一种有机污染土壤的可持续修复方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种有机污染土壤的可持续修复方法。


背景技术：

2.随着我国工业的迅猛发展，特别是化学原料、石油等开发、运输及炼制过程中对土壤、地下水和农用耕地造成了很大的污染。其中有机物具有生物累积性，能长期留存在环境中，严重影响人们正常的生产和生活，因此污染土壤和地下水的治理是当前急需解决的问题，对人类生存和社会可持续发展具有重要的意义。
3.高锰酸盐预氧化-生物修复技术是一种集高效和洁净的有机污染土壤修复联用技术，在发挥化学修复快速优势的基础上，结合了生物修复较为温和、对土壤和周边环境破坏性小等特点，适合石油烃等污染土壤的深度修复。已有较多学者围绕土壤中石油烃化学或者生物修复开展相关研究，建立了污染范围、气候、场地条件、土壤性质、修复指标等对于修复效果的影响。但目前国内外应用实例仍然只是粗放型的技术套用——只关注污染物本身的去除、忽视土壤原生生态和环境功能保持的现象较为突出。目前国内外研究表明，药剂或复合药剂对土壤有机质的作用往往优先于有机污染物，氧化处理后对土壤生物群落造成的破坏将导致后续生物修复无法有效衔接，而生物恢复阶段因不完全降解产生的中间体将导致土壤中毒问题。因此，开发一种可有效去除污染物的同时，最大程度保护土壤生态功能(如生物多样性的维持、水体储存和过滤、毒物降解和自净等)的可持续修复方法尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机污染土壤的可持续修复方法，其能实现污染土壤无害化的同时，避免了修复后土壤结构和生物功能破坏的问题，有效改善了修复土壤后续只能用于回填土的出路难的困境，具有良好的社会、环境及经济效益。
5.本发明采用了以下技术方案实现：
6.一种有机污染土壤的可持续修复方法，包括高锰酸钾预氧化、静置恢复、生物修复和土壤改良四个阶段。第一阶段添加高锰酸钾氧化药剂进行预氧化，并于反应结束前添加添加剂强化修复；第二阶段紧接高锰酸钾预氧化，将移除液相后的污染土壤静置恢复；第三阶段添加厌氧修复菌液进行厌氧强化生物修复；第四阶段添加腐殖酸钾或草木灰-稻壳粉并静置。
7.在本方案公开的一些实施例中，所述高锰酸钾氧化药剂浓度0.05-0.1mol/l，添加比例土：液质量比为1:1，调节反应体系ph至5.5-7.0，反应12-24h。
8.在本方案公开的一些实施例中，所述添加剂为1000mg/l的吐温-80，添加时间为第一阶段反应结束前0.5-4h时，添加比例土：液质量比1:1。
9.在本方案公开的一些实施例中，所述第二阶段静置恢复时间60-90d。
10.在本方案公开的一些实施例中，所述第三阶段生物反应时间10-14d，菌液为厌氧
修复菌液并按照土：液质量比1:1.5添加。
11.在本方案公开的一些实施例中，所述第四阶段腐殖酸钾或草木灰-稻壳粉添加量为污染土壤质量比的10-15％，静置时间大于7天。
12.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
13.保证了有机污染物的去除，极大提升修复后土壤溶解性有机碳、有效氮磷、有机质的含量，减少了土壤结构和生物功能的破坏；有效改善了修复土壤后续只能用于回填土的出路难的困境，具有良好的社会、环境及经济效益。
附图说明
14.图1是本实施例中有机污染土壤的可持续修复方法的流程框图；
15.图2是本实施例中高锰酸盐对有机污染土壤的氧化降解比选图；
16.图3是本实施例中前三阶段对土壤可持续性的影响的对照图；
17.图4是本实施例中添加剂对土壤可持续性的影响的对照图，其中图(a)表示不同时间不同试剂对toc的影响作用；图(b)表示不同时间不同试剂对tph的影响作用。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.一种有机污染土壤的可持续修复方法，包括高锰酸钾预氧化、静置恢复、生物修复和土壤改良四个阶段。第一阶段添加高锰酸钾氧化药剂进行预氧化，并于反应结束前添加添加剂强化修复；第二阶段紧接高锰酸钾预氧化，将移除液相后的污染土壤静置恢复；第三阶段添加厌氧修复菌液进行厌氧强化生物修复；第四阶段添加腐殖酸钾或草木灰-稻壳粉并静置；
20.优选的，所述高锰酸钾氧化药剂浓度0.05-0.1mol/l，添加比例土：液质量比为1:1，调节反应体系ph至5.5-7.0，反应12-24h；
21.优选的，所述添加剂为1000mg/l的吐温-80，添加时间为第一阶段反应结束前0.5-4h时，添加比例土：液质量比1:1；
22.优选的，所述第二阶段静置恢复时间60-90d；
23.优选的，所述第三阶段生物反应时间10-14d，菌液为厌氧修复菌液并按照土：液质量比1:1.5添加；
24.优选的，所述第四阶段腐殖酸钾或草木灰-稻壳粉添加量为污染土壤质量比的10-15％，静置时间大于7天。
25.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
26.实施例
27.将从某项目场地洁净对照点采集的深度为0.5-1.5m的土壤，经过风干、分离杂质、研磨和过10目筛后，通过四分法选取土壤样品分装至350ml玻璃材质棕色广口瓶避光储存。从市面购买的0号发动机柴油溶于石油醚后，倒入盛有120g土壤的350ml pp广口瓶中，边溶解边搅拌，最终使其浸没过土壤表面，均匀搅拌并静止后，放入通风橱24h以上，待石油醚溶液全部挥发后，将制备的污染土密封避光保存老化14天后制备而成有机污染土壤。开展了一种有机污染土壤的可持续修复方法试验研究。
28.对比了传统有机污染土壤修复技术、不同氧化剂(高锰酸钾、高锰酸盐复合药剂)、反应时间、无添加剂及不同添加剂种类和浓度、不同静置阶段时间、无改良剂及不同改良剂种类对污染土壤中污染物浓度、总有机质、溶解性有机碳、有效磷和有效氮、ph的影响规律，分别见图2高锰酸盐对有机污染土壤的氧化降解比选，图3的有机污染土壤的可持续修复方法前三阶段对土壤可持续性的影响对比图以及图4添加剂对土壤可持续性的影响示意图。
29.研究结果表明，不同浓度梯度高锰酸钾对石油烃的去除呈现2个梯级，其中0.01和0.02mol/l的两组其去除率显著低于0.05和0.1mol/l，无论是ph5.5还是9.5，其对石油烃的去除率均高于ph7.5的条件，doc随着预氧化后静置时间的延长，其在土壤中的检出浓度总体逐步提升，其中0-28d内提升幅度较缓，而60d后doc从28d的96.9mg/l大幅提升至264mg/l，增长率172％，而90d小幅下降至222.8mg/l，考虑误差可能造成的影响，认为在预氧化后60-90d期间，土壤中doc浓度可达到一个峰值。土壤有机质组分中活性(或易迁移)有机物质的比例显著升高。对比氧化浓度对照组可以明显看出高浓度氧化药剂对有机质的削减作用。土壤中tph总去除率部分批次可达90％以上。吐温-80的添加在提高体系总toc的前提下，对tph的增溶和向水相迁移量最大，在维持或提高土壤体系活性有机组分的前提下，对石油烃污染物的去除效果最佳，且在反映前期对高锰酸盐氧化剂的消耗相对较缓，是较为理想的高有机污染物-低土壤有机质亲和性添加剂。草木灰-稻壳粉对土壤功能的提升量最为明显，其次是腐殖酸钾和腐殖土。
30.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。