一種采用臭氧-生物堆技術(shù)異位修復(fù)石油烴污染土壤的方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種石油烴污染土壤的修復(fù)方法，具體涉及一種采用臭氧-生物堆技術(shù)異位修復(fù)石油烴污染土壤的方法，屬于污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮和發(fā)展，人民生活水平不斷提高，機(jī)動(dòng)車數(shù)量急劇增加，與之相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車加油站的數(shù)量也日益增長。而很多城鄉(xiāng)建設(shè)較早的加油站因諸多因素造成地下儲(chǔ)油罐泄露、管道滲漏、落地油、含油廢水排放等事故，使大量石油烴類污染物進(jìn)入土層，導(dǎo)致土壤污染。石油烴進(jìn)入土壤后，會(huì)破壞土壤的結(jié)構(gòu)，影響土壤的通透性和植物的生長。被污染的土壤將會(huì)對(duì)地表水和地下水含水層造成二次污染，石油烴污染物在糧食中積累，給人類帶來致癌、致畸、致突變的危險(xiǎn)。目前，有采用生物堆修復(fù)技術(shù)對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行修復(fù)處理，這種技術(shù)具有效果好、成本低、反應(yīng)條件溫和、無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)；但是在天然環(huán)境下微生物降解石油速度緩慢，效率低，難以滿足工程實(shí)際需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有的生物修復(fù)土壤的技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種利用臭氧結(jié)合生物堆技術(shù)，高效、周期短、成本低、修復(fù)土壤符合標(biāo)準(zhǔn)的修復(fù)石油烴污染土壤的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種采用臭氧-生物堆技術(shù)異位修復(fù)石油烴污染土壤的方法，該方法包括以下步驟：(1)對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行包括調(diào)節(jié)水分、pH及營養(yǎng)成分在內(nèi)的預(yù)處理；(2)用預(yù)處理過的石油烴污染土壤異位構(gòu)建生物堆；(3)在所述生物堆中通入臭氧對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行臭氧氧化處理；(4)利用生物堆內(nèi)好氧微生物對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行微生物降解處理。優(yōu)選的方案，石油烴污染土壤的預(yù)處理過程為：對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行破碎及篩分，同時(shí)，調(diào)節(jié)所述石油烴污染土壤的pH至6.8～8.0，含水率為50％～55％，在所述石油烴污染土壤中摻混適量秸稈、木屑及添加氮肥和磷肥，以滿足所述石油烴污染土壤中的C:N:P為(100～130):(10～15):1。優(yōu)選的方案，在地面上平鋪一層防滲膜，在所述防滲膜上鋪設(shè)一層粗砂粒層，在所述粗砂粒層上鋪設(shè)預(yù)處理過的石油烴污染土壤層，同時(shí)在所述石油烴污染土壤層內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)管道，即構(gòu)建成生物堆。較優(yōu)選的方案，生物堆長3～5米，寬1.5～2.5米，高1～2米。較優(yōu)選的方案，粗砂粒層作為導(dǎo)流層，其厚度為5～10cm。導(dǎo)流層主要用于對(duì)生物堆產(chǎn)生的廢液進(jìn)行收集及排放。較優(yōu)選的方案，防滲膜為高密度聚乙烯防滲膜，其厚度為2～4mm。較優(yōu)選的方案，通風(fēng)管道包括一根主通風(fēng)管道和若干根次通風(fēng)管道，各次通風(fēng)管道均與主通風(fēng)管道連通，主通風(fēng)管道與外部的通氣系統(tǒng)相連，所述的次通風(fēng)管道均分布在所述石油烴污染土壤層中。進(jìn)一步優(yōu)選的方案，石油烴污染土壤層中次通風(fēng)管道設(shè)置為3～4組，各組次通風(fēng)管道之間按間隔距離20～40cm上下平行設(shè)置，每組次通風(fēng)管道數(shù)量為2～3根，一組通風(fēng)管道中的相鄰兩根次通風(fēng)管道之間按間隔距離0.6～1.2m左右平行設(shè)置；所述的次通風(fēng)管道上均勻分布有微孔。較優(yōu)選的方案，所述的生物堆還設(shè)有營養(yǎng)成分和水分的添加管以及土壤氣體檢測設(shè)備。土壤氣體檢測設(shè)備主要用于監(jiān)控生物堆內(nèi)的微生物生長狀況；根據(jù)對(duì)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，適當(dāng)添加營養(yǎng)物質(zhì)和水，保證微生物生長與代謝環(huán)境。優(yōu)選的方案，向生物堆中采取間斷通氣方式通入含臭氧氣體，對(duì)生物堆中的石油烴污染土壤進(jìn)行氧化處理，含臭氧氣體的通入時(shí)間為連續(xù)6～8天，每天1～3次，每次0.5～1.5h，含臭氧氣體的通入流量為1～3L/min，含臭氧氣體中臭氧的濃度為10～20mg/L。優(yōu)選的方案，所述生物堆通過通入臭氧氧化處理后，進(jìn)一步采取間斷通氣方式通入空氣，利用好氧微生物對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行修復(fù)；空氣通入方式為每天4～6次，每次1.5～3h，同時(shí)對(duì)石油烴污染土壤的pH及營養(yǎng)成分和水分的含量進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，維持石油烴污染土壤溫度為30～35℃，氧氣體積含量為15％～25％，pH為6.8～8.0，含水率為50％～55％，C:N:P為(100～130):(10～15):1。較優(yōu)選的方案，維持生物堆內(nèi)石油烴污染土壤中的好氧微生物數(shù)量為5*108cfu/kg～1*109cfu/kg。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果：本發(fā)明的技術(shù)方案首次將臭氧氧化技術(shù)和生物堆技術(shù)相結(jié)合用于處理石油烴污染土壤，臭氧氧化技術(shù)和生物堆技術(shù)的優(yōu)勢協(xié)同增強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)互補(bǔ)。采用單一的臭氧氧化雖然時(shí)間短、效率高，但是相應(yīng)成本也高，而采用單一的微生物降解，雖然成本低、無二次污染，但是其降解效率低，特別是對(duì)于石油烴，降解十分緩慢，周期長。本發(fā)明的技術(shù)方案充分利用臭氧將難降解的石油烴初步氧化，初步氧化產(chǎn)物能被微生物快速降解，相對(duì)單一采用微生物降解，大大提高了氧化效率，縮短了修復(fù)周期；同時(shí)，初步氧化產(chǎn)物后續(xù)利用微生物降解，相對(duì)單一的臭氧氧化，大大節(jié)約了成本；特別是臭氧分解產(chǎn)生的氧氣為離臭氧投加點(diǎn)較遠(yuǎn)的周圍區(qū)域提供氧氣，有利于本土好氧石油降解菌的培育，使其成為優(yōu)勢菌種，有利于后續(xù)的微生物降解。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案，具有效率高、周期短、成本低，無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，可以推廣應(yīng)用。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明內(nèi)容，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。實(shí)施例1第一步，石油烴污染土壤的預(yù)處理：污染土壤取自加油站污染區(qū)域，使用挖機(jī)和篩分破碎機(jī)配合，對(duì)污染土壤進(jìn)行破碎與篩分處理，去除污染土植物根系和大石塊等雜質(zhì)，同時(shí)將大塊土體進(jìn)行破碎。在篩分過程中同步進(jìn)行pH的檢測和調(diào)整，將土壤pH調(diào)整到6.8～7.5的范圍。在污染土壤中摻混秸稈和木屑，并添加適量氮肥和磷肥，使C:N:P約為120:12:1，調(diào)節(jié)土壤含水率為52％，拌合均勻。其中，秸稈為玉米秸稈，摻混的玉米秸稈和木屑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為3％和1％，秸稈和木屑粉碎粒度為2～4mm；氮肥為尿素或硝酸鉀(KNO3)，磷肥為磷酸二氫鉀(KH2PO4)。第二步，生物堆體的構(gòu)建：生物堆體，長4米，寬2米，高1.5米，生物堆設(shè)置在平整干凈的水泥地面上，生物推底層設(shè)有一層防滲膜(高密度聚乙烯，厚度為2mm)，在防滲膜上均勻鋪設(shè)5cm厚的粗砂粒。將取自加油站污染區(qū)的石油烴污染土壤均勻鋪設(shè)至粗砂粒上面，在粗砂層(導(dǎo)流層)以上20cm處布設(shè)最底層的次通風(fēng)管道，每向上30cm鋪設(shè)一層，共3層。每層橫向鋪設(shè)2根次通風(fēng)管道，間隔0.8m，連接于一根主通風(fēng)管道，主通風(fēng)管道與通氣系統(tǒng)(臭氧發(fā)生器及鼓風(fēng)機(jī))相連。并在打堆過程中預(yù)留營養(yǎng)物質(zhì)和水分添加管和土壤氣體檢測探頭。第三步，臭氧修復(fù)：將臭氧發(fā)生器打開，通過通氣管向生物堆中通入臭氧，采取間斷通氣方式，利用臭氧分解的氧氣使本土好氧高效石油降解菌成為優(yōu)勢菌種。通入臭氧的流量為2L/min，臭氧濃度約為15mg/L；通臭氧7天，每天通氣2次，每次1h。第四步，生物堆修復(fù)：從第8天開始，將臭氧換成空氣，每天通4次，每次通氣時(shí)間為2h，通過生物環(huán)境監(jiān)控，確定微生物生長、代謝狀況，高效石油降解菌的含量一般維持在5*108cfu/kg～1*109cfu/kg。通過pH及養(yǎng)分和水分含量的監(jiān)控，不斷對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)整，維持微生物的生長及代謝環(huán)境：土壤內(nèi)部溫度為32℃；氧氣含量為20％；pH為6.8～7.5；含水率為52％，C:N:P為120:12:1。第五步，污染物分析：對(duì)生物堆不同位置進(jìn)行取樣，每次在相同位置取樣，取樣位置為6個(gè)(中間2點(diǎn)，周圍4點(diǎn))。主要分析指標(biāo)為VPH、EPA和TPH。VPH相當(dāng)于汽油，主要為C5～C10的脂肪烴、芳烴、烯烴及環(huán)烷烴，土樣中VPH分析方法參考EPA方法5035和EPA方法8015，采用吹脫捕集-熱脫附-氣相色譜法分析；EPH相當(dāng)于柴油，主要為C10～C40間能被二氯甲烷萃取且不被硅酸鎂吸附的有機(jī)物總和，土樣中EPH采用快速溶劑萃取/硅酸鎂凈化/氣相色譜法分析，其中快速溶劑萃取、硅酸鎂凈化和氣相色譜分析分別參考EPA方法3545、ISO9377-2:2000和EPA方法8015；土壤中總石油烴(TPH)為VPH和EPH之和。分析結(jié)果如表1所示，由表可知，通過21天的修復(fù)，石油烴污染物的去除率都在80％以上，最高去除率達(dá)到87％以上。第六步，土壤回填：土壤處置結(jié)束后，經(jīng)檢測合格后，對(duì)清運(yùn)現(xiàn)場做場地回填，回填需分層壓實(shí)。場地修復(fù)的原則是綜合考慮土地的現(xiàn)狀及土地以后的使用情況等因素，將場地恢復(fù)到原標(biāo)高。表1石油烴分析結(jié)果實(shí)施例2本實(shí)施例修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤。首先將污染土壤構(gòu)建長3米，寬1.5米，高1.5米的生物堆體。生物堆設(shè)置在平整干凈的水泥地面上，生物推底層設(shè)有一層防滲膜(高密度聚乙烯，厚度為2mm)，在防滲膜上均勻鋪設(shè)5cm厚的粗砂粒。將取自加油站污染區(qū)的石油烴污染土壤均勻鋪設(shè)至粗砂粒上面，在粗砂層(導(dǎo)流層)以上20cm處布設(shè)最底層的次通風(fēng)管道，每向上30cm鋪設(shè)一層，共3層。每層橫向鋪設(shè)2根次通風(fēng)管道，間隔0.6m，連接于一根主通風(fēng)管道，主通風(fēng)管道與通氣系統(tǒng)(臭氧發(fā)生器及鼓風(fēng)機(jī))相連。并在打堆過程中預(yù)留營養(yǎng)物質(zhì)和水分添加管和土壤氣體檢測頭。然后通入臭氧，通氣方式同實(shí)施例1。從第8天開始，將臭氧換成空氣，每天通4次，每次通氣時(shí)間為3h，通過生物環(huán)境監(jiān)控，確定微生物生長、代謝狀況，高效石油降解菌的含量一般維持在5*108cfu/kg～1*109cfu/kg。通過pH及養(yǎng)分和水分含量的監(jiān)控，不斷對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)整，維持微生物的生長及代謝環(huán)境：土壤內(nèi)部溫度為35℃；氧氣體積含量為25％；pH為7.0～7.8；含水率為55％，C:N:P為110:11:1。每周對(duì)污染土壤采取中間2點(diǎn)和四周4點(diǎn)的6點(diǎn)抽樣分析，直至多環(huán)芳烴的去除率達(dá)到穩(wěn)定，至此，多環(huán)芳烴污染土壤的修復(fù)完成，分析方法參考發(fā)明專利CN201410812893.X，分析結(jié)果如表2所示。由表可知，本實(shí)施例中的多環(huán)芳烴污染土壤樣品，經(jīng)過一周的臭氧氧化后去除率60％左右，聯(lián)合處理一周后去除率達(dá)到70％以上，聯(lián)合處理第三周后的多環(huán)芳烴去除率為83％以上，到聯(lián)合處理第四周多環(huán)芳烴的去除率均達(dá)到穩(wěn)定，最高去除率達(dá)到86.1％。表2PAHs分析結(jié)果