[发明专利]一种基于光催化氧化的含POPs土壤异位快速处置方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于光催化氧化的含POPs土壤异位快速处置方法，将沼渣、菌剂、碳源、营养物质及含POPs土壤转移至堆场中，渗滤液回流，经过表层含钛材料的光解催化作用，进而与纳米铁产生芬顿效应，将POPs快速降解并将，属环境保护领域。

背景技术

POPs是持久性有机污染物（persistent organic pollutants）的简称，包括多环芳烃、多氯联苯及农药等。随着工农业的发展和城市化进程的扩大，大量土壤被POPs污染。目前POPs处理方法主要有热解析法及高级氧化法，热解析法成本高，且容易生成大气污染。高级氧化法加入了大量的化学药剂，容易污染土壤。目前微生物法越来越得到关注，申请号为CN201210304389.X介绍了一种利用酵母污泥修复POPs土壤的方法。该方法思路是利用污泥作为POPs降解菌的营养物质，促进POPs降解菌生长从而达到修复目的。该方法虽然生态，但是处理周期长，因为POPs本身难溶于水，不易被生物获取，同时土壤本身存在的降解菌也稀少，不过不通过外加微生物，很难降解。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明设计一种快速处置含POPs土壤的方法。该法将污染场地含POPs土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、菌剂、碳源、营养添加剂及含POPs土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料与纳米铁材料；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场上部进行回灌。经过该方法处理含POPs土壤，仅需10-60天时间即可将污染土壤修复至民用建设用地标准。

本工艺脱出土壤中POPs的机理在于，首先利用乙醇等碳源溶液将土壤中的POPs萃取进溶液中，便于菌剂及沼渣中微生物利用，随后POPs溶液进入渗滤液，随着渗滤液回灌到堆场顶部，被纳米铁材料吸附，在含钛材料的作用下，形成光催化效应，产生羟基自由基，进一步促进POPs的分解；此外，通过控制渗滤液pH，纳米铁材料会释放一定量的铁离子，在光催化所产生的微量羟基自由基作用下，产生芬顿催化效应，更有效的降解POPs污染。

本发明的具体详细技术方案包括以下步骤：

将污染场地含POPs土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、菌剂、碳源、营养添加剂及含POPs土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料与纳米铁材料；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场上部进行回灌。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，混合层中含POPs土壤、沼渣、碳源、菌剂及营养添加剂的添加比例为1：（0.01-0.5）：（0.01-0.5）：（0-0.3）：（0-0.1），混合层高度1-8m。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，渗滤液回流至堆场上部进行回灌，可以进行pH调节，其pH值控制在2-6，回灌间隔时间在2-48小时范围。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，沼渣指有机废水或者固体有机废物厌氧处置后的固体残留物，可以被污泥替代。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，含钛材料与纳米铁材料的混合层高度在0-1m。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，运行期间，堆场上部注水的频率为每1-100天注水一次。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，营养添加剂指氮源、磷源及微量元素源中的一种或多种，

进一步地，在本发明的一种实施例当中，菌剂指含有水解酸化菌或POPs分解菌的菌剂，也可以是多种菌群的混合物，用于将大分子POPs分解成小分子。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，微量元素源指含有硼、锌、铜、锰、钴中的一种或多种元素的营养物质，碳源溶液指含有乙醇、甲醇、乙酸一种或多种的溶液，其既可以作为微生物碳源，也可以用于萃取土壤中的POPs，碳源溶液中碳源含量为0-50%。

进一步地，在本发明的一种实施例当中，含钛材料与纳米铁材料可以被其它可以产生电解效应的设备替代。

相比传统的含POPs土壤处理方法，本方法有如下优势：

1．通过含钛材料，形成光催化效应，协同纳米铁的吸附及芬顿高级氧化效应，迅速处置POPs污染的同时，为沼渣及菌剂中菌种提供优质碳源，更好的促进微生物代谢并处理POPs污染；