CN102701642A - 原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质及制备方法。是以聚乙烯醇作为包埋固定化优势降解菌的载体，以磷酸盐作为聚乙烯醇凝胶化的交联剂，以草炭土作为磷酸化聚乙烯醇的添加剂。根据可渗透反应墙的渗透系数要求，装填介质成品与不同粒径的沙子混合后装填到反应墙中。该生物可渗透反应墙装填介质将目标污染物的优势降解菌包埋固定在其内，避免优势降解菌的流失，提高其抗冲击能力；同时为优势降解菌的代谢繁殖提供营养物质，从而，在建造生物可渗透反应墙时不必另设营养物质供给系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种修复受污染地下水，尤其是原位修复受污染地下水污染的生物可渗透反应墙装填介质及其制备方法。
背景技术
可渗透反应墙技术是上个世纪90年代发展起来的一项新兴地下水污染治理技术，具有投资少、扰动小、对污染物可以长期治理等优点，近年来得到迅速发展。生物可渗透反应墙是指在污染源的下游修建可渗透反应墙，并设置电子受体和营养物供给系统，激活土著微生物或在反应区中接种目标污染物的优势降解菌，形成的具有生物活性的反应墙。当污染地下水流经反应墙时，地下水中的污染物会被反应墙中的微生物所降解。
对生物可渗透反应墙的研究主要集中在发达国家，而我国的研究仅处于起步阶段。生物可渗透反应墙中多采用植物碎屑、石英砂、草炭土、活性炭、土壤等天然材料作为装填介质，微生物的投加方式多为一次性投加降解菌或一次性吸附固定优势降解菌，菌体易于流失，抗冲击能力差，不利于长期修复。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种原位修复受污染地下水的生物可渗透反应墙装填介质；
本发明的另一目的是提供一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的制备方法；
本发明的再一目的是提供一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
(1)装填介质的制备
原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质，是以聚乙烯醇作为包埋固定化优势降解菌的载体，以磷酸盐作为聚乙烯醇凝胶化的交联剂，以草炭土作为磷酸化聚乙烯醇的添加剂。
原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的制备方法，包括以下顺序和步骤：
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60(v/v)制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的目标污染物的优势降解菌，混匀后倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25 mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
草炭土粒径为0.18-0.83mm，PVA溶液的浓度为10％(m/v)。
(2)装填介质的应用
根据可渗透反应墙的渗透系数要求，装填介质成品与0.25mm-5mm粒径的沙子混合，装填介质成品∶砂子＝1∶0-4v/v。
有益效果：该装填介质能稳定地向水中释放C源和P源，不需为可渗透反应墙设置营养物供给系统。305g该装填介质，在水流速为14.19cm/d、温度为12℃的条件下，COD释放量为85-200mg/L，H2PO4 -释放量渐趋近于2mg/L，如图2、图3所示。
可根据污染场地的实际情况，包埋目标污染物的优势降解菌，将装填介质成品与不同粒径的砂子按照不同比例混合，从而调整C源、P源的释放量及可渗透反应墙的渗透系数，制成满足污染场地实际需要的可渗透反应墙的。
生物可渗透反应墙装填介质是质将目标污染物的优势降解菌包埋固定在其内，避免优势降解菌的流失，提高其抗冲击能力；同时为优势降解菌的代谢繁殖提供营养物质，从而，在建造生物可渗透反应墙时不必另设营养物质供给系统。
附图说明
图1是原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质实验装置结构图。图2是装填介质成品释放C源情况图。
图3是装填介质成品释放P源情况图。
图4是按装填介质成品的体积比为100％的比例装填的可渗透反应墙中水流速及出水中阿特拉津浓度变化图。
图5是按装填介质成品的体积比为100％的比例装填的可渗透反应墙出水全扫描图。
图6是按装填介质成品的体积比为50％的比例装填的可渗透反应墙中水流速及出水中阿特拉津浓度变化图。
图7是采用注入发投加目标污染物优势降解菌、以砂子为介质装填的可渗透反应墙中水流速及出水中阿特拉津浓度变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的制备方法，包括以下顺序和步骤：
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60(v/v)制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的目标污染物的优势降解菌，混匀后 倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
草炭土粒径为0.18-0.83mm，PVA溶液的浓度为10％m/v。
根据可渗透反应墙的渗透系数要求，装填介质成品与0.25mm-5mm粒径的沙子混合，装填介质成品∶砂子＝1∶0-4v/v。
实施例1
以受除草剂阿特拉津污染的地下水为生物可渗透反应墙装填介质原位修复对象，
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60(v/v)制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4，混匀后倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
根据可渗透反应墙的渗透系数为101.88m/d，以装填介质成品为介质装填可渗透反应墙，修复阿特拉津污染地下水。
从图3可以看出，1-5d，水流速为4.39-7.64cm/d，阿特拉津去除率达到95％以上；6-9d，水流速为11.19-14.56cm/d，阿特拉津去除率达到90％以上；10-13d，地下水流为17cm/d左右，阿特拉津去除率在96％以上；14-22d，水流速增加到17.15-23.44cm/d，阿特拉津去除率在90％以上；23-30d，流速由23.44cm/d逐渐增加到30.96cm/d，阿特拉津去除率降到75％，但在第30d时，由于微生物的生长繁殖，即达到了90％。
出水全扫描结果如图5和表1所示，在可渗透反应墙出水中仅检测到西玛津、阿特拉津和扑灭津，这三种物质均来源于实验中所用的工业级阿特拉津，未检测到装填介质向水中释放其它有机物质，因此，该装填介质应用于地下水污染原位修复时不会造成二次污染。
表1可渗透反应墙出水有机物全扫描检出物质
实施例2
以受除草剂阿特拉津污染的地下水为生物可渗透反应墙装填介质原位修复对象，
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60(v/v)制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4，混匀后倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
根据可渗透反应墙的渗透系数为89.92m/d，将装填介质成品与0.4-2mm粒径的砂子按体积1∶1的比例混合，装填到可渗透反应墙中，修复阿特拉津污染地下水。
由图6可看出，第1-3天，水流速为28.64-28.82cm/d，由于草炭土和PVA的吸附作用，出水中阿特拉津去除率即达到85％以上；第4-16天，水流速为4.49-14.52cm/d，出水中阿特拉津去除率在80％-90％之间；第17-28天，水流速由15.27cm/d逐渐增加到25.99cm/d，稳定运行后，出水中阿特拉津去除率达到80％以上。
实施例3
以受除草剂阿特拉津污染的地下水为生物可渗透反应墙装填介质原位修复对象，
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60(v/v)制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4，混匀后倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
根据可渗透反应墙的渗透系数为82.74m/d，将装填介质与0.4-2.0mm粒径 的砂子按体积1∶4的比例混合，装填到可渗透反应墙中，修复阿特拉津污染地下水。
图7是采用注入发投加目标污染物优势降解菌、以砂子为介质装填的可渗透反应墙中水流速及出水中阿特拉津浓度变化图。从图7可以看出，第1-2天，水流速为18.59cm/d，第1天，出水中未检出阿特拉津，第2天，出水中阿特拉津去除率降至28.54％；第3-11天，水流速为3.73-16.91cm/d，出水中阿特拉津去除率为5.36-21.91％；12-18d，水流速为19.86-28.28cm/d，出水中阿特拉津去除率小于5％。由此可见，由于菌体的流失及营养物质的缺乏，以砂子为装填介质的可渗透反应墙修复阿特拉津污染地下水的效果差。而本发明所提供的装填介质，在不设置营养物质供给系统的情况下，能够长期稳定的修复阿特拉津污染地下水。
Claims (4)
1.一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质，其特征在于：是以聚乙烯醇作为包埋固定化优势降解菌的载体，以磷酸盐作为聚乙烯醇凝胶化的交联剂，以草炭土作为磷酸化聚乙烯醇的添加剂。
2.一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的制备方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：
a、按体积比草炭土∶PVA＝40∶60v/v制成混合物；
b、按1L该混合物中加入1g离心收集的目标污染物的优势降解菌，混匀后倒入大容器，使其厚度为5mm；
c、然后在其上覆盖一层5mm厚的磷酸盐溶液，该磷酸盐溶液中含有1.25mol/L NaH2PO4和1.25mol/L Na2HPO4；
d、于30℃反应24h制成装填介质；
e、将制得的装填介质切成5mm×5mm的小块即为装填介质成品。
3.按照权利要求2所述的原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的制备方法，其特征在于：草炭土粒径为0.18-0.83mm，PVA溶液浓度为10％m/v。
4.一种原位修复地下水的生物可渗透反应墙装填介质的应用，其特征在于：根据可渗透反应墙的渗透系数要求，装填介质成品与0.25mm-5mm粒径的沙子混合，装填介质成品∶砂子＝1∶0-4v/v。
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