土壤的有機(jī)污染(如石油類)一直以來都是各國(guó)土壤修復(fù)的重點(diǎn)之一。我國(guó)是世界產(chǎn)油大國(guó)之一，勘探和開發(fā)的油田有400多個(gè)，覆蓋面積在30萬平方公里以上，其中約15%面積的產(chǎn)地土壤都受到不同程度的污染，對(duì)周圍人居安全和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，修復(fù)工作迫在眉睫。

在本篇文章中，為您介紹另一種有機(jī)污染常用修復(fù)手段--生化修復(fù)，及其在以石油烴為主的有機(jī)污染土壤修復(fù)中的成功應(yīng)用案例。

1:土壤有機(jī)污染生化修復(fù)技術(shù)概述

化學(xué)修復(fù)

土壤化學(xué)修復(fù)是通過原位注入或異位添加等方式，利用氧化劑和還原劑對(duì)受污染土壤進(jìn)行化學(xué)處理，使土壤或地下水中的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或毒性相對(duì)較小的物質(zhì)。目前化學(xué)氧化技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，經(jīng)常被用于修復(fù)石油烴、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚類、MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有機(jī)溶劑、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等所造成的土壤有機(jī)污染土壤。常見的氧化劑包括高錳酸鹽、過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽和臭氧。但是需要注意的是，化學(xué)氧化方法的實(shí)際處理效果受腐殖酸含量、土壤滲透性、pH值變化影響較大。

生物修復(fù)

土壤污染生物修復(fù)是指通過土壤生物(包括植物、動(dòng)物及微生物單獨(dú)作用或聯(lián)合作用)吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使土壤污染物含量降低或?qū)⒂卸居泻ξ镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。生物修復(fù)可分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)三種類型，其中微生物修復(fù)技術(shù)對(duì)有機(jī)污染物降解效果尤其顯著。微生物修復(fù)技術(shù)采取人工強(qiáng)化措施，促進(jìn)土壤中具備降解特定污染物能力的土著微生物或外源微生物的生長(zhǎng)，從而達(dá)到降解土壤中污染物的目的。此方法被廣泛應(yīng)用于被易生物降解有機(jī)物所污染的場(chǎng)地修復(fù)工程。生物修復(fù)具有高效、安全、低成本等優(yōu)勢(shì)，但是也具有一定局限性。生物修復(fù)作用通常受污染物種類、污染物濃度、溫度、濕度、pH等條件的限制，一但污染物種類、狀態(tài)或環(huán)境發(fā)生改變，生物降解就會(huì)無法正常進(jìn)行。

2.全球先進(jìn)土壤生化修復(fù)技術(shù)掠影

高效微生物有機(jī)污染修復(fù)藥劑

DeltaRemediation總部位于加拿大阿爾伯塔省埃德蒙頓市，是一家專門從事土壤和水中有毒有機(jī)污染物、氯化物(鹽)和重金屬污染修復(fù)的生物技術(shù)公司。DELTA研發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有超過25年的土壤修復(fù)經(jīng)驗(yàn)。該公司提供藥劑、設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)施工一站式服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和服務(wù)一體化，并且能夠針對(duì)不同污染場(chǎng)地，提供相應(yīng)的完整可靠的解決方案。該公司產(chǎn)品已在北美廣泛應(yīng)用，公司成立至今已完成80余個(gè)項(xiàng)目，主要服務(wù)客戶包括加拿大最大天然氣生產(chǎn)商CNRL、北美第五大能源公司Suncor、加拿大領(lǐng)先的油氣公司Pengrowth等，項(xiàng)目覆蓋石油化工、棕地開發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。

技術(shù)簡(jiǎn)介

針對(duì)石油烴類污染場(chǎng)地修復(fù)，DELTA自主研發(fā)了Biologix微生物降解菌劑產(chǎn)品，菌種選取于自然界天然存在的假單胞菌屬。這類假單胞菌是人類已知的代謝降解能力最強(qiáng)的微生物之一，具有繁殖快、性能穩(wěn)定、無毒無害等特點(diǎn)。BioLogix產(chǎn)品正是基于通過高純度化培養(yǎng)獲得的具有超強(qiáng)降解能力的菌株，能夠高效地將石油中的碳?xì)浠衔锖陀卸居袡C(jī)物等分解為無毒副產(chǎn)物。

應(yīng)用案例

加拿大某處輸油管發(fā)生泄露，主要污染物為原油C6-C50，DELTA公司施用高效微生物降解菌種對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行原位修復(fù)。修復(fù)規(guī)模為2400方，修復(fù)深度為1米。

解決方案

在修復(fù)過程中，DELTA公司采用原位低壓噴灑BioLogix菌種進(jìn)行修復(fù)。針對(duì)低滲透性地區(qū)，結(jié)合表面活性劑通過高壓噴射方法進(jìn)行修復(fù)。盡管在施工期間溫度較低，但在BioLogix菌種的作用下，污染物濃度顯著下降，并在35天內(nèi)將污染物原油濃度降到7ppm標(biāo)準(zhǔn)值以下。

修復(fù)效果

下圖為該項(xiàng)目污染物處理前后濃度對(duì)比:

化學(xué)氧化顆粒活性炭土壤修復(fù)劑

美國(guó)RemingtonTechnologies公司成立于2001年，致力于土壤修復(fù)藥劑投加系統(tǒng)的開發(fā)安裝，為客戶提供更安全、快速和有效地藥劑注射技術(shù)。Remington土壤修復(fù)藥劑投加注入系統(tǒng)使用范圍廣泛，在全美范圍內(nèi)有超過50個(gè)安裝案例。

技術(shù)簡(jiǎn)介

COGAC™化學(xué)氧化顆?；钚蕴渴荝emington的專利土壤修復(fù)藥劑，其成分是活性炭、過硫酸鈉以及過氧化鈣的混合泥漿。COGAC™結(jié)合了活性炭強(qiáng)吸附能力和過硫酸鈉、過氧化鈣強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)。隨時(shí)間變化，過氧化鈣轉(zhuǎn)化為過氧化氫，從而具備了更長(zhǎng)效的氧化作用，進(jìn)而使石油烴降解需氧細(xì)菌能夠持續(xù)發(fā)揮生物降解作用。

在投加注入藥劑過程中，主要投加技術(shù)為直推技術(shù)或Remington螺旋鉆/封隔器系統(tǒng)。由于注入間隔時(shí)間影響，使用直推技術(shù)的注入點(diǎn)周圍容易出現(xiàn)表面堆焊現(xiàn)象，而使用Remington技術(shù)在注射點(diǎn)周圍則沒有此現(xiàn)象。Remington公司參與的項(xiàng)目中大部分注入點(diǎn)采用了螺旋鉆/封隔器系統(tǒng)，少部分采用了直推技術(shù)。

應(yīng)用案例

美國(guó)華盛頓州某石油烴化合物地下儲(chǔ)藏罐發(fā)生泄漏，Remington公司使用化學(xué)氧化顆?；钚蕴?COGAC)對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)。處理場(chǎng)地的地下水存在于砂質(zhì)粉土與粉土之間。地下水的深度在路基下1.2-1.8米，土壤污染對(duì)地下水的影響范圍已超過了監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，影響到了周圍居民用水安全。在投加修復(fù)劑之后，由于污染物濃度顯著下降，居民撤銷了對(duì)此問題的投訴。

解決方案

Remington公司使用其修復(fù)藥劑在共計(jì)200個(gè)投入點(diǎn)進(jìn)行了大約一個(gè)星期的藥劑投加。修復(fù)劑的投加主要采用了直推技術(shù)和Remington螺旋鉆/封隔器系統(tǒng)。大約70%的投加點(diǎn)采用了螺旋鉆/封隔器系統(tǒng)，其余30%采用了直推技術(shù)的方法。在這兩次注射中，大約9,000加侖的修復(fù)材料以12%的濃度(按重量計(jì))注入，平均每個(gè)注射點(diǎn)注入45加侖的修復(fù)材料。由于注入間隔時(shí)間較短，在直推技術(shù)的注入點(diǎn)周圍出現(xiàn)了一些表面堆焊現(xiàn)象，因此后續(xù)投加決定改用不會(huì)造成表面堆焊現(xiàn)象的螺旋鉆/封隔器系統(tǒng)。

修復(fù)效果

修復(fù)藥劑投加后石油烴濃度迅速下降至低于限定標(biāo)準(zhǔn)，因此并避免了相關(guān)訴訟糾紛。下圖為5號(hào)井監(jiān)測(cè)到的污染物去除效果(上圖為苯濃度變化、下圖為TPH濃度變化):

生物治理與原位化學(xué)氧化組合技術(shù)

ProvectusEnvironmentalProducts是一家專注于土壤和地下水修復(fù)的環(huán)?？萍脊?，位于美國(guó)伊利諾伊州。公司致力于ISCR和ISCO修復(fù)技術(shù)的研發(fā)，為受污染的土壤和地下水提供高效安全的修復(fù)解決方案。他們的主要產(chǎn)品包括Provect-ABRTM好氧生物修復(fù)劑、Provect-CH4TM、Provectus產(chǎn)甲烷菌抑制劑和ERD/ISCR添加劑等。Provectus土壤修復(fù)藥劑已經(jīng)過美國(guó)環(huán)境保護(hù)署及地方環(huán)保機(jī)構(gòu)官方認(rèn)證，對(duì)比同類產(chǎn)品具有最高效、最安全、最低成本以及最快速生效等優(yōu)點(diǎn)。Provectus公司目前已擁有8項(xiàng)專利，還有4項(xiàng)技術(shù)專利正在申請(qǐng)中。Provectus專利認(rèn)證的土壤修復(fù)產(chǎn)品采用特殊配方的同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行最高安全標(biāo)準(zhǔn)，具有高成本收益率、高修復(fù)效果的保障。

技術(shù)特點(diǎn)

Provectus的專利產(chǎn)品自活化ISCO/生物修復(fù)增效劑Provect-OX™是一種原位化學(xué)氧化(ISCO)/生物修復(fù)作用促進(jìn)藥劑，它應(yīng)用三價(jià)鐵離子作為過硫酸鹽的活化劑。三價(jià)鐵離子能夠快速激活過硫酸根，同時(shí)生成過渡態(tài)高價(jià)鐵離子，在不消耗藥劑本身氧化能力的同時(shí)提高自身氧化能力。氧化修復(fù)能力消耗完畢后，產(chǎn)物硫酸根和其中三價(jià)鐵離子都可以作為厭氧生物的電子受體，促進(jìn)厭氧修復(fù)過程，對(duì)場(chǎng)地提供持續(xù)修復(fù)(>2年)。Provect-OX可以對(duì)受影響土壤、沉積物及地下水中存在的各種有機(jī)化合物，包括氯化溶劑、石油烴及殺蟲劑等進(jìn)行化學(xué)氧化。該產(chǎn)品是目前市場(chǎng)上唯一一種帶有自循環(huán)機(jī)制的藥劑，它能夠提供多重、持續(xù)的處理作用，從而減少藥劑用量。

應(yīng)用案例

某煉油廠現(xiàn)場(chǎng)被污染，土壤中含TPH總量為500噸。Provectus采用原位化學(xué)氧化+好氧生物組合治理方案將TPH含量從>5000ppm降到500ppm以下。

解決方案

在進(jìn)行了場(chǎng)地調(diào)研后，Provectus給出了具有針對(duì)性的方案。Provectus先以Provect-OX®對(duì)暴露于空氣對(duì)流和雨水中的受石油烴污染的土壤進(jìn)行處理，隨后采取了好氧生物處理。在處理修復(fù)過程中，Provectus首先對(duì)土壤施以Provect-OX®，藥量約為土壤干重的0.5%-1%或土壤過硫酸鹽氧化劑需求量的10%左右。隨后澆濕土壤使其含水率達(dá)到約90%，并將土壤與Provect-OX®充分混合并達(dá)到適合微生物生存及培育的穩(wěn)定狀態(tài)。在此狀態(tài)下對(duì)土壤定期維護(hù)約10天左右開始第二輪給藥。再次給藥前需將土壤含水率調(diào)整到土壤65%，并將土壤pH調(diào)整到6-8之間。隨后投入土壤干重0.5%的Provectus®有氧生物治理藥劑，并用以上方法對(duì)土壤進(jìn)行維護(hù)。整個(gè)治理過程約45天。

結(jié)語

我國(guó)土壤污染情況復(fù)雜，很多地塊由于產(chǎn)業(yè)類型的不斷變革存在復(fù)合污染情況。石油烴和重金屬是土壤中最為常見的污染物，二者之間有著復(fù)雜的相互作用，也增加了復(fù)合污染的修復(fù)難度，因此需要采用多技術(shù)組合式的方案對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行有層次更深入的修復(fù)。