fēng)機(jī)連接于通風(fēng)管的下端管口處，蓋緊通風(fēng) 管上端管口的密封蓋，由風(fēng)機(jī)每天強(qiáng)制通風(fēng)2-4h，然后打開密封蓋，轉(zhuǎn)入自然通風(fēng)狀態(tài)，由 底部通氣層和通風(fēng)管同時(shí)進(jìn)行自然通風(fēng)，經(jīng)過40-90天使堆料顏色變淡、松軟而可供植物種 子萌發(fā)并生長。本發(fā)明具有處理工藝簡單、工程和運(yùn)行費(fèi)用低、處理時(shí)間短、處理效率高，是一種高效、 經(jīng)濟(jì)、持久且對環(huán)境擾動(dòng)小的治理方案，最終獲得石油烴含量低、可供種子萌發(fā)和植物生長 的土壤，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖l本發(fā)明的高油土處理裝置示意圖。 圖2本發(fā)明的通風(fēng)管結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)礫石層、2玉米秸層、3豆秸層、4大塊木屑層、5塊狀煤渣層、6堆料、 7通風(fēng)管、8密封蓋、9篩網(wǎng)、IO風(fēng)機(jī)、ll通風(fēng)孔。
具體實(shí)施方式
如圖1，圖2，本發(fā)明的現(xiàn)場處理裝置自下而上依次鋪設(shè)礫石層1、玉米秸層2(未粉碎)、 豆秸層3 (未粉碎)、大塊木屑層4和塊狀煤渣層5而形成底部通氣層，并在上述的底部通 氣層上堆制由高油土和輔料組成的堆料6，并由至少一根通風(fēng)管7布設(shè)并貫穿期間，即通風(fēng) 管7下端從礫石層1伸出，上端從堆料6的頂端伸出。根據(jù)堆料6的高度，上述的礫石層l 鋪設(shè)高度在15-50cm，玉米秸層2、豆秸層3、大塊木屑層4和塊狀煤渣層5鋪設(shè)高度分別在 5-20cm。上述堆料6中的輔料成分為粉碎為塊狀的秸稈、木屑和煤灰渣?？紤]到通風(fēng)的需要，塊狀 秸稈和木屑的長度在0.5cm-3cm之間，其混合體積比為秸稈:木屑煤灰渣=1-2:1-2:0.5。上述的堆料6是將待處理的高油土分散后與上述輔料均勻混合后形成的，堆料6中高油土 與輔料的體積比為1:1-1:4。為了提高高油土的處理效率，用生石灰調(diào)節(jié)高油土的pH值在 7.0-8.5范圍內(nèi)，堆料6的濕度調(diào)節(jié)為40-70%;為了進(jìn)一步提高高油土的處理效率，根據(jù)高油土本底碳氮比的高低，用不同比例的尿素和 復(fù)合肥調(diào)節(jié)高油土的碳氮比在40-100范圍內(nèi)更佳。考慮到強(qiáng)制通風(fēng)的需要，如圖l，將上述的通風(fēng)管7布設(shè)在底部通氣層上方，下端從礫石 層1伸出，并和風(fēng)機(jī)10相連，上端從堆料6的頂端伸出，并設(shè)置密封蓋8，使用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通 風(fēng)時(shí)，將密封蓋8蓋在通風(fēng)管口上，轉(zhuǎn)入自然通風(fēng)時(shí)，打開密封蓋8，由底部通氣層和通風(fēng) 管7同時(shí)進(jìn)行自然通風(fēng)。上述的通風(fēng)管7為直徑5cm的強(qiáng)化塑料管，通風(fēng)管7上每隔5-10cm 設(shè)有通風(fēng)孔ll，通風(fēng)孔11的直徑為l-2cm，每個(gè)通風(fēng)孔11上裝有防堵塞的篩網(wǎng)9，網(wǎng)孔直 徑l-3mm，如圖2。本發(fā)明的特點(diǎn)是自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。自然通風(fēng)由底部通氣層和通風(fēng)管7自然通氣，強(qiáng)制通風(fēng)由連接風(fēng)機(jī)10的通風(fēng)管7進(jìn)行。每天定期進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，然后打開通 風(fēng)管口的密封蓋8，轉(zhuǎn)入自然通風(fēng)狀態(tài)。由于堆料6含有輔料成分，使得堆料6有較好的空 隙結(jié)構(gòu)，氧氣傳輸不受限制，通氣性良好。這種通風(fēng)方式確保了堆料6內(nèi)部通風(fēng)供氧的可行 性和均勻性。利用構(gòu)建的現(xiàn)場處理裝置進(jìn)行高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)方法如下首先將待處理的高油土分散后調(diào)節(jié)碳氮比在40-100范圍內(nèi)，pH值在7.0-8.5范圍內(nèi)，然后與輔料混合形成堆 料6，該堆料6中高油土與輔料的體積比為1:1-1:4，調(diào)節(jié)堆料6的濕度為40-70% ，然后將堆 料6鋪設(shè)在底部通氣層上方，同時(shí)布設(shè)通風(fēng)管7，再將風(fēng)機(jī)10連接于通風(fēng)管7的下端管口處， 蓋緊通風(fēng)管7上端管口的密封蓋8，由風(fēng)機(jī)10每天強(qiáng)制通風(fēng)2-4h，然后打開密封蓋8，轉(zhuǎn)入 自然通風(fēng)狀態(tài)，由底部通氣層和通風(fēng)管7同時(shí)進(jìn)行自然通風(fēng)，經(jīng)過40-90天使堆料6顏色變 淡、松軟而可供植物種子萌發(fā)并生長。 實(shí)施例l采集高油土 (50g/Kg)約4立方，先將高油土分散均勻，調(diào)節(jié)碳氮比為50 (C:N=50:1)， pH值為8.0，然后與2倍體積的輔料混合作為堆料，輔料成份及其混合比例為秸稈:木屑煤 灰渣=1:1:0.5，調(diào)節(jié)堆料的濕度為50%。然后鋪設(shè)底部通氣層，礫石層鋪設(shè)高度15cm，玉米 秸層、豆秸層、木屑層和塊狀煤渣層鋪設(shè)高度分別為5cm。然后將混合均勻的堆料堆制在底 部通氣層的上方，同時(shí)布設(shè)通風(fēng)管，采用自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)相結(jié)合的供氧方式。經(jīng)過80天 后，土體中石油烴含量降至9.6 g/Kg，即降解率為80.8%。這時(shí)土體變得松軟，而且顏色變 淡。實(shí)施例2采集高油土 (50g/Kg)約4立方，先將高油土分散均勻，調(diào)節(jié)碳氮比為90 (C:N=90:1)， pH值為8.0，然后與1倍體積的輔料混合作為堆料，輔料成份及其混合比例為秸稈:木屑煤 灰渣=1:1:0.5，調(diào)節(jié)堆料的濕度為60%。然后鋪設(shè)底部通氣層，礫石層鋪設(shè)高度15cm，玉米 秸層、豆秸層、木屑層和塊狀煤渣層鋪設(shè)高度分別為5cm。然后將混合均勻的堆料堆制在底 部通氣層的上方，同時(shí)布設(shè)通風(fēng)管，采用自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)相結(jié)合的供氧方式。經(jīng)過40天 后，土體中石油烴含量降至21 g/Kg，即降解率為58%。這時(shí)土體變得松軟，而且顏色變淡。
權(quán)利要求
1、一種高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置，該裝置自下而上依次鋪設(shè)礫石層(1)、玉米秸層(2)、豆秸層(3)、大塊木屑層(4)和塊狀煤渣層(5)而形成底部通氣層，并在上述的底部通氣層上堆制由高油土和輔料組成的堆料(6)，并由至少一根通風(fēng)管(7)布設(shè)并貫穿期間，即通風(fēng)管(7)下端從礫石層(1)伸出，上端從堆料(6)的頂端伸出，在下端的通風(fēng)管(7)口上連接一個(gè)風(fēng)機(jī)(10)，并在堆料(6)的頂端伸出的通風(fēng)管(7)口上設(shè)置一個(gè)密封蓋(8)，通風(fēng)管(7)上設(shè)有多個(gè)通風(fēng)孔(11)。
2、 如權(quán)利要求1所述的高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置，其特征在于上述 堆料(6)懸將待處理的高油土與輔料的混合物，其中高油土與輔料的體積比為1:1-1:4， 而且堆料(6)濕度為40-70%。
3、 如權(quán)利要求1所述的高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置，其特征在于上述 通風(fēng)管(7)的通風(fēng)孔(11)上裝有防堵塞的篩網(wǎng)(9)。
4、 利用上述構(gòu)建的現(xiàn)場處理裝置進(jìn)行高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)方法如下 首先將待處理的高油土分散后調(diào)節(jié)碳氮比在40-100范圍內(nèi)，pH值在7.0-8.5范圍內(nèi)， 然后與輔料混合形成堆料(6)，該堆料(6)中高油土與輔料的體積比為1:1-1:4， 調(diào)節(jié)堆料(6)的濕度為40-70%，然后將堆料(6)鋪設(shè)在底部通氣層上方，同時(shí)布 設(shè)通風(fēng)管(7)，再將風(fēng)機(jī)(10)連接于通風(fēng)管(7)的下端管口處，蓋緊通風(fēng)管(7) 上端管口的密封蓋(8)，由風(fēng)機(jī)(10)每天強(qiáng)制通風(fēng)2-4h，然后打開密封蓋(8), 轉(zhuǎn)入自然通風(fēng)狀態(tài)，由底部通氣層和通風(fēng)管(7)同時(shí)進(jìn)行自然通風(fēng)，經(jīng)過40-90天使 堆料(6)顏色變淡、松軟而可供植物種子萌發(fā)并生長。
5、如權(quán)利要求4所述的高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)方法，其特征在于高油土 的碳氮比用尿素和復(fù)合肥調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高濃度石油污染土壤的生物修復(fù)裝置和方法。自下而上依次鋪設(shè)礫石層、玉米秸層、豆秸層、木屑層和煤渣層而形成底部通氣層，并在上述的底部通氣層上堆制由高油土和輔料混合而成的堆料，調(diào)節(jié)堆料的處理?xiàng)l件，并由至少一根通風(fēng)管布設(shè)并貫穿期間，考慮到強(qiáng)制通風(fēng)的需要，在礫石層伸出的通風(fēng)管口上連接一個(gè)風(fēng)機(jī)，并在堆料體的頂端伸出的通風(fēng)管口設(shè)置一個(gè)密封蓋，采用間歇式強(qiáng)制通氣和自然通風(fēng)相結(jié)合的供氧方式。本發(fā)明具有處理工藝簡單、工程和運(yùn)行費(fèi)用低、處理時(shí)間短、處理效率高，是一種高效、經(jīng)濟(jì)、持久且對環(huán)境擾動(dòng)小的治理方案，最終獲得石油烴含量低、可供種子萌發(fā)和植物生長的土壤，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B09C1/00GK101234392SQ20081001471
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者李鋒民, 王震宇, 穎 許, 高冬梅 申請人:中國海洋大學(xué)