一种用于石油烃污染土壤的联合修复系统的制作方法

本实用新型涉及土壤有机污染处理技术领域，更具体地，涉及一种用于石油烃污染土壤的联合修复系统。

背景技术：

土壤是人类赖以生存的自然资源之一。但由于大气沉降(燃媒和汽车尾气排放)、污灌、固体废弃物填埋渗漏、油田开采等，土壤有机污染日趋严重。在我国，土壤的多环芳烃污染已相当严重，多环芳烃浓度已从ug/kg上升到mg/kg，检出率从20％增加到80％，且农产品中的检出率也已达到20％。石油烃是一类具有“三致”性的且持久性的有机污染物，其可在土壤-作物系统中迁移，并造成地下水次生污染，危及农产品安全和人体健康；同时，土壤石油烃污染具有长期性、隐蔽性，不可逆性以及不能完全被降解的特点，危害严重、治理困难。因此，研究石油烃污染土壤修复技术及方法对当前全球性环境保护具有重要意义。但是，现有技术中，修复石油烃污染土壤的设备复杂、操作不便，修复效果仍有待提高。

所以，急需开发出设备较为简单、修复效果好、修复周期短的用于石油烃污染土壤的修复系统。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的修复石油烃污染土壤的设备复杂、操作不便、修复效果较差的缺陷，提供一种用于石油烃污染土壤的联合修复系统，提供的联合修复系统能够协同强化通风技术、微生物修复技术和植物修复技术，显著提高石油烃的去除率，提高联合修复系统的修复效果，大大缩短了修复周期，而且系统配置简单、操作方便、安全性高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于石油烃污染土壤的联合修复系统，包括注射竖井、空气注射装置、无机营养盐加药装置、有机碳源加药装置、微生物菌剂加药装置、监测井、智能调控装置和设置于土壤耕层的植物修复层；

所述注射竖井周围的土壤内设有若干气裂管，所述空气注射装置与气裂管通过管道连通；

所述无机营养盐加药装置、有机碳源加药装置和微生物菌剂加药装置分别通过管道与注射竖井连通；

所述监测井设有监测装置，所述空气注射装置、无机营养盐加药装置、有机碳源加药装置、微生物菌剂加药装置和监测装置与智能调控装置电连接。

工作原理：注射竖井周围的气裂管在空气注射装置的作用下能够提高注射竖井周围土壤的孔隙度，并强化注射竖井的通风；智能调控装置通过监测井和监测装置监测石油烃污染土壤的o2浓度、co2浓度、温度、湿度、全n量、全p量和有机质等，并根据监测数据调节空气注射泵的注射空气压，或者调节无机营养盐加药装置、有机碳源加药装置和微生物菌剂加药装置的加液量，从而实时调节修复过程、高效地进行修复。

上述联合修复系统专用于强化微生物降解修复石油烃污染土壤，充分利用了强化通风处理、微生物自身降解作用和植物修复技术相联合，使得各种技术互为补充；强化通风供氧处理使得微生物降解的修复效果得以提高，石油烃的去除率达95％以上，同时缩短了修复周期；无机营养盐和有机碳源的加入，既保证了土壤微生物的生长所需，也刺激了石油烃降解菌的大量生长，大大缩短了修复周期；微生物菌剂的加入，引入的高效降解修复石油烃的微生物菌剂，具有修复成本低，环境友好的优势，同时，高效降解菌剂的引入大大缩短了微生物修复周期。

本实用新型提供的联合修复系统能够协同强化通风技术、微生物修复技术和植物修复技术，克服了单一技术的不足，显著提高石油烃的去除率，提高联合修复系统的修复效果，大大缩短了修复周期，而且系统配置简单、操作方便、安全性高。

优选地，所述空气注射装置包括空气注射泵、设置于所述空气注射泵的出气口的空气止回阀和设置于所述空气止回阀的出气口的空气压力表；所述空气注射泵与智能调控装置电连接；所述空气压力表的出气口与气裂管通过管道连通。

优选地，所述无机营养盐加药装置包括依次通过管道连通的无机营养盐储液罐、第一加液泵、第一止回阀和第一湿式流量计；所述第一加液泵与智能调控装置电连接；所述第一湿式流量计的出液口与注射竖井通过管道连通。

优选地，所述有机碳源加药装置包括依次通过管道连通的有机碳源储液罐、第二加液泵、第二止回阀和第二湿式流量计；所述第二加液泵与智能调控装置电连接；所述第二湿式流量计的出液口与注射竖井通过管道连通。

优选地，所述微生物菌剂加药装置包括依次通过管道连通的微生物菌剂储液罐、第三加液泵、第三止回阀和第三湿式流量计；所述第三加液泵与智能调控装置电连接；所述第三湿式流量计的出液口与注射竖井通过管道连通。

优选地，所述联合修复系统的管道采用pe管。所述pe管具有强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒和耐磨等特点。

优选地，所述无机营养盐储液罐内装有无机盐营养液，所述无机盐营养液中c:n:p为100:(10～40):(1～2)。

优选地，所述有机碳源储液罐内装有有机碳源料液，所述有机碳源料液的含碳量为100～200mg/l。所述有机碳源可以为工业葡萄糖、蛋白质或腐殖酸。

优选地，所述微生物菌剂储液罐内装有石油烃降解菌剂液体或微生物表面活性菌剂。

优选地，所述植物修复层为汉麻修复层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的联合修复系统能够协同强化通风技术、微生物修复技术和植物修复技术，克服了单一技术的不足，显著提高石油烃的去除率，提高联合修复系统的修复效果，大大缩短了修复周期，而且系统配置简单、操作方便、安全性高。

附图说明

图1为实施例1的用于石油烃污染土壤的联合修复系统示意图。

图2为试验例1的试验过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

一种用于石油烃污染土壤的联合修复系统，如图1所示，包括注射竖井5、空气注射装置1、无机营养盐加药装置2、有机碳源加药装置3、微生物菌剂加药装置4、监测井6、智能调控装置8和设置于土壤耕层的植物修复层9；监测井6设有监测装置7，监测装置7与智能调控装置8电连接。注射竖井5周围的土壤内设有四根气裂管14；四根气裂管14均匀分布于注射竖井5周围。植物修复层9为汉麻修复层。

空气注射装置1包括空气注射泵11、设置于空气注射泵11的出气口的空气止回阀12和设置于空气止回阀12的出气口的空气压力表13；空气注射泵11与智能调控装置8电连接；空气压力表13的出气口与气裂管14通过管道连通。注射竖井5的上端设有密封部件51。

无机营养盐加药装置2包括依次通过管道连通的无机营养盐储液罐21、第一加液泵22、第一止回阀23和第一湿式流量计24；第一加液泵22与智能调控装置8电连接；第一湿式流量计24的出液口与注射竖井5通过管道连通。

无机营养盐储液罐21内装有无机盐营养液，无机盐营养液中c:n:p为100:(10～40):(1～2)。

有机碳源加药装置3包括依次通过管道连通的有机碳源储液罐31、第二加液泵32、第二止回阀33和第二湿式流量计34；第二加液泵32与智能调控装置8电连接；第二湿式流量计34的出液口与注射竖井5通过管道连通。

有机碳源储液罐31内装有有机碳源料液，有机碳源料液的含碳量为100～200mg/l。有机碳源可以为工业葡萄糖、蛋白质或腐殖酸。

微生物菌剂加药装置4包括依次通过管道连通的微生物菌剂储液罐41、第三加液泵42、第三止回阀43和第三湿式流量计44；第三加液泵42与智能调控装置8电连接；第三湿式流量计44的出液口与注射竖井5通过管道连通。

微生物菌剂储液罐41内装有石油烃降解菌剂液体。

联合修复系统的管道采用pe管。pe管具有强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒和耐磨等特点。

工作原理：注射竖井周围的气裂管在空气注射装置的作用下能够提高注射竖井周围土壤的孔隙度，并强化注射竖井的通风；智能调控装置通过监测井和监测装置监测石油烃污染土壤的o2浓度、co2浓度、温度、湿度、全n量、全p量和有机质等，并根据监测数据调节空气注射泵的注射空气压，或者调节无机营养盐加药装置、有机碳源加药装置和微生物菌剂加药装置的加液量，从而实时调节修复过程、高效地进行修复。

试验例1

本试验例的供试土壤为某综合性化肥厂生产企业污染场地上的土壤，该企业合成氨工艺是以粉煤为原料，由于设备运行、维护以及生产运行过程中所产生的焦油等都可能导致石油烃类物质的排放，该企业已经停产搬迁，石油烃场地土壤已留存五六年。在按照本系统及方法中的流程不变的情况下，扩大规模即可应用于大面积的石油烃污染土壤的修复中。

首先对公示土壤样品中石油烃含量进行检测，其检测方法如下：

采用超声提取-重量法测定土壤石油烃含量。称取5.00g风干土样于50ml离心管中，加20ml二氯甲烷混合均匀，在功率为60w下超声萃取15min，4000r/min离心10min，将上清液倒入已恒重的烧瓶中，重复以上步骤萃取3次，将全部上清液54℃旋转蒸发至干，称重。前后重量差即为总石油烃的重量。

经测定供试土壤样品中石油烃的含量为97～644mg/kg。在0～0.5m土壤层中，总石油烃的浓度水平较高，总石油烃浓度范围为548～624mg/kg，约1/3区域超过607mg/kg。

本试验例考察实施例1的联合修复系统。

试验方法中：空气供氧注射压力为0.1～0.8mpa，空气注射速率为200～800ml/min，无机营养盐的c:n:p为100:(10～40):(1～2)，有机碳源(如工业葡萄糖、蛋白质、腐殖酸等)为含碳50～200mg/l；耕层土壤修复植物选种汉麻。

试验例包括以下步骤：

步骤一、场地的调查和选择：采集场地土样，分析土壤石油烃含量、全n量、全p量和有机质等，获得场地土壤的c:n:p，并选择石油烃污染较严重的场地；

步骤二、制备无机盐营养液、有机碳源和石油烃降解菌剂；

步骤三、组装连接联合修复系统：将本实用新型的联合修复系统配备好于选取的场地，开始进行原位修复试验。

步骤四、进行中式试验：①通气，利用注射气体压力镇动、松散注射竖井周围的土壤(注射压力为1～2mpa，为时2～3h)；②注入微生物菌剂，补充无机盐营养液和有机碳源，平衡场地石油烃污染土壤的c:n:p(在压缩空气的推动下将药剂注入井内并使其向周围分散，注射压力为1～2mpa)；③开启联合修复系统；④并种植汉麻，大田管理。

步骤五、定期取样测定直至修复完成：每隔10天采取土样，分析待修复土壤中的总石油烃含量，直至污染土壤石油烃降低到国家环保标准以内，或石油烃的去除率达到稳定，至此，石油烃污染土壤的修复完成。经检测，本试验例中的石油烃土壤样品，处理一个月后(30天)的石油烃去除率达到55.6％；处理2个月后(60天)的石油烃去除率达到72.4％；处理3个月后(90天)的石油烃去除率达到86.4％；修复土壤直至汉麻成熟并收获，即处理130天后的石油烃去除率达到96.4％，130天后，处理继续进行，但土壤总石油烃的去除率变化极小。

本试验例的待修复土壤污染物为石油烃，是我国化肥工业中以煤炭焦化合成氨工艺或其他焦化类污染场地土壤中国最为典型的有机污染物。本实用新型的联合修复系统，针对该场地污染土壤中的石油烃污染程度深、污染历史久等特点，采用通风供氧处理、生物修复处理和植物修复联合技术，快速有效地去除实际污染场地中的石油烃。本实用新型将为石油烃污染场地的修复工作提供一种新的技术系统，对开发出高效、低成本的绿色联合修复技术具有重大的现实意义、经济效益和环保意义。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。