T∕ACEF 063-2023 铬污染土壤原位强化微生物修复技术指南.pdf

ICS 13.080.01CCS Z00团体标准T/ACEF 0632023铬污染土壤原位强化微生物修复技术指南Technical guidelines for enhanced in-situ microbialremediation of chromium contaminated soil2023-2-22 发布2023-3-1 实施中华环保联合会发 布T/ACEF0632023I目次前言.II引言.III1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14总体要求.25功能菌的选择和培养.36原位强化工艺设计.37工程实施.58监测与效果评估.5T/ACEF0632023II前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由有研资源环境技术研究院（北京）有限公司提出。本文件由中华环保联合会归口。本文件起草单位：有研资源环境技术研究院（北京）有限公司、北京大学、青海绿道环保生物科技有限公司、西南科技大学、中节能大地（山东）环境科技有限公司、广西博世科环保科技股份有限公司。本文件主要起草人：崔兴兰、李红霞、鲁安怀、车小奎、丁竑瑞、王雷、史新悦、徐政、郑其、郑鹏、张春、韩颖、廖长君、陈伟伟、付豪、姬翔。T/ACEF0632023III引言本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到 EPA/600/A-97/084 CHROMIUM(VI)BIOTREATMENT IN SOIL、专利 ZL201811602495.X用于修复受污染土壤的混合微生物及湿法解毒铬渣堆场污染土壤的微生物修复方法的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：专利持有人名称：有研资源环境技术研究院（北京）有限公司地址：北京市怀柔区北京有色金属研究总院怀柔基地T/ACEF06320231铬污染土壤原位强化微生物修复技术指南1范围本文件规定了铬污染土壤原位强化微生物修复的总体要求、功能菌的选择和培养、原位强化工艺设计、工程实施及监测与效果评估等技术内容。本文件适用于铬渣堆场、铬盐厂遗留场地等铬污染土壤的原位强化微生物修复。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 36600土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准HG/T 20719微生物法修复化工污染土壤技术规范HJ 25.2建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则HJ 25.5污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则HJ/T 415环保用微生物菌剂环境安全评价导则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1原位强化微生物修复 enhanced in-situ microbial remediation在微生物修复污染土壤的基础上，不移动受污染的土壤，在发生污染的位置上引入物理、化学、生物等修复手段，对其进行原地强化微生物修复的土壤修复技术。3.2协同微生物 synergistic microorganisms具有间接修复污染物的能力或为功能微生物修复提供有利条件，能够协同功能微生物修复污染物的一类微生物。3.3包埋材料 embedding material通过包裹微生物的方式提供支撑或保护的载体。T/ACEF063202323.4生物刺激剂 biostimulant通过提供不同类型营养源或电子供体等促进或刺激微生物发挥作用的物质。4总体要求4.1 一般规定4.1.1 铬污染土壤原位强化微生物修复应遵循“科学合理、因地制宜、切实可行”的土壤污染修复原则。4.1.2 原位强化技术不宜采用具有化学氧化功能的技术。4.1.3 以铬污染为主且包含其他重金属污染物的复合污染土壤，可根据污染物种类、浓度、土壤理化性质、水文地质及当地的气候条件等，采用多种技术联合修复。4.1.4 原位强化微生物修复应按照 HJ/T 415 对微生物进行生态安全评价。4.1.5 材料与药品使用、技术实施过程中污染物排放等应符合生态环境保护的规定，不应造成二次污染。4.1.6 劳动安全和职业卫生要求应符合安全生产、职业健康等法规及标准的规定。4.2 实施流程4.2.1 原位强化微生物修复铬污染土壤的实施流程见图 1。图 1 原位强化微生物修复铬污染土壤的实施流程T/ACEF063202334.2.2 铬污染土壤原位强化微生物修复宜符合以下规定：a）功能菌的选择和培养应根据铬污染土壤的具体状况确定；铬还原功能菌类型根据其来源划分为土著菌和工程菌，应按照功能菌类型选择适宜的功能菌培养方法和工艺；b）原位强化工艺设计应综合考虑铬污染土壤性质与污染状况；强化微生物修复技术根据所用强化的材料划分为协同微生物强化、包埋材料强化、生物刺激剂强化、电子供体型矿物材料强化；强化工艺设计宜包括强化材料的制备/选择、强化材料的施加；c）工程实施宜包括土壤预处理、管道铺设、配套设施安装、强化工程实施、微生物喷淋/渗灌等；d）监测与效果评估需定期对修复过程进行取样监测，评估修复是否达到修复终点值。若达到修复终点值，则根据现场情况开展长期监测；若未达到修复终点值，则需采用局部重点修复的方式继续修复。5功能菌的选择和培养5.1 功能菌的选择5.1.1 铬还原功能菌可分为土著菌或工程菌，包括脱硫弧菌、微球菌、芽胞杆菌、硫杆菌、假单胞菌等。5.1.2 铬还原功能菌的选择宜符合以下规定：a）对于生态敏感、脆弱区，宜采用土著菌修复；b）对于微生物群落结构简单、土著菌筛选难度大的地区，宜采用具有铬还原功能的工程菌修复；c）对于六价铬污染超出土著菌耐受度的地区，可采用土著菌和工程菌联合修复。5.2 功能菌的培养5.2.1 土著菌培养应包括采样、富集、筛选、分离、纯化、驯化、扩大培养等过程，工程菌培养包括驯化、扩大培养等过程。扩大培养过程宜参照 HG/T 20719 执行，扩大培养至对数生长期后使用。5.2.2 扩大培养所用培养基宜符合经济高效的原则，铬还原功能菌培养基成分应不具备氧化六价铬的功能。6原位强化工艺设计6.1 强化技术选择6.1.1 复合重金属污染或湿法解毒后或轻微铬污染（六价铬含量6.010-4cm/s）导致微生物不易附着或轻度铬污染（57 mg/kg 六价铬含量285 mg/kg）的土壤，适用于包埋材料强化铬还原功能菌修复。6.1.3 营养贫瘠或渗透性适中（6.010-5cm/s渗透系数6.010-4cm/s）或中度铬污染（285 mg/kg 六价铬含量570 mg/kg）的土壤，适用于生物刺激剂强化铬还原功能菌修复。6.1.4 渗透性差（渗透系数570 mg/kg）的土壤，适用于电子供体型矿物材料强化铬还原功能菌修复。6.2 协同微生物强化设计6.2.1 协同微生物的选择应考虑以下因素：T/ACEF06320234a）协同微生物宜为还原菌或具有固定重金属功能的微生物；b）常用协同微生物可选用硫酸盐还原菌、铁还原菌单一菌群或混合菌。硫酸盐还原菌、铁还原菌可用于 Fe3+含量高或含有其他重金属阳离子（如镉、铅、锌）的铬污染土壤。6.2.2 协同微生物的施加应考虑以下因素：a）协同微生物的工艺参数可依据 HG/T 20719 确定；b）若协同微生物与铬还原功能菌的培养基、生长环境相同，宜同时培养和施加协同微生物和铬还原功能菌；c）若协同微生物与铬还原功能菌的生长环境和/或培养基不同，宜采用不同管道系统不同时期输送菌液。6.3 包埋材料强化设计6.3.1 包埋材料制备应考虑以下因素：a）根据铬还原功能菌生长的需求选择包埋原材料，宜选择提供物理支撑和/或微生物营养源的物质。常用包埋原材料可选用海藻酸钠、聚乙烯醇、糯米、骨胶等；b）为了包埋材料易于成型，包埋原材料溶于水的质量比例宜为 5%10%；c）加入到包埋体系中的铬还原功能菌浓度宜处于对数生长期且掺加体积比例宜为 10%50%；d）包埋材料制备成型的形状可为球形或胶囊状，成型后包埋材料置于稳定液中，增强包埋材料的稳定性。常用稳定液可选用饱和硼酸、5%10%氯化钙等，稳定时长宜在 24 h 以上；e）宜根据土壤颗粒组成、六价铬还原效果、修复成本经济性等确定包埋材料的颗粒大小。6.3.2 包埋材料的施加应考虑以下因素：a）宜根据土壤中六价铬的含量、包埋材料强化微生物修复性能、修复周期等计算包埋材料的用量，可根据阶段的修复效果调整用量；b）宜根据土壤铬污染所需修复深度，采用表面铺设或搅拌混合的方式施入包埋材料。6.4 生物刺激剂强化设计6.4.1 生物刺激剂的选择应考虑以下因素：a）生物刺激剂可为固体或液体。常用生物刺激剂可选用氮源型刺激剂（如尿素、豆粕粉）、碳源型刺激剂（如甘蔗渣、乳酸钠）、离子型刺激剂（如钙离子）等；b）生物刺激剂宜能显著刺激铬还原功能菌生长且为铬还原功能菌成为优势菌种提供营养或电子供体的物质；c）宜考虑生物刺激剂对土壤基本性质、植物生长、生态系统平衡的改变情况，排除对土壤性质改变较大的生物刺激剂。6.4.2 生物刺激剂的施加应考虑以下因素：a）生物刺激剂的工艺参数包括但不限于：刺激剂原材料的配比和刺激剂的用量；b）液体生物刺激剂的喷淋/渗灌宜与铬还原功能菌的喷淋/渗灌保持一致，宜考虑采用同管道系统同时/错时输送，节省工艺流程；T/ACEF06320235c）固体生物刺激剂宜与土壤充分混合，不断为微生物提供营养源或电子供体。6.5 电子供体型矿物材料强化设计6.5.1 电子供体型矿物材料的选择应考虑以下因素：a）电子供体型矿物材料可选用磁黄铁矿、磁铁矿等，对土壤 pH 值的影响不超过1.0；b）电子供体型矿物材料应不活化土壤中其他重金属，不会造成其他重金属污染。6.5.2 电子供体型矿物材料的施加应考虑以下因素：a）应根据强化六价铬还原效果、球磨成本经济性确定电子供体型矿物材料的粒径大小，粒径宜小于 0.15 mm；b）电子供体型矿物材料施加前宜根据粒径大小需求进行破碎、球磨。控制进球磨设备的材料粒度，对不满足进料要求的材料进行破碎或筛分；c）电子供体型矿物材料宜采用表面铺设或搅拌混合的方式施入铬污染土壤中。6.6 设备选择6.6.1 修复设备包括但不限于：土壤预处理设备（挖掘机、平整机、翻耕机）、微生物培养罐、菌液输送系统（自吸泵、管道、管道连接装置、喷头），可依据修复需求增加造粒机、搅拌装置等必要设备。6.6.2 根据微生物的好氧或厌氧生长环境确定表面喷淋或深部渗灌的施加方式选择喷淋管道或渗灌管道。7工程实施7.1 应采用土地平整和/或定期翻耕等工程措施进行土壤预处理，保持表层土壤平整和松散，土壤预处理深度依据修复深度和修复成本确定，一般不宜超过 50 cm。7.2 应根据强化材料的物理形态，将强化工程实施顺序分为管道铺设前或管道铺设后。其中，固体强化材料（包埋材料、固体生物刺激药（菌）剂、电子供体型矿物材料等）宜在管道铺设之前施加，液体强化材料（协同微生物、液体生物刺激药（菌）剂等）宜在管道铺设之后施加。7.3 宜根据喷淋管道或渗灌管道选择土壤表面平铺或深层埋入的铺设方式。7.4 管道间距宜保证微生物喷淋/渗灌范围覆盖全部修复区。7.5 在管道铺设的基础上可根据现场需求安装调控或监控等配套设施，配套设施包括自吸泵、喷头、阀门、接头、土壤参数测试传感器等。7.6 管道铺设、配套设施安装、微生物喷淋/渗灌的工程实施宜按照 HG/T 20719 执行。7.7 微生物喷淋/渗灌的周期宜根据条件优化实验确定，可结合现场监测因子实时调整。8监测与效果评估8.1 过程监测8.1.1 监测对象包括但不限于：土壤、土壤淋溶液，监测指标包括但不限于：总铬、六价铬、氧化还原电位、pH、湿度、微生物群落结构等。T/ACEF063202368.1.2 氧化还原电位、pH、湿度宜采用在线监测方式，总铬、六价铬、微生物群落结构宜现场采样后送实验室分析。8.1.3 土壤与土壤淋溶液的原位监测点位最大深度宜不小于土壤修复深度，取样深度间隔按照 HJ 25.2及相关标准执行。8.1.4 监测频次宜根据修复周期分时段取样。修复初期（污染物浓度降低 30%之前）土壤淋溶液的取样时间间隔不超过 7 天，土壤的取样时间间隔不超过 14 天；修复中期（污染物浓度降低 70%之前）土壤淋溶液的取样时间间隔不超过 14 天，土壤的取样时间间隔不超过 1 个月；修复后期（污染物浓度降低至修复终点值之前）土壤淋溶液的取样时间间隔不超过 1 个月，土壤的取样时间间隔不超过 3 个月。8.1.5 依据在线监测氧化还原电位、pH、湿度等数据，并结合土壤和土壤淋溶液总铬、六价铬浓度的变化，适时对协同微生物施加工况进行调整，确保土壤中环境参数稳定且六价铬处于持续下降或趋于稳定的趋势。8.1.6 修复过程中应对土壤微生物群落结构水平的生态毒性进行安全评价，若安全评价符合 HJ/T 415的规定，可继续进行微生物修复，若发生安全评价不符合规定的突发状况，可停止微生物施加。8.2 修复后监测与评估8.2.1 土壤修复终点值为达到修复方案中确定的修复目标值，同时符合 HJ 25.5 规定，建设用地同时符合 GB 36600。8.2.2 土壤六价铬的含量达到土壤修复终点值时，可进行土壤修复效果评估，效果评估采样点布设、布点数量等按照 HJ 25.5 执行，所有土壤六价铬含量达到修复终点值时，可判定达到修复终点。否则需采用局部重点修复的方式继续修复，直至效果评估达到修复终点值。8.2.3 修复后土壤长期监测点位的布设、评估方法与标准宜参照 HJ 25.2 和 HJ 25.5 执行，监测深度不低于修复深度，重点监测修复前铬污染程度严重区域、表层土壤扰动较大的区域、修复边界区域。8.2.4 修复后长期监测宜 12 年开展一次。