CN102463253B - 植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统 - Google Patents

植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，包含治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置，尾气处理装置，其特征在于，按照治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置以及尾气处理装置按照修复系统；治理槽用网状支撑墙支撑，植物修复浮床采样相互连接，包埋固定化微生物处理膜固定在治理槽的离槽底1.5m处，星型曝气装置和尾气处理装置通过管道连接。本发明的优点：体系设计相对简单，实施起来较为方便，对有机物污染的地下水具有高效、经济、无二次污染的特点；修复地下水范围宽，可去除的污染物种类非常广泛；可应用于城市污水和生活污水的治理。

Description

植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统
【技术领域】
本发明涉及土壤及地下水污染修复技术领域，具体地说，是一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统。
【背景技术】
地下水污染已成为一个不容忽视的环境问题。目前我国有多处土壤及浅层地下水受有机物严重污染，污染物种类复杂、浓度远远超标，甚至检测到自由相的存在，污染状况已远远超过土壤和地下水系统自然衰减修复的能力。在土壤和地下水三大类污染中，有机污染已超过重金属污染和放射性污染，成为当前地下水污染的主要形式，其中地下水中有机氯代烯烃类的污染和修复问题已经成为当前的研究热点。各级政府和科研机构已经采取了多种措施修复有机物污染土壤和地下水环境，其中以生物法和物理化学法为主。
生物修复技术是最具前景的污染场地修复方法，生物修复是利用生物的代谢活动减少现场环境中有毒有害物质的技术。其主要是利用生物并通过措施为生物的生长和繁殖提供必需的条件，加速污染物的修复效率。物理化学法应用较多，其中空气吹脱法和活性炭吸附法是目前用于修复TCE最有效、研究最多的两种物理修复技术，但物理修复技术仅仅是将TCE转移，而没有从根本上将TCE无害化。化学法化学法修复TCE主要从两个方面来进行：金属还原法及氧化法。目前有较多的化学修复技术用于原位修复。金属还原常采用Fe进行研究，通过上述化学修复技术可知，化学方法在条件适宜的情况下对TCE的处理率是比较高，但是处理成本相对高，对反应条件控制也有一定的要求。
实践当中发现采用单一修复方法往往不能快速、有效地控制土壤、地下水环境中有机物污染的扩散迁移，相反会导致环境污染加剧、治理难度增大，不仅威胁周边饮用水安全、增加企业的用水成本，而且可能会导致居民慢性中毒甚至急性中毒事件的发生。当前的研究热点是将生物法和传统的物理化学方法相结合，形成完善的修复方法体系，使其能够更好的适应于目前我国土壤和地下水有机物污染的修复治理现状。
本方法同时将植物蒸腾，微生物降解，吹脱挥发，污染羽阻断和尾气活性炭吸收三元催化降解技术联合使用，可以高效彻底降解土壤和地下水中的有机物污染物，不会造成二次污染。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，包含治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置，尾气处理装置，其特征在于，按照治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置以及尾气处理装置按照修复系统；治理槽用网状支撑墙支撑，植物修复浮床采样相互连接，包埋固定化微生物处理膜固定在治理槽的离槽底1.5m处，星型曝气装置和尾气处理装置通过管道连接；
所述的治理槽为2*2*4m的治理区，在距地面2m处淤泥质粉土层设置网状支撑墙起支撑槽体作用同时可以保证地下水渗出；
所述的植物浮床为浮床由多个独立浮体相互连接而成，浮体上分布有浮力系统和栽植孔，栽植篮装在栽植孔中；
所述的包埋固定化微生物处理膜为在水中放有用包埋法固定的微生物膜，9条生物膜放于1.5*1.5*1m的网状箱中；
所述的星形曝气装置，在治理区底部安放直径为0.07m，各支长为0.09m的星形曝气装置；
所述的尾气处理装置的倒扣漏斗形气体收集器采用有机玻璃等半透明防腐蚀材料制成，内侧装有日光灯中间排气管直径为0.2m，排气孔处装有排气扇，左侧设置直径为0.2m的取样口，右侧设置直径为0.07m的进气口；倒扣漏斗气体收集器顶部的日光灯管加强植物的蒸腾作用将污染物释放到形气体收集器中，为包括干燥器和催化氧化器，干燥器采用无机干燥材料，催化氧化器采用三元催化方式。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明借鉴污水处理微生物-植物联合治理技术，根据地下水污染具体情况构建了原位修复有机物污染地下水的修复系统；
(2)本发明的体系设计相对简单，实施起来较为方便，对有机物污染的地下水具有高效、经济、无二次污染的特点；
(3)本发明修复地下水范围宽，可修复的污染物种类非常广泛，如石油烃，多环芳烃，氯代烃等常见地下水挥发性有机污染物；
(4)本发明并不只局限于对地下水的治理，也可以应用于城市污水和生活污水的治理。
【附图说明】
图1植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统平面示意图；
图2浮床俯视图；
图3浮床剖面图；
图4曝气装置俯视图；
附图中的标号分别为：1、三元催化装置，2、排气扇，3、日光灯管，4、取样口，5、进气口，6、土壤砂质层，7、栽植植物，8、土壤粘土层，9、浮体，10、地下水；11、网状支撑墙，12、污染物，13、包埋法生物膜处理系统，14、地下水方向，15、星形曝气装置，16、土壤粉质粘土层。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统的具体实施方式。
实施例1
请参见附图1-4，植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，包含治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置，尾气处理装置，其特征在于，按照治理漕，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置以及尾气处理装置按照修复系统；治理槽用网状支撑墙支撑，植物修复浮床采样相与连接，包埋固定化微生物处理膜固定在治理槽的离槽底1.5m处，星型曝气装置和尾气处理装置通过管道连接；
所述的治理槽为2*2*4m的治理区，在距地面2m处淤泥质粉土层设置网状支撑墙11，起支撑槽体作用同时可以保证地下水10渗出，其地下水方向14的流向为指向污染物12；
所述的植物浮床为浮床由多个独立浮体9相互连接而成，浮体上分布有浮力系统和栽植孔，栽植篮装在栽植孔中，其设有栽植植物7；
所述的包埋固定化微生物处理膜13为在水中放有用包埋法固定的微生物膜，9条生物膜放于1.5*1.5*1m的网状箱中；
所述的星形曝气装置15，在治理区底部安放直径为0.07m，各支长为0.09m的星形曝气装置；
所述的尾气处理装置的倒扣漏斗形气体收集器采用有机玻璃等半透明防腐蚀材料制成，内侧装有日光灯中间排气管直径为0.2m，排气孔处装有排气扇2，左侧设置直径为0.2m的取样口4，右侧设置直径为0.07m的进气口5；倒扣漏斗气体收集器顶部的日光灯管3加强植物的蒸腾作用将污染物12释放到形气体收集器中，为包括干燥器和催化氧化器，干燥器采用无机干燥材料，催化氧化器采用三元催化方式，其为三元催化装置1；在污染物12的上端设有土壤粘土层8，在土壤粘土层8的上端设有土壤砂质层6，在污染物的下端设有土壤粉质粘土层16。
实验中设定高浓度TCE(200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、1000mg/L)对杨树进行毒性作用，发现TCE浓度为200mg/L时，对杨树的生长没有抑制作用；当TCE的浓度增大时，对杨树的生长有一定的抑制作用，叶片完全枯黄；在该浓度范围内，体系的质量基本没有减少，蒸腾作用不显著；采用室内模拟的方法，设计了植物蒸腾装置，在此装置上进行瓶装实验，研究单棵杨树对水溶液中不同浓度TCE(0mg/L、10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L)的修复效果，测得当水溶液中TCE浓度为25mg/L时，NRT值大于1，蒸腾作用较强；实验得到的TSCF值大于理论值，表明TCE能快速被植物根部吸收，通过叶片而蒸发至气室中；瓶装实验表明杨树修复TCE是可行的。；在瓶装装置中加入土壤层，进一步模拟地下水，从5d后水溶液中TCE的减少量和气室中TCE的增加量，得到结论：在TCE浓度为10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L的各体系中，杨树的修复效果均较强。
实验中，选用受TCE污染较为严重的土壤作为菌种来源，以葡萄糖为共代谢基质，驯化筛选出降解TCE的混合菌，对混合菌进行观察，考察其生理生化指标，对其鉴定、分类，发现其革兰氏染色呈阴性、无芽孢、短杆状。采用分子生物学技术对其进行菌种鉴定，得到混合菌的16S rDNA序列，经blast比对，运用primer及MEGA软件构建系统发育树。根据进化树及其生理生化指标，最终将混合菌归类于Acinetobacter属。以葡萄糖为共代谢基质，在TCE浓度为50mg/L，葡萄糖浓度为150mg/L时，研究了不同环境因素对混合菌降解TCE效果的影响。实验结果表明，30℃、pH7、摇床转速180rpm时，混合菌48h对TCE的降解效果最佳，其降解率可达68.1％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，其特征在于，包含治理槽，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置，尾气处理装置；按照治理槽，植物修复浮床，包埋固定化微生物处理膜，星型曝气装置以及尾气处理装置安装修复系统；治理槽用网状支撑墙支撑，植物修复浮床采取相互连接，包埋固定化微生物处理膜固定在治理槽的离槽底1.5 m处，星型曝气装置和尾气处理装置通过管道连接；
所述的包埋固定化微生物处理膜为在水中放有用包埋法固定的微生物膜，9条微生物膜放于1.5*1.5*1 m的网状箱中；
所述的尾气处理装置的倒扣漏斗形气体收集器采用有机玻璃半透明防腐蚀材料制成，内侧装有日光灯，中间排气管直径为0.2 m，排气孔处装有排气扇，左侧设置直径为0.2 m的取样口，右侧设置直径为0.07 m的进气口。
2.如权利要求1所述的植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，其特征在于，所述的治理槽为2*2*4 m的治理区，在距地面2 m处淤泥质粉土层设置网状支撑墙。
3. 如权利要求1所述的植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，其特征在于，所述的植物浮床，其由多个独立浮体相互连接而成，浮体上分布有浮力系统和栽植孔，栽植篮装在栽植孔中。
4. 如权利要求1所述的植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，其特征在于，所述的星型曝气装置，在治理区底部安放直径为0.07 m，各支长为0.09 m的星形曝气装置。
5. 如权利要求1所述的植物微生物联合修复土壤及浅层地下水有机污染物系统，其特征在于，所述的尾气处理装置为包括干燥器和催化氧化器，干燥器采用无机干燥材料，催化氧化器采用三元催化方式。
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