[发明专利]一种从石油烃污染盐碱土中回收电能且同步脱盐的装置和方法

说明书

一种从石油烃污染盐碱土中回收电能且同步脱盐的装置和方法。该装置包括装置外箱体，外箱体两侧的多孔法兰板及活性炭空气阴极，外箱体的中部设置有两个中空法兰板，中间设置有一个碳纤维布阳极。本发明将受试土壤分别与去离子水、KCl或ZnCl₂溶液混合，分别放入上述装置，然后在空气阴极与碳纤维布阳极之间分别连接100Ω、2000Ω电阻以及在开路状态下，考察不同电流强度下该装置的产电和脱盐效能。本发明无二次污染且对土壤原有生境干扰较小，构造和操作简易、受环境因素影响较小，是一项绿色、安全的方法。此外，该发明同步将土壤中的盐分高度浓缩于极少量土壤当中，为盐碱土壤中有价值盐分的回收提供了一种可行的途径。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源回收和盐碱土改良技术领域，具体涉及一种从石油烃污染盐碱土中回收电能且同步脱盐的装置及方法。

背景技术

根据英国石油公司2016年6月发布的《BP Statistical Review of WorldEnergy》报告，2015年中国石油消耗占世界总消耗量的12.9％，仅次于美国居世界第二。2010年国家统计局数据显示，我国每年约有3719万吨石油化工固体废弃物，年产落地油近700万吨，造成严重的土壤污染问题。由于很多油田位于滨海盐碱地区域，特别是黄河三角洲、辽河口、长江口等，例如大庆油田、大港油田、胜利油田、中原油田等，产生了大面积的石油烃污染盐碱土壤问题；此外由于海上石油泄漏事件的发生，例如大连输油管道爆炸、长江口油船爆炸、以及最近刚发生的福建泉港石油泄漏等导致了相当面积的海滩及周边地区受到严重的石油烃污染。石油烃含有许多毒性成分，例如多环芳烃、多氯联苯等，严重破坏了原始土壤的微生物群落结构及其功能，同时抑制植物的生长，对土壤生态环境造成了严重威胁。

石油烃污染土壤修复的方法有物理、化学和生物修复三种方式。目前，物理和化学的修复技术被使用的相对较多，常用的包括浓缩干化法、固液分离法、萃取分离法、冲洗法、热处理和热解吸技术、化学破乳回收法等。然而，这些方法对于油泥中原油回收比较有效，对于低浓度、大面积的石油烃污染土壤修复不甚合适，而且由于物理措施的干扰和化学试剂的添加，难以避免的会导致土壤原有生境的破坏和二次污染问题。生物修复是利用植物或者微生物的强化降解作用将土壤中污染物去除的方法。其中植物修复对土壤原有生境干扰较小且可美化环境，但是对于气候条件和土壤肥力有特定的要求，而且在极端条件下，例如严重盐碱化的土壤上很难长期存活。微生物修复包括生物添加和生物刺激两种方式。高效降解菌种的添加同样受环境因素影响较大，可持续性难以保障，例如高盐分会严重抑制微生物的活性，因此也存在一定局限性。生物刺激是通过向污染土壤中添加氮素、活性剂等物质，从而激发土壤微生物的降解活性，虽然该方法受外界条件影响相对较小，但是操作工艺复杂，处理成本较高，同时可能诱发致病菌的产生，因此会增加处理过程中的风险。

盐碱土是重要的土壤后备资源，也是植被构建的最大阻碍，严重影响着生态环境的建设。目前采用的修复方式有植物修复、淋溶脱盐和添加改良剂等治理措施。植物修复通常是筛选耐盐碱的植物种类予以种植，这种方法不仅需要长期高成本的精心保养维护，而且易于遭受下层土壤返盐的危害，对于石油烃污染的盐碱土壤修复更是难以采用。用淡水淋溶结合暗管排水是盐碱土最直接的脱盐方式，可是我国淡水资源严重缺乏，特别是滨海地区，因此该方法并非长久之策。对于石油烃污染的盐碱土壤来说，疏水性较强，更不利于土壤淋溶脱盐。目前，所采用的盐碱土壤改良剂有磷石膏、硫酸锌、腐殖酸、有机肥、秸秆等。在石油烃污染盐碱土修复时，磷石膏、硫酸锌等化学物质的加入，势必会对土壤中微生物群落和结构产生不利影响；相比之下，腐殖酸、有机肥、秸秆的加入可为土壤微生物提供一定的营养成分，促进微生物的生长和污染物的降解，但是其生效周期较长，会进一步使得成本升高。