石油污染的土壤修复技术

石油污染的土壤修复技术指导教师:学院:专业:班级:姓名:学号:石油污染的土壤修复技术摘要：概述了土壤污染的工程修复技术，主要包括土壤气相抽吸方法、土壤清洗方法、土壤淋洗方法、热解吸方法、生物通风方法、土壤耕作法、生物堆肥方法、生物泥浆方法、植物修复方法，并指出了各自的优缺点。关键词：土壤；污染；修复技术前言:当今石油工业飞速发展，2003年世界石油的总产量已达到37亿t。石油的开采、冶炼、使用和运输过程的污染和遗漏事故，以及含油废水的排放、污水灌溉，各种石油制品的挥发、不完全燃烧物飘落等引起一系列土壤石油污染问题。多数加油站、化工厂的贮油设施由于腐蚀、地震、长期使用维护不力等原因会造成罐内油品的泄漏，形成对土壤的污染。据美国EPA(2000年)资料表明：在美国有I．8亿个地下储油罐，其中28万个存在不同程度的泄漏。在我国，随着国民经济的发展，汽车数量剧增，加油站和地下储油罐已星罗棋布，并仍有继续增加的趋势。近几年来，由于管理不善，这些地下储油罐在埋设时，对现场条件、罐体强度及渗漏防护措施都未作严格规定，地下储油罐泄漏事故时有发生，而且随着罐体的逐渐老化，这一问题将日益突出.20世纪80年代中期以来，土壤污染逐步得到重视，一些发达国家开始在土壤修复技术开发方面投入大量的资金进行研究。20世纪末，土壤环境的保护与治理开始引起人们的广泛关注，各种关于地下储罐污染区的土壤修复技术应运而生。本文将土壤污染的各种修复技术进行介绍和总结正文。1修复技术目前，理论上和技术上可行的石油污染土壤的修复方法从功能载体上分主要有生物修复技术、物理化学修复技术、综合修复技术等几种，根据污染土壤处理是否改变位置，又可分为异位修复方法与原位修复方法，部分方法已进入现场应用阶段并取得了较好的修复效果。1.1物化修复方法1.1.1土壤气相抽吸方法土壤气相抽吸方法(SoilVaporExtraction，SVE)是原位修复技术，用来修复被挥发性有机污染物(VolatileOrganicCompounds，VOCs)所污染的非饱和带土壤。通过在地下层不饱和带抽提气相来强化土壤空气的定向流动，使流动气相夹带VOCs迁移至地面设备以处理，是一种被广泛认可的、技术经济陛能较好的土壤修复技术。SVE方法比较适用于渗透性较好的、均质的非饱和带污染土壤的修复.通常对受汽油等轻质、易挥发石油产品污染土壤的修复效果较好。Crow和Fall等在汽油泄漏处设计了现场去污通风系统结果表明：随着气流增加，汽油蒸汽去除速率也增加，修复效果较好。目前关于SVE的研究侧重在数学模型开发、实验室规模或中试规模SVE技术研究。等通过建立气体渗流场、污染物相间交换以及污染物随气流场运移3个主要过程的物理和数值模型，对SVE系统清除污染物过程进行数值模拟进行了深入的研究。王喜等，结合试验现场土壤的土质条件和含水率，通过测试了污染物在不同均质土质中的扩散速，探讨了优化场地SVE通风流量的方法。Fischer等用砂土箱在不同土壤含水率条件下做了SVE实验，通过对实验数据和模型计算，讨论了此标准对SVE优化设计的应用。Bohn认为当SVE抽气速率过大时，土壤湿度降低能降低净化效率。1．1．2土壤清洗方法土壤清洗(SoilWashing，sw)，是使土壤中的污染物转移到液相，并将处理后的土壤进行回填、废液处理后外排或回用的一种异位物化修复方法。主要包括：污染土壤的挖掘、污染土壤的清洗修复处理、污染物的固液分离、残余物质的处理处置和最终土壤处置等5个步骤.通常利用(生物)表面活性剂的增溶作用来加速SW过程.通常对受对挥发性有机物、PCBs和石油等污染物污染的土壤修复效果较好，但不同的有机物污染可能需要不同的溶剂组合来完成修复过程，目前该方法在处理落地油和含油污泥等领域应用比较广泛。罗士平等采用十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯月桂基醚的复配物对辽河油田堆放半年以上的落地油污染土壤进行了热洗回收原油实验，脱油率为56.21％.常银环等以辽河油田的泥砂和稠油为实验原料，采用热化学一搅拌水洗一重力沉降的方法处理后，泥砂中含油2．25mg/l赵虎仁等采用化学热洗法多次重复洗涤后，将含油量为29.0%的炼厂含油污泥洗涤至残油含量为2.7%污油回收率可以达到92.2%。刘光全等采用化学破乳加械三相离心分离技术处理炼厂含油污泥，原油回收率达90%但其药剂的用量很大。黄松芝等以孤东油田的罐底油泥和落地油污染土壤为实验对象，经过搅拌液化、加温匀化、加药和离心分离后，油的平均回收率达80％以上。何泽能等研究表明，采用曲拉通、平平加、壬基酚聚氧乙烯醚和石油烷基苯磺酸钠等4种表面活性剂处理石油污染土壤效果较好，脱油率最高可达98％以上。1．1．3土壤淋洗方法土壤淋洗方法(SoilFlushing，SV)是利用淋洗.液的憎水性和增溶作用将土壤中的污染物转移到液相，并将液相抽出处理后外排或回用的一种原位物化修复方法。与土壤清洗方法相比，该方法减了开挖受污染的土壤和回填处理后土壤的工序。但该方法在修复渗透性较差的土壤时，效果不佳。目前土壤淋洗修复方法研究主要集中在不同类型污染现场修复技术研究、多种方法协同修复研究，以及高效淋洗液及其增溶机理研究等。1．1．4热解吸方法热解吸方法(ThermalDesorption，TD)是一种异位物理修复技术，该方法通过对受污染的土壤加热，辅以抽真空等手段降低有机物沸点的方法，促使有机物挥发。同时利用系统的真空负压或者载气将水蒸气、挥发态有机物收集后送至气体处理系统，从而达到去处土壤中有机物的目的，对土壤中污染物处理效率可达99％以上。由于该方法加热温度范围通常在200～600℃,因此该方法能耗较高,修复成本较大。1．2生物修复方法1．2．1生物通风方法生物通风(bio—venting，BV)是通过在石油污染现场安装竖井向污染区域供给空气或0，并利用土壤中的微生物对不饱和区中的有机污染物进行生物降解的一种原位修复技术。该方法可以降解挥发度较小的有机污染物，又因为所注人空气量较少，因此适用于较低渗透性土壤。国外学者开展Bioventing修复研究较早，已探明原位Bioventing修复方法的最优性能、效率等，目前研究主要集中在Bioventing数值模拟模型开发、优化，及其在现场修复系统设计、运行过程中的应用。理论上，任何可好氧降解的污染物均可以通过Bioventing修复过程得到最大程度的生物降解，Bioventing方法对较重石油烃产品(如柴油)污染土壤的修复效果较SVE要好，但需要较长生物降解过程。如果对现修复结果要求较高，则需要详细评价或与其他技术配合使用。1．2．2土壤耕作方法土壤耕作法(1andfarming)通过生物降解过程降低土壤中石油污染物浓度原位生物修复技术。该方法将受污染的土壤挖掘、翻动、铺开，通过通风增加土壤中O，含量，并在处理过程中适当增加营养物质、矿物质等调节土壤的条件，使微生物得到适宜的降解条件¨。这是一项有效的节省成本的方法，最初用于处理石油工业废物及生活污泥，可在短短几个月内使石油浓度从70000mg/kg(7％的含量)降低到100-200mg/kg。该方法的主要缺点是占地面积较大，在土地稀缺地区不宜推广。1．2．3生物堆肥方法生物堆肥方法(Biopiles)的修复过程与Landfarming相似，但却是一种异位生物修复方法。通常是将石油污染土壤从污染地域挖出，运输到异地堆积成条状，中间留有田埂，便于收集产生的渗出液，避免处理现场土层的污染，生物修复处理后再运回原地u。该技术的特点是在堆起的土层中铺有管道，提供降解用水，并在污染土层以下设有多孔集水管，收集渗滤液。系统还可设有送气管和空气泵，以稳定氧的补给。1．2．4生物泥浆方法生物泥浆方法(Bioslurry)是一种异位生物修复方法，将石油污染土壤挖出后置于生物反应器内，并与水、添加剂(营养物、表面活性剂)、石油降解菌等混合成泥浆状，并通过供氧、剧烈搅拌等条件控制使微生物与石油污染物接触反应，修复后的土壤脱水回填。该方法微生物相互作用和污染物降解机理方面与Landfarming和Biopiles一致，但Bioslurry强化了营养物、电子受体及添加物的效果，容易控制降解条件，因此该方法对轻质石油烃污染土壤的修复效果非常好，而对于石油重质组分污染的修复可能需要借助特定微生物的参与或使用厌氧反应器。1．2．5植物修复方法植物修复方法(Phytoremediation，PR)是利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转化、降解等机制来清除土壤/水环境中污染物的一项新兴污染环境治理技术，属于广义生物原位修复范畴。一般来说，吸收能力强的植物与修复能力强的细菌、真菌等微生物联合作用可以强化土壤修复。微生物对植物根系分泌物具有较强的选择性，多种微生物联合的群落比单种群落能降解更多种类的有机污染物。植物修复石油污染土壤的研究还处于实验室或中试规模阶段，现场修复研究未见报道目前研究重点也集中于对有机污染物吸收水平较高、根系具有特异分泌能力植物的筛选上，接种有机污染物降解微生物，建立高效植物修复体系。2展望随着石油工业的发展，土壤石油污染正在不断扩大。对石油污染土壤进行处理，使其在较短的时间内达到重复利用的标准，是污染土壤治理过程中亟待解决的问题。对于污染物的处理，选择哪些方法最适宜，除了要考虑处理污染物所在地点、污染物量的多少、处理效果的好坏、所需时间的长短和处理的难易程度等技术因素外，处理费用的高低是一个十分重要的因素。在生命科学已成为自然科学前沿的今天，对于石油污染的治理应更多地采用低成本、无污染、高效率的生物治理技术。近年来，生物修复技术在国内外都得到了较快的发展，一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生，基因修饰、改造，克隆与基因转移等现代生物技术的渗透，推动了生物修复技术的进一步应用与发展。总之，在石油污染土壤治理过程中，一方面要进一步完善生物修复技术，使其成熟化和系统化；另一方面，要注意传统方法与生物修复方法相结合，发挥各自优点，使环境修复的过程成为一个有机的整体，达到系统化和最优化，同时要综合考虑经济效益、社会效益和环境效益。参考文献[1]ParkerJC，RJLenhard，TKuppusamy．Aparametricmodel—forconstitutivepropertiesgoverningmultiphaseflowinporousmedia[J]．WaterResour．Res．，1987(23)：618—624．[2]CrowWL，ERAnderson，EMinugh．Subsurfaceventingofaporsemanatingfromhydrocarbonproductongroundwater[J]．GroundWaterMonitor．Rev．，1987(7)：51—57．[3]FallEW．In—situhydrocarbonextraction：acasesmdy[J]．HazardousWasteContaminant，1989(1)：1—7．[4]张丙印，王昆泰，师瑞锋．土壤中可挥发污染物抽气清除法的数值模拟[J]．岩土力学，2004，25(4)：544—548．[5]王喜，陈鸿汉，刘菲，等．依据VOC浓度变化优化场地SVE通风流量的研究[J]．环境工程，2008，26：192—195．[6]FicsherU，RSchulin，MKeller．Experimentalandnumericalin—vestigationofsoilvaporextraction[J]．WaterResour．Res．。1996(32)：3413—3427．