一种污染土壤电动-微生物联合原位修复方法技术

本发明专利技术属于石油烃污染土壤的电动‑微生物原位修复技术领域，具体涉及一种基于污染区域中石油烃浓度差异性的原位电动‑微生物联合修复技术及其应用。通过针对污染场地进行调查与污染范围解析，划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤，再对不同污染程度土壤设计分别由阳极加密电极组、电动微生物协同电极组及生物强化电极组所构成的电动‑微生物联合修复材料与应用模式，并配套设计包含电压强度、倒极周期、电极间距、酸液补给量等技术参数，通过变频泵与酸液和菌液储罐的动力输出，从而使高浓度石油烃污染土壤通过化学氧化作用去除，中浓度石油烃污染土壤通过化学氧化与微生物代谢协同作用降解，低浓度石油烃污染土壤通过强化的微生物代谢作用去除。本发明专利技术构建了一套针对不同污染程度原位土壤的完整电动‑微生物联合修复技术体系。

【技术实现步骤摘要】
一种污染土壤电动-微生物联合原位修复方法
本专利技术属于土壤环境电动-微生物修复
，进一步的说是开发了一种依据原位污染土壤石油烃污染程度差异，基于石油烃浓度分布的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，以实现针对性的进行具有污染程度差异化特征的石油烃污染土壤原位修复。
技术介绍
随着石油化工行业的蓬勃发展，经济效益不断提高，石油化工产品开发产量蒸蒸日上。然而，石油及其产品生产过程中带来了土壤环境污染问题。如原油开采过程中的落地污油、原油产品运输过程产生的泄漏、事故，以及油泥非法倾倒等均引发了原位石油污染土壤的污染，影响土壤功能，亟需进行有效的治理修复。目前，石油污染土壤的修复方式主要区分为原位修复与异位修复。其中，异位修复技术的修复强度更高，可控性更强，处理过程中修复效率一般更高，但异位转移与修复过程中所引发的经济成本也更高，涉及装载、运输、卸料、撬装式设备组装、处置及回运等一系列过程而增加修复成本。而原位修复具有便捷、经济等优势，但在处置上存在效率低、修复均匀度差等缺陷，特别是针对污染程度具有显著的区域差异化的污染地块，统一技术处置难以满足针对高浓度与低浓度石油污染土壤的共同治理需求，造成修复不均匀，地块整体不达标等问题。由此可见，在采用原位修复技术进行石油污染土壤修复治理时，如何实现污染土壤的均匀高效修复，以及针对不同石油污染程度的土壤进行靶向性治理修复是重要的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于石油烃浓度分布的污染土壤电动-微生物联合原位修复技术及其应用。r>为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为：一种污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，通过对待处理污染场地进行污染分析，进行划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤，再对不同污染程度土壤分别由阳极加密电极组、电动微生物协同电极组及生物强化电极组所构成的电动-微生物联合修复，进而实现对污染土壤原位修复。所述污染分析进行划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤为土壤中石油烃浓度划分为>4％含量的高浓度污染土壤，1～4％含量的中浓度污染土壤及<1％含量的低浓度污染土壤；针对>4％含量的高浓度石油烃污染土壤区域，采用阳极加密电极组进行场地布设，通过化学氧化机制进行石油烃降解；针对1％～4％含量的中浓度石油烃污染土壤，采用电动微生物协同电极组进行场地布设，通过化学氧化与强化生物氧化机制进行石油烃降解；针对<4％含量的低浓度污染土壤，采用生物强化电极组进行场地布设，通过强化生物氧化机制进行石油烃降解。所述的阳极加密电极组为阳极加密电极组单元由5根“十字型”电极排列组成(如Fig.2a所示)，其中外围4根电极两两相对且连线相互垂直排列，相对排列的两根电极间距为60cm，第5根电极位于连线交点处，与周围4根电极的间距均为30cm；相邻两电极组单元共用外围两根电极(如Fig.2a所示)。所述的“十字型”电极为由外径为22～42mm的柱状电极沿x、y、z轴两两垂直交叉而成(如Fig.3所示)，其中自交叉点沿x轴向两侧各长10cm，自交叉点沿y轴向两侧各长10cm，自交叉点沿负z轴方向长15cm，沿正z轴方向长25cm；所述的第5根电极处布设酸液补给管路，单根酸液补给管长30cm，管壁每个位置沿管周开孔，开孔间弧长为3～4cm，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°(如Fig.4所示)，孔径均为2～3mm；所述电动微生物协同电极组为电动微生物协同电极组单元由4根单柱状电极占据矩形四个顶点等距排列而成，相邻两根电极间距为50cm，相邻两电极组单元共用外侧两根电极(如Fig.2b所示)；所述的单柱状电极，为外径22～42mm的柱状电极，长40cm。所述电动微生物协同电极组布设场地内增设微生物补给系统，所述的微生物补给系统由多个微生物补给单元管路组成，每个微生物补给单元由沿x、y轴及负z轴排列的管路组成，其中，沿x轴两向及y轴两向从三轴交点出发各长25cm，沿负z轴方向长30cm，沿负z轴末端死堵(如Fig.6a所示)，管路沿x和y轴方向分别位于电动微生物协同电极组单元相邻电极连线的中点处并与连线垂直；微生物补给管路沿x轴和y轴方向管壁面向土壤侧设置补给孔，开孔间距为3～4cm，孔径为1mm，沿负z轴方向每个位置沿管周6向开孔，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，沿负z轴方向的相邻两位置开孔间弧长为3～4cm，孔径为2～3mm(如Fig.6b所示)。所述生物强化电极组为电极组单元由4根单柱状电极占据矩形四个顶点等距排列而成，相邻两根电极间距为100cm(如Fig.2c所示)，所述的单柱状电极，为外径22～42mm的柱状电极，长40cm，电极材质为导电金属管，可为镀锌钢管或不锈钢管，但不限于此二种，单柱状电极表面在距一端10cm处开始沿管壁向另一端开孔，开孔间距为3～4cm，每个位置沿管周6向开孔，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，孔径均为2～3mm，单柱状电极一端死堵(如Fig.3b所示)；生物强化电极组内增设微生物补给系统，系统构成由多个微生物补给单元管路组成，每个微生物补给单元由沿x、y轴及负z轴排列的管路组成，其中，沿x轴两向及y轴两向从三轴交点出发各长25cm，沿负z轴方向长30cm，沿负z轴末端死堵(如Fig.6a所示)，管路沿x和y轴方向分别位于电动微生物协同电极组单元相邻电极连线的中点处并与连线垂直；微生物补给管路沿x轴和y轴方向管壁面向土壤侧设置补给孔，开孔间距为3～4cm，孔径为1mm，沿负z轴方向每个位置沿管周6向开孔，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，沿负z轴方向的相邻两位置开孔间弧长为3～4cm，孔径为2～3mm(如Fig.6b所示)。①针对用于处理>4％含量的高浓度石油烃污染土壤区域的阳极加密电极组，设定阳极加密电极组单元外围4根电极初始极性均为正极，中间1根电极为负极，即形成“外正内负”模式，通电电压为24～32V，通电周期为6h，随后在中间1根电极处补给既定剂量的酸液，同时进行极性切换，调成“外负内正”模式，通电周期为2h，并保持6h/2h的电极极性周期性切换方式稳定运行处理；“十字型”电极沿x轴和y轴在土壤中的埋入深度为15cm，沿正z轴方向在地表露出长度为10cm，任意相邻两根电极埋入地下时沿x轴和y轴方向分别保持平行；酸液补给通过酸液补给管路进行，补给管路纵向埋入地下30cm，埋入位置可距中间1根电极1～2cm位置处环绕随机设置；②针对用于处理1％～4％含量的中浓度石油烃污染土壤区域的电动微生物协同电极组，设定同行或同列相邻两根电极极性相同，通电运行2h后，相邻同行或同列电极极性进行切换，通电电压为24～32V，通电运行2h后，保持2h/2h的电极极性周期性切换方式稳定运行处理；单柱状电极纵向垂直插入土壤中30cm，地上部分为10cm；微生物补给系统管路沿x轴两向及y轴两向铺设于地面，沿负z轴方向插入地下30cm；各微生物系统补给管路单元间通过接头连接；在需要进行微生物菌液补给时，菌液补给可与电动处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于，通过对待处理污染场地进行污染分析，进行划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤，再对不同污染程度土壤分别由阳极加密电极组、电动微生物协同电极组及生物强化电极组所构成的电动-微生物联合修复，进而实现对污染土壤原位修复。/n

【技术特征摘要】
1.一种污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于，通过对待处理污染场地进行污染分析，进行划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤，再对不同污染程度土壤分别由阳极加密电极组、电动微生物协同电极组及生物强化电极组所构成的电动-微生物联合修复，进而实现对污染土壤原位修复。


2.按权利要求1所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述污染分析进行划分高浓度、中浓度及低浓度石油烃污染土壤为土壤中石油烃浓度划分为>4％含量的高浓度污染土壤，1～4％含量的中浓度污染土壤及<1％含量的低浓度污染土壤；
针对>4％含量的高浓度石油烃污染土壤区域，采用阳极加密电极组进行场地布设，通过化学氧化机制进行石油烃降解；
针对1％～4％含量的中浓度石油烃污染土壤，采用电动微生物协同电极组进行场地布设，通过化学氧化与强化生物氧化机制进行石油烃降解；
针对<4％含量的低浓度污染土壤，采用生物强化电极组进行场地布设，通过强化生物氧化机制进行石油烃降解。


3.按权利要求2所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述的阳极加密电极组为阳极加密电极组单元由5根“十字型”电极排列组成，其中外围4根电极两两相对且连线相互垂直排列，相对排列的两根电极间距为60cm，第5根电极位于连线交点处，与周围4根电极的间距均为30cm；相邻两电极组单元共用外围两根电极。


4.按权利要求3所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述的“十字型”电极为由外径为22～42mm的柱状电极沿x、y、z轴两两垂直交叉而成，其中自交叉点沿x轴向两侧各长10cm，自交叉点沿y轴向两侧各长10cm，自交叉点沿负z轴方向长15cm，沿正z轴方向长25cm；
所述的第5根电极处布设酸液补给管路，单根酸液补给管长30cm，管壁每个位置沿管周开孔，开孔间弧长为3～4cm，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，孔径均为2～3mm。


5.按权利要求2所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述电动微生物协同电极组为电动微生物协同电极组单元由4根单柱状电极占据矩形四个顶点等距排列而成，相邻两根电极间距为50cm，相邻两电极组单元共用外侧两根电极；所述的单柱状电极，为外径22～42mm的柱状电极，长40cm。


6.按权利要求2或5所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述电动微生物协同电极组布设场地内增设微生物补给系统，所述的微生物补给系统由多个微生物补给单元管路组成，每个微生物补给单元由沿x、y轴及负z轴排列的管路组成，其中，沿x轴两向及y轴两向从三轴交点出发各长25cm，沿负z轴方向长30cm，沿负z轴末端死堵(如Fig.6a所示)，管路沿x和y轴方向分别位于电动微生物协同电极组单元相邻电极连线的中点处并与连线垂直；微生物补给管路沿x轴和y轴方向管壁面向土壤侧设置补给孔，开孔间距为3～4cm，孔径为1mm，沿负z轴方向每个位置沿管周6向开孔，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，沿负z轴方向的相邻两位置开孔间弧长为3～4cm，孔径为2～3mm。


7.按权利要求2所述的污染土壤电动-微生物联合原位修复方法，其特征在于：所述生物强化电极组为电极组单元由4根单柱状电极占据矩形四个顶点等距排列而成，相邻两根电极间距为100cm，所述的单柱状电极，为外径22～42mm的柱状电极，长40cm，电极材质为导电金属管，可为镀锌钢管或不锈钢管，但不限于此二种，单柱状电极表面在距一端10cm处开始沿管壁向另一端开孔，开孔间距为3～4cm，每个位置沿管周6向开孔，相邻两孔沿圆周的弧线夹角为60°，孔径均为2～3mm，单柱状电极一端死堵；
生物强化电极组内增设微生物补给系统，系统构成由多个微生物补给单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卅，郭书海，吴波，程凤莲，荆佳维，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21