石油化工污染土壤的修復(fù)技術(shù)

1、石油化工污染土壤的修復(fù)技術(shù)更新時間：09-8-27 12:51 內(nèi)容提供：北京建工環(huán)境修復(fù)有限責(zé)任公司隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對能源的需求也不斷擴(kuò)大，而石油是最重要的能源。所以各國都加快了對油氣資源的開發(fā)利用，從沙漠到海洋、從無人區(qū)到人口稠密區(qū)，越來越多的油氣井出現(xiàn)在世界各地。石油主要是有烴類化合物組成的一種復(fù)雜化合物，包括飽和烴、芳香烴類化合物、瀝青質(zhì)、樹脂類等。還含有少量的O、N、S等元素，其中的芳香類物質(zhì)對人和動物的毒性較大，尤其是雙環(huán)及三環(huán)以上的多環(huán)芳烴毒性更大。陸地采油大量的生產(chǎn)設(shè)施如油井、集輸站、轉(zhuǎn)輸站和聯(lián)合站等，原油會被直接或間接的傾瀉于這些設(shè)施附近的地面；石化產(chǎn)品的開采和運輸也會使

2、石油類物質(zhì)進(jìn)入土壤環(huán)境，隨后發(fā)生一系列的物理、化學(xué)和生化作用，對環(huán)境造成污染。大部分石油類污染物在土壤中都發(fā)生吸附/解吸作用，從而影響著它們在土壤中的遷移、生物降解和光降解。油氣的開采和運輸過程會對生態(tài)環(huán)境造成影響。在石油、天然氣的開采過程中，會產(chǎn)生大量含油廢水、有害的廢泥漿以及其他一些污染物，如果處理不好就會污染周邊土壤、河流甚至地下水，同時石油、天然氣本身就含有對人和動物有害的物質(zhì)，一旦發(fā)生井噴或泄漏，將對生活在油氣田附近的人和動物構(gòu)成致命威脅（如重慶開縣發(fā)生的井噴，造成將近400人死亡，大面積土壤被污染）。石油管道的泄漏也會嚴(yán)重破壞生態(tài)，據(jù)一位美國環(huán)保人士估算，如果阿拉斯加陸地石油管道發(fā)

3、生泄漏，至少會形成半英里寬、30英里長的污染帶，由于石油會迅速滲透到土壤中，殺死土壤中的微生物，從而改變土壤成分，改變地表生態(tài)，遭受污染的地區(qū)可能在幾十年甚至上百年的時間內(nèi)都會寸草不生。許多研究表明，一些石油烴類進(jìn)入動物體內(nèi)后，對哺乳類動物及人類有致癌、致畸、致突變的作用。土壤的嚴(yán)重污染會導(dǎo)致石油烴的某些成分在糧食中積累，影響糧食的品質(zhì)，并通過食物鏈，危害人類健康。石油化工總體上來說，可分為煉油工藝、乙烯工藝及化纖工藝三部分。煉油工藝是龍頭，以石油煉制為主題，生產(chǎn)燃油及化工原料。主要包括常減壓蒸餾、渣油加氫脫硫、蠟油加氫裂化、重油催化裂化、柴油加氫、氣體分餾、連續(xù)重整芳烴聯(lián)合、制氫、PSA、M

4、TBE、丁烯-1、延遲焦化等裝置。乙烯工藝為中間原料生產(chǎn)鏈，生產(chǎn)各類石化原料及產(chǎn)品。主要包括乙烯裂解、汽油加氣、芳烴抽提、丁二烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸及脂、丁辛醇、聚丙烯、苯酚丙酮、雙酚A、苯乙烯、丙烯腈、丁苯橡膠、順丁橡膠、ABS樹脂等裝置。化纖工藝主要以石油化工原料為主來生產(chǎn)化纖產(chǎn)品。主要包括對二甲苯、精對苯二甲酸、聚酯、環(huán)已烷、醇酮、己二酸、尼龍66等裝置。以上石油化學(xué)工業(yè)的污染物除常規(guī)的COD、BOD5、SS外，還有其本身的特征污染物，包括石油類、硫化物、揮發(fā)酚、氫化物、苯、NH3-N等。乙烯、丙烯、環(huán)氧乙烷、甲醛、苯、甲苯、丙烯腈等大量的有機(jī)污染物。石

5、油及其產(chǎn)品對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)危及到人類的健康和生存。石油污染治理越來越受到重視，出現(xiàn)了很多的石油污染治理技術(shù)和方法，國家也出臺了相關(guān)的治理措施、政策。2007年，國務(wù)院印發(fā)了國家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃，對土壤修復(fù)提出更加明確的要求及任務(wù)，并啟動了全國土壤污染普查。環(huán)境保護(hù)主管部門強(qiáng)調(diào)：做好土壤污染防治工作，必須以改善土壤環(huán)境質(zhì)量和保障農(nóng)產(chǎn)品安全為目的，以土壤污染狀況調(diào)查與監(jiān)測為基礎(chǔ)，以控制生產(chǎn)和生活污染源為重點，以依法監(jiān)督管理為手段，加強(qiáng)宣傳教育與國際合作，開展污染土壤修復(fù)與綜合治理試點示范，保障土壤環(huán)境安全和人民健康。國家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃明確提出：“開展全國土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查，

6、建立土壤環(huán)境質(zhì)量評價和監(jiān)測制度，開展土壤污染修復(fù)示范。搬遷企業(yè)必須做好原廠址土壤修復(fù)工作，對持久性有機(jī)污染物和重金屬污染超標(biāo)耕地實行綜合治理”。石油及其產(chǎn)品對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)危及到人類的健康和生存。石油污染治理越來越受到重視，石油化工污染土壤修復(fù)的理論與技術(shù)已成為當(dāng)前整個環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究的前沿。我國的石油化工污染土壤修復(fù)研究，目前正經(jīng)歷著由實驗室研究向?qū)嵱秒A段的過渡。80年代以前，治理石油化工污染土壤還僅限于物理和化學(xué)方法，即熱處理和化學(xué)浸出法。熱處理法是通過焚燒或煅燒，可凈化土壤中大部分有機(jī)污染物，但同時亦破壞土壤結(jié)構(gòu)和組分，且價格昂貴而且很難實施。化學(xué)浸出和水洗也可以獲得較好的

7、除油效果，但所用的化學(xué)試劑的二次污染問題限制了其應(yīng)用。早在70年代，為了解決輸油管線和儲油罐發(fā)生故障漏油和溢油時土壤被石油污染的問題，美國埃索研究和工程公司就已經(jīng)開始尋找清潔的生物解決方法，并且其實驗室研究找到一種有效的“細(xì)菌播種法”，開了生物修復(fù)石油污染土壤先河。80年代以來，污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注，生物修復(fù)技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，正在逐漸成熟。生物修復(fù)是利用生物的生命代謝活動減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度，使污染土壤恢復(fù)到健康狀態(tài)的過程。目前，治理石油化工污染土壤的修復(fù)技術(shù)有如下幾種：1蒸汽浸提修復(fù)技術(shù)2玻璃化修復(fù)技術(shù)3熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)4熱解吸修復(fù)技術(shù)5電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)6冰

8、凍修復(fù)技術(shù)7化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)8化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)9溶液浸提修復(fù)技術(shù)10微生物修復(fù)技術(shù)11植物修復(fù)技術(shù)12生態(tài)圍隔阻控工程其中治理石油化工污染土壤的修復(fù)技術(shù)最主要的有：一是微生物修復(fù)技術(shù)，按修復(fù)的地點又可分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)；二是植物修復(fù)法。一微生物修復(fù)技術(shù)（1）原位生物修復(fù)技術(shù)原位處理方法是將受污染土壤在原地處理。處理期間，土壤基本不被攪動，最常見的就地處理方式是在土壤的水飽和區(qū)進(jìn)行生物降解。除了要加入營養(yǎng)鹽，氧源（多為H2O2）外；還需引入微生物以提高生物降解的能力。有時，在污染區(qū)挖一組井，并直接注入適當(dāng)?shù)娜芤?，這樣就可以把水中的微生物引入到土壤中。地下水經(jīng)過一些處理后，可以恢復(fù)和再

9、循環(huán)使用，在地下水循環(huán)使用前，還可以加入土壤改良劑。（a）生物強(qiáng)化法生物強(qiáng)化是基于改變生物降解中微生物的活性和強(qiáng)度而設(shè)計的。它可分為培養(yǎng)土著菌的生物培養(yǎng)法和引進(jìn)外來菌的投菌法。生物培養(yǎng)法是定期向土壤投加H2O2和營養(yǎng)，以滿足污染環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌的需要，以便使土壤微生物通過代謝將污染物徹底礦化成CO2 和H2O 。投菌法是直接向遭受污染的土壤接入外源的污染降解菌，同時提供這些細(xì)菌生長所需的氧源（多為H2O2）和營養(yǎng)，以滿足降解菌的需要，使土壤微生物通過代謝將污染物徹底礦化成CO2 和H2O 。處理期間，土壤基本不被攪動，最常見的就是在污染區(qū)挖一組井，并直接注入適當(dāng)?shù)娜芤?，這樣就可以把水中的

10、微生物引入到土壤中。（b）生物通風(fēng)法生物通風(fēng)工藝是一種強(qiáng)化污染物生物降解的修復(fù)工藝。一般是在受污染的土壤中至少打兩口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和真空泵，將新鮮空氣強(qiáng)行排入土壤中，然后再抽出，土壤中的揮發(fā)性毒物也隨之去除。還有一種生物通風(fēng)法，即將空氣加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解。生物通風(fēng)法現(xiàn)已成功地應(yīng)用于各種土壤的生物修復(fù)治理，但通常用于處理在對受地下儲油罐泄露造成的土壤污染進(jìn)行生物恢復(fù)處理時產(chǎn)生的少量土壤。（c）泵出生物法泵出生物法工藝主要用于修復(fù)受污染地下水和由此引起的土壤污染。需在受污染的區(qū)域鉆井。井分為兩組，一組是注入井，用來將接種的微生物、水、營養(yǎng)物和電子

11、受體（如H2O2）等按一定比例混合后注入土壤中；另一組是抽水井，通過向地面抽取地下水造成地下水在地層中流動，促進(jìn)微生物的分布和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸，保持氧氣供應(yīng)。由于處理后的水中含有馴化的降解菌，因而對土壤有機(jī)污染物的生物降解有促進(jìn)作用。該工藝是較為簡單的處理方法，費用省，適用于處理污染時間長、狀況已穩(wěn)定的地區(qū)或受污染面積較大地區(qū)。（d）其他除了上述的幾種常用的原位微生物修復(fù)技術(shù)外，還有生物攪拌、工程螺鉆、慢速滲濾和農(nóng)耕等技術(shù)。污染土壤經(jīng)過處理，所有多環(huán)芳烴的降解都很明顯，但是，三環(huán)和多環(huán)芳烴的降解率一般明顯低于60%。因為就地處理對溫度較敏感，所以只能在氣溫大于8 的月份進(jìn)行。在一定的時間內(nèi)，原位

12、處理不可能有效地去除大多數(shù)多環(huán)芳烴，而且這種方法因受溫度和土壤類型的影響而具有一定的局限性。（2） 異位生物修復(fù)技術(shù)異位生物修復(fù)主要包括土地填埋法、預(yù)備床法、堆腐法、泥漿生物反應(yīng)器和厭氧生物處理法。（a）土地填埋近年來國外石油化工污染生物處理的研究很多，其中土壤耕作處理是現(xiàn)場處理土壤污染常用的方法。被污染的廢物施在土壤上，通過施肥、灌溉和加石灰等管理措施，保持氧氣、水分和pH的最合適值，并進(jìn)行耕作以改善土壤的通氣狀況，確保在污染廢物和下面土層中污染物的降解。降解過程所用的微生物多為土著微生物，但是要提高效果還需要引入馴化的微生物。（b）預(yù)備床法現(xiàn)場處理中土壤耕作處理最大的缺陷是污染物可能從處理

13、區(qū)遷移，預(yù)備床的設(shè)計可以使污染物的遷移量減至最小，因為它具有濾液收集和控制排放系統(tǒng)。預(yù)備床的底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯或粘土。將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)備床上，通過施肥、灌溉，調(diào)節(jié)pH，有時還加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物的降解。與同一區(qū)域的原位處理技術(shù)相比，預(yù)備床處理對三環(huán)和三環(huán)以上的多環(huán)芳烴的降解率明顯提高。（c）堆腐法土壤的堆腐處理就是利用傳統(tǒng)的積肥方法，將受污染的土壤從污染地區(qū)挖掘起來，防止污染物向地下水或更大的地域擴(kuò)散，運輸?shù)揭粋€經(jīng)過處理的地點（布置防止?jié)B漏底，通風(fēng)管道等）堆放，將污染土壤與有機(jī)物（施加一定數(shù)量的稻草、麥秸、碎木片和樹皮等）、糞便等混合起來，依靠堆肥過程

14、中微生物的作用降解土壤中難降解的有機(jī)污染物，形成上升的斜坡，并進(jìn)行生物處理。堆腐法是生物修復(fù)技術(shù)中的一種新型替代技術(shù)。堆腐處理過程對污染土壤中的多環(huán)芳烴降解，多環(huán)芳烴的降解隨著苯環(huán)數(shù)的增加而降低，當(dāng)多環(huán)芳烴的初始濃度提高約50倍時，除熒蒽、蒽外，其他多環(huán)芳烴的降解隨著污染濃度的提高而降低。（d）泥漿生物反應(yīng)器法生物反應(yīng)器法是將污染土壤置于一專門的反應(yīng)器中處理。生物反應(yīng)器一般建在現(xiàn)場或特定的處理區(qū)，通常為臥鼓形和升降機(jī)形，有間隙式和連續(xù)式兩種。因為反應(yīng)器可使土壤與微生物及其他添加物如營養(yǎng)鹽，表面活性劑等徹底混合，能很好的控制降解條件，因而處理速度快，效果好。生物反應(yīng)器處理的過程為：先挖出土壤與水

15、混合為泥漿，然后轉(zhuǎn)入反應(yīng)器。為了提高降解速率，常在反應(yīng)器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物，并將其加入到準(zhǔn)備處理的土壤中。（e）厭氧生物修復(fù)法修復(fù)受石油化工污染土壤的研究已開發(fā)了生物堆層、堆肥及土壤泥漿反應(yīng)器、土壤耕作等好氧修復(fù)工藝，但分離獲得某些降解菌時，一些降解菌伴有產(chǎn)生高生態(tài)風(fēng)險的產(chǎn)物。最近的研究表明以厭氧還原脫氯為特征的厭氧微生物修復(fù)技術(shù)有很大的潛力。二.植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)運用農(nóng)業(yè)技術(shù)改善土壤對植物生長不利的化學(xué)和物理方面的限制條件，使之適于種植，并通過種植優(yōu)選的植物及其根際微生物直接或間接地吸收、揮發(fā)、分離或降解污染物，恢復(fù)和重建自然生態(tài)環(huán)境和植被景觀，使之不再威脅人類的健

16、康和生存環(huán)境。目前，對土壤有機(jī)污染的生物修復(fù)研究較多，但是，多集中在微生物作用上。事實上，植物對污染物的去除起著直接和間接的重要作用。植物生物修復(fù)是利用植物體內(nèi)對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉(zhuǎn)化和礦化，植物根圈與根莖的共生關(guān)系增加微生物的活性的特點，加速土壤污染物降解速度的過程。植物修復(fù)的方式包括植物提取、植物降解和植物穩(wěn)定化三種。植物提取是指利用植物吸收積累污染物，待收獲后才進(jìn)行處理。收獲可以進(jìn)行熱處理，微生物處理和化學(xué)處理。植物降解是利用植物及相關(guān)微生物區(qū)系將污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。研究人員可根據(jù)需要對所種植物、灌溉條件、施肥制度及耕作制度進(jìn)行優(yōu)化，使修復(fù)效果達(dá)到最好。植物穩(wěn)

17、定化是指植物在同土壤的共同作用下，將污染物固定，以減少其對生物與環(huán)境的危害。植物根際使土壤環(huán)境發(fā)生變化，起到了改善和調(diào)節(jié)作用，從而有利于污染物的降解。因此通過選擇適當(dāng)植物和調(diào)控土壤條件等手段，可以實現(xiàn)污染土壤的快速修復(fù)。植物修復(fù)對環(huán)境擾動少，一般屬于原位處理。與物理的、化學(xué)的和微生物處理技術(shù)比較而言，植物修復(fù)技術(shù)在修復(fù)土壤的同時也凈化和綠化了周圍的環(huán)境，植物修復(fù)污染土壤的過程也是土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力增加的過程，被植物修復(fù)凈化后的土壤適合于多種農(nóng)作物的生長；植物固化技術(shù)使地表長期穩(wěn)定，可控制風(fēng)蝕、水蝕，減少水土流失，有利于生態(tài)環(huán)境的改善和野生生物的繁衍植物生物修復(fù)是一項利用太陽能動力的處理系統(tǒng)，具有處理費用低，收益較高、減少場地破壞等優(yōu)點而受到普遍重視。據(jù)美國實踐，種植管理的費用在每公頃2001000美元之間，即每年每立方米的處理費為0.021.00美元，比物理化學(xué)處理的費用低幾個數(shù)量級?，F(xiàn)有的各種污染土壤的修復(fù)技術(shù)由于都有一定的適用范圍限制，有各自的局限性，也或多或少存在某些問題，所以近年來，隨著各類修復(fù)技術(shù)手段的深入研究和應(yīng)用不斷翻新，污染土壤修