石油烃污染土壤生物修复工程实例.pdf

2019年 2 月n m itJournal of Green Science and Technology第 4 期石油烃污染土壤生物修复工程实例崔双超S齐世明2 ,殷晓波2 ,时公玉S卿建华2 ,姜传胜、 范 云S张 文 1(1.胜利油田森诺胜利工程有限公司， 山 东 东 营 257000;2.中国石化管道储运有限公司， 江 苏 徐 州 221008)摘 要 ： 针 对 江 苏 某 原 油 管 道 泄 露 石 油 污 染 土 壤 开 展 了 修 复 治 理 工 程 ， 修 复 土 方 量 共 计 4902. 5 m3 ,工程采用 异 位 生 物 修 复 对 石 油 烃 污 染 土 壤 进 行 了 无 害 化 处 理 ， 所 用 生 物 修 复 药 剂 为 森 诺 公 司 自 主 研 发 的 营 养 盐 工 程 结 果 表 明 ： 对 于 该 项 目 初 始 浓 度 约 为 45000 m g / k g的 石 油 烃 污 染 土 壤 ， 通 过 森 诺 自 研 发 营 养 元 素 刺 激 土 著 菌 的 生 长 ， 在 适 宜 条 件 下 ， 土 壤 中 的 石 油 烃 能 够 达 到 项 目 的 修 复 目 标 值 （ 2 % 时， 调节土壤含水率在 3 5 % ，pH值为7,保持适当的通风条件， 降解90 d， 可以 达到本项目的修复目标（ 4500 mg/kg)。

表 1中试试验设计表 1中试试验设计序号序号影响因素影响因素试验用试验用土量土量/m3参数参数梯度梯度备注备注1药剂药剂51%调 节 土 壤调 节 土 壤PH值 为值 为7投加比投加比52%调节养护含水为调节养护含水为35%53%养 护 时 间 为养 护 时 间 为90 d2p H值值56调节药剂投加比调节药剂投加比2%57调节含水率调节含水率35%58养 护 时 间 为养 护 时 间 为90 d3含水率含水率520%调节药剂投加比调节药剂投加比2%535%调 节 土 壤调 节 土 壤p H值 为值 为7550%养 护 时 间 为养 护 时 间 为90 d4降解时间降解时间2015 d药剂投机比为药剂投机比为2%30 d调 节 土 壤调 节 土 壤p H值 为值 为745 d调节土壤含水率为调节土壤含水率为35%60 d75 d90 d注注:土壤密度为按土壤密度为按1.8 t/m3计 ， 生物修复药剂投加比按土壤总重计 ， 生物修复药剂投加比按土壤总重 量计算， 即 对 于量计算， 即 对 于5 m3污染土壤， 按污染土壤， 按1 %、2%及及3% 药剂投加比生物修% 药剂投加比生物修 复药剂投加量分别为复药剂投加量分别为0. 09 t、0 .18 t及及0. 27 t45000?u 棚 00 -ji3SD0(J25imf 1500(1 1000(10味JElSiil:孜 加 比/t图 1不同投加比生物修复药剂修复效果图 1不同投加比生物修复药剂修复效果如图2 可以看出， 对于森诺自研发生物修复药剂， 当调节土壤pH值分别为6、 7 和 8 3 个梯度， 经降解反 应 90 d,对于本实验初始浓度为29826 mg/kg的污染土 壤 ， 降解后浓度分别为4120 mg/kg、 2162 mg/k g以及 3670 mg/kg， 对于pH值 为 6、 7 和 8 时， 土壤中石油烃 的去除率分别为86. 2 % 、 92. 7 % 和 87. 7 % ， 即， 对于本 项目石油烃污染土壤， 三 种pH值梯度下， 土壤中的石 油烃都降解达标(4500 mg/kg),当调节土壤pH值为 7 时， 降解效果最优。

如图3 可以看出， 对于森诺自研发生物修复药剂， 当调节土壤含水率分别为20%、 35%和 50%,经降解反 应 90 d,对于本实验初始浓度为31526 mg/kg的污染土 壤 ， 土壤含水率为20%、 3 5%及 5 0 % 时， 降解后浓度分 别为 5014 mg/kg、 2387 mg/kg 以及 6718 mg/kg, 土壤 中石油烃的去除率分别为84.1 % 、 92. 4 % 以及78. 7 % 土壤含水率为2 0 % 和 5 0 % 时， 降解90 d， 土壤中石油烃 都未达标， 土壤中含水率为3 5 % 时， 土壤中石油烃降解842019年 2 月绿色科技第 4 期3670： * J5 50图图3不同含水率生物修复效果不同含水率生物修复效果当生物修复药剂投加比为2 % 时， 土壤含水率为 3 5 % ，pH值为7 时， 对于初始浓度为32879 mg/kg的石 油烃污染土壤， 其降解曲线如图4 所示， 如图可以看出, 在生物修复药剂降解45 d内， 土壤中石油烃浓度下降 速度很快， 原本呈现黑色的石油烃污染土壤已经逐渐恢 复为土壤原本的颜色， 当再持续养护降解至75 d时， 土 壤中的石油烃含量已经4500 mg/kg,污染土壤已经 修复达标， 在 7590 d时间段， 污染土壤中石油烃降解 速率放缓， 90天降解后土壤中TPH浓 度 为 2867 mg/ kg。

从施工实施的稳妥性考虑， 建议本项目生物修复 养护时间为90 d， 以确保项目修复效果图图4石油烃污染土壤生物修复降解曲线石油烃污染土壤生物修复降解曲线因此， 依据中试试验结果， 采用森诺公司自主研发 生物修复药剂， 本项目工程实施建议的施工参数为： 生 物修复药剂投加比为2%,修复实施过程中土壤含水率图图2 IftpH ffi不同不同p H值生物修复效果值生物修复效果达标(4500 mg/kg)即， 污染土壤中含水量过高或 过低时， 都会影响土壤中石油烃的生物降解效果为 3 5 % ， 土壤pH值为中性7,保持适当的机械通风条 件 ， 养护时间为90 d4工程实施4.1技术原理4.1技术原理生物修复是通过供给细菌所需的营养、 氧气， 并调 控外界条件(如pH值、 温度等参数） ， 加速土壤中石油 烃的降解目前所应用的生物修复技术从原理上可分 为 3 类 ， 即生物强化、 生物刺激和生物通风生物强化 是指通过添加特定代谢活性基因工程菌以提高微生物 种群的性能， 増加土壤中原油降解效率生物刺激是指 通过调节环境参数（ 如添加肥料等营养成分、 调 节pH 值、 添加药剂改善油和土壤吸附性能等） 用于刺激土著 石油降解微生物的生长， 从而提高现场天然微生物降解 速率。

目前生物刺激主要手段包括添加营养盐和表面 活性剂生物通风实际上是生物刺激的一种， 通过在土 壤空隙添加氧刺激微生物的生长本项目石油烃污染 土壤修复技术为通过投加营养盐刺激土著微生物生长 达到降解石油烃的目的森诺公司自研发石油烃污染土壤生物修复药剂是 由符合要求的有机碳源、 复合营养盐和营养油经过加工 制成， 是一种生物修复营养元素， 适用于石油烃污染土 壤修复， 可大大降低土壤中石油烃污染浓度该药剂在 小试和中试中都展现了良好的修复效果， 成功应用于山 东东营胜利油田孤东、 孤岛、 纯梁等多个采油厂石油烃 污染土壤修复项目在保证土壤含水率、pH值、 机械 通风、 降解时间以及药剂投加量等条件下， 初始浓度约 为 5 % 的石油烃污染土壤在45 d内可以脱色， 经第三方 检测机构检测， 生物修复药剂反应90 d左右便可以将 污染土壤中的石油烃的浓度降低至4500 mg/kg以下， 达到相关标准及业主要求修复目标4 . 2 技术路线4 . 2 技术路线本项目生物修复药剂投加比为2 % ， 采用旋耕机将 修复药剂和污染土混合搅拌通风， 保证生物的需氧量， 在污染土壤生物修复养护过程中定时定期人工洒水， 保 证土壤含水率35%,调节土壤pH为 7,修复过程中观 察土质颜色的变化， 定期取修复后土壤样品送检至第三 方检测机构检测修复效果， 如果修复效果不达标， 重新 投加修复药剂直至修复达标（ 图 5)。

4 . 3 施工设备4 . 3 施工设备生物修复施工通风机械为旋耕机， 施工旋耕机耕宽 2 m， 耕深30 cm， 生产能力为3 hmVh施工旋耕机是 由拖拉机的动力输出轴驱动的耕、 整地机械使用时， 将机具与拖拉机的悬挂机构挂接， 用传动轴将拖拉机的 动力与机具的动力相连接;旋耕机的旋耕刀在刀轴上呈 螺旋线形状分布， 使机器在工作的时候， 比较省力， 可以 起到对土块均匀切削的效果， 刀选择耐磨性比较好的硼 钢， 并且旋耕刀做开刃处理， 从而保证破土率施工旋 耕机在机具的两侧最低位置设计有滑雪板， 该结构的设 计可以起到限深的作用， 设有锯齿形调节深度的结构， 从而保证旋耕机工作时保持相同的作业深度， 提高作业 过程中的平稳性So Q- Q o o u d o o D n D o o ft ft u Rft7 5 d- 1- i r银驳隹；a- E -lno o o G 0 0-00 0 000 5-42 ./3|1|:!/钴班恋裒工_嬅_一85崔 双 超 ， 等 ： 石油烃污染土壤生物修复工程实例环境与安全吸 唯 兒 后 土 堤 苒A匕 . . . I- .I. - . - ： - .V: .: ，:： / ：- 7- . 1(1-11-石 油 炫 墉图7石油烃污染土壤生物修复降解效果图7石油烃污染土壤生物修复降解效果图5技术路线图5技术路线4 . 4 防渗结构4 . 4 防渗结构本项目设计石油烃污染土壤生物修复防渗结构， 包 括防渗结构系统和渗滤液外排收集系统， 防渗结构系统 从下部往上包括基坑HDPE膜、 土工布、 粘土层及填土 层 ， 所述的防渗结构系统的外围为原土层， 防渗结构系 统的上部为污染土壤， 渗滤液外排收集系统包括排水 沟、 垫压石堆、 集水井， 排水沟设置在原土层的周围， HDPE膜和土工布经过原土层和排水沟底部延伸至排 水沟外围的土层上， 垫压石堆压在原土层的土工布上， 垫压石同时堆压在排水沟外围土层的土工布上， 排水沟 内的土工布上铺设碎石， 排水沟的外围一角设置集 水井。

土工布为无纺土工布， 排水沟上覆盖石板， HDPE 膜厚为2.0 mm, 土工布规格为400 g/m2,粘土层厚为 400 mm,填土层厚为100 mm,排水沟深500 mm,宽 300 mm,坡 度 为 1% ； 碎 石 厚 250 mm,粒 径 为 12 cm， 集水井长 1000 mm， 宽 1000 mm， 深 1500 mm对于目前国内生物通风机械旋耕修复施工防渗层 的问题和缺陷， 该生物修复技术设计专利防渗结构， 防 渗结构从下到上是由2.0 mm厚HDPE膜+ 400 g/cm2 土工布+ 400 mm粘土+ 100 m m回填覆土组成， 该防 渗层既可以防止石油烃污染土壤中污染物在修复过程 的迁移渗漏而产生的二次污染， 又可以上施工机械进行 机械通风保证好氧修复条件（ 图 6)6结论(1) 本工程以石油烃污染土壤为治理对象， 成功治 理石油烃污染土壤4902. 5m3，修复后土壤石油烃含量 可以降低至4500 mg/kg以下2) 工程选用森诺公司自研发生物修复药剂对石油 烃污染土壤进行修复， 工程降解的最优条件为药剂投加 比为2 % ， 土壤含水率为3 5 % 、 土 壤pH值为中性7,降 解时间为90 d。

3) 增加药剂投加量和降解时间能提高污染土壤中 石油烃的去除率， 在土壤含水率为2 0 % 50%或pH值 为 68 的范围内， 过高或过低的土壤含水率和pH值 会抑制生物对土壤中石油烃的微生物降解参考文献：参考文献：1 刘 建 华 .胜 利 油 田 油 泥 砂 焚 烧 及 综 合 利 用 技 术 研 究 D.青 岛 ： 中 国 海 洋 大 学 ， 2006.2 王 瑞 珂 .石 油 化 工 企 业 含 油 污 泥 焚 烧 技 术 J.黑 龙 江 科 技 信 息 ，2013,(1):7071.3 周霞， 刘 云 彪 ， 李辉， 等 .石 油 污 染 土 壤 综 合 修 复 治 理 方 法 研 究 J.环 境 工 程 ， 2013,31(8)。