CN104624622A

CN104624622A - 一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法

Info

Publication number: CN104624622A
Application number: CN201410850249.1A
Authority: CN
Inventors: 李凤梅; 郭书海; 杨雪莲; 吴波; 梁玉海
Original assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Current assignee: Institute of Applied Ecology of CAS
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-05-20

Abstract

本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法。制剂为10-20％增溶剂、40-60％电解质，余量为水；所述的增溶剂为Triton X-100、β-环糊精、Brij35中的一种或几种。本发明修复制剂不仅能够提高污染物与微生物的接触效率，而且能够保持土壤pH不变、提高土壤电流强度和提供充足营养盐给微生物，使电动修复效率提高30％以上。

Description

一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存、发展的根本，也是人类生态环境的重要组成部分。随着人类对化学品的依赖程度越来越高,有机物质对环境的污染也越来越严重。土壤中有机污染物主要包括挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物。我国土壤有机污染物的主要种类包括：石油烃类污染物、多环芳烃、卤代烃类污染物、农药类污染物、多氯联苯等有机污染物。土壤有机污染物可直接被人体摄入，甚至可能在体内积累，影响人体生化和生理反应，从而影响新陈代谢、发育和生殖功能，还可能影响人的智力发育水平，破坏神经系统和内分泌系统。

目前，土壤有机污染物的修复技术主要有化学修复、物理修复、生物修复、电动修复、化学与生物相结合的修复技术等。电动-微生物修复技术是近年来发展起来的一种新型有机污染土壤原位修复技术，由于其修复效率高、成本低，对土壤性质和生态破坏较小，因此受到广大研究者的关注。其基本原理是利用电场产生的各种电动效应增强地下环境中污染物的生物可利用性；或将各种添加物如活性微生物、营养物和电子受体等输送至污染区或生物活性区；或利用电流热效应和电极反应为地下生物转化过程提供适宜的温度、pH和氧化还原条件；或通过电化学反应直接矿化有机物。

但是在电动-微生物修复过程中，也存在一些问题：(1)有机类污染物的溶解度低、吸附能力强，受电场作用直接影响较小，不容易与微生物接触；(2)土壤pH易发生剧烈变化，形成酸性迁移带和碱性迁移带，影响微生物的活性；(3)地下污染区往往缺乏微生物代谢活动需要氮、磷等营养物；(4)由于电化学反应导致土壤水分降低及离子浓度减少、电流强度降低。因此，为了进一步提高电动微生物的修复效率，在修复过程中加入表面活性剂、含有氮磷营养物质的电解质及控制电场的运行方式，不仅能够提高污染物与微生物的接触效率、提供充足的营养盐给微生物，而且能够保持土壤pH不变和提高土壤电流强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂，制剂为10-20％增溶剂、40-60％电解质，余量为水；所述的增溶剂为Triton X-100、β-环糊精、Brij35中的一种或几种。

所述增溶剂为Triton X-100、β-环糊精和Brij35，添加量分别为Triton X-100占增溶剂质量的5％、β-环糊精占增溶剂质量的75％和、Brij35占增溶剂质量的20％。

所述电解质为K₂HPO₄、KH₂PO₄、NH₄NO₃溶液中的一种或几种。

一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂的使用方法，将修复制剂均匀的加入待修复土壤中，增溶剂的量为污染土壤质量的0.1-0.5％，加入电解质后土壤中C：N：P＝100：10-15：1-5，通过补加水的方式保持混合土壤的含水量为25％。

将所述混合修复制剂的待处理污染土壤装入电动修复土壤室中，密闭条件下施加恒压直流电源，对污染土壤进行修复。

其中，在土壤两端插入不锈钢电极，用导线将电极连接到恒压直流电源，并接入电流表组成电路，通直流电场进行修复，土壤室加盖密封；

所述施加恒压直流电源对待处理污染土壤进行修复时定期监测土壤中有机碳、总N和总P含量，根据数值补加修复制剂使待处理污染土壤中C：N：P满足100：10-15：1-5。

所述直流电场强度为1.0-1.5V/cm，电场采用极性切换的运行方式，电极极性切换间隔时间5-10min。

本发明所具有的优点：

(1)本发明所用的增溶剂有助于有机污染物从土壤颗粒上解吸，从而提高污染物与微生物的接触几率。

(2)本发明所用的电解质不仅可以提高土壤电流强度，而且可为微生物提供氮磷等营养物质。

(3)本发明所用的增溶剂和电解质对环境影响小，避免了化学试剂对土壤的污染，而且成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电动-微生物修复装置图。

图2为本发明实施例提供的土壤中石油烃去除率变化图。

图3为本发明实施例提供的土壤中多环芳烃去除率变化图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例所用的电动-微生物修复装置如图1。图中(1)表示直流电源(恒压)，(2)继电器，(3)转换器，(4)电极，(5)土壤室，(6)电流表。

实施例1

实施例中石油污染土壤采自辽河油田，去除杂质后风干，研磨过20目筛备用。土壤含油率为3.54％，有机碳含量为5.91％、总氮0.15％，总磷0.047％。

本实施例设置2个处理，其中：处理1作为对照，在处理前和处理过程中不添加修复制剂；处理2在实验前添加修复制剂，并在处理过程中根据土壤中C、N、P比值的变化，进行修复制剂的补加。

处理1是将污染土壤直接装入土壤室，加水使土壤湿度为25％。

处理2首先将污染土壤与修复制剂混合，使每千克土壤中修复制剂添加量为25g(增溶剂占20％、电解质占52.7％、水分占27.3％)，25g修复制剂中含0.25g Triton X-100、3.75gβ-环糊精、1.0g Brij35、0.40g K₂HPO₄、0.21gKH₂PO₄和12.57g NH₄NO₃；同时修复制剂加入到土壤后，其中增溶剂占污染土壤质量的0.5％，土壤中C：N：P达到100：15：2，补水使土壤湿度为25％。

处理1和处理2均接种石油烃降解菌和施加直流电场，接种量为8.2×10⁸cfu/g干土，电场强度为1.5V/cm，采用电极极性切换的运行方式，极性切换时间间隔为5min。每5天采样1次，跟踪监测土壤中石油烃、有机碳、总氮、总磷和湿地的变化，根据土壤中C、N、P、湿地变化适时补充修复制剂和水分，保证土壤中增溶剂量为污染土壤质量的0.5％、土壤中C：N：P达到100：15：2、土壤湿度为25％。

由测定结果(图2)可以看出，处理2土壤中石油烃去除率显著提高，50d时较处理1的去除率提高38.7％，说明本发明修复制剂可以有效提高有机污染土壤的电动-微生物修复效率。

实施例2

实施例中污染土壤采自本溪钢铁公司附近，去除杂质后风干，研磨过20目筛备用。土壤16种优先控制多环芳烃总含量为215.0mg/kg，有机碳含量为1.77％、总氮0.09％，总磷0.04％。

本实施例设置2个处理，具体处理方式同实施例1。

处理1是将污染土壤直接装入土壤室，加水使土壤湿度为25％。处理2首先将污染土壤与修复制剂混合，使每千克土壤中修复制剂添加量为10g(增溶剂占10％、电解质占57.1％、水分占32.9％)，10g修复制剂中含0.05g Triton X-100、0.75gβ-环糊精、0.2g Brij35、0.49g K₂HPO₄、0.19g KH₂PO₄和5.03g NH₄NO₃；同时修复制剂加入到土壤后，其中增溶剂污染土壤质量的0.1％，土壤中C：N：P达到100：15：3，补水使土壤湿度为25％。

处理1和处理2均接种多环芳烃降解菌和施加直流电场，接种量为6.5×10⁸cfu/g干土，电场强度为1.0V/cm，采用电极极性切换的运行方式，极性切换时间间隔为10min。每7天采样1次，跟踪监测土壤中16种多环芳烃、有机碳、总氮、总磷和湿度的变化，根据土壤中C、N、P和湿地变化适时补充修复制剂和水分，保证土壤中增溶剂为污染土壤质量的0.1％、土壤中C：N：P达到100：15：3、土壤湿度为25％。

由测定结果(图3)可以看出，处理2土壤中多环芳烃的去除率显著提高，70d时较处理1的去除率提高29.0％，说明本发明修复制剂可以有效提高有机污染土壤的电动-微生物修复效率。

Claims

1.一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂，其特征在于：制剂为10-20％增溶剂、40-60％电解质，余量为水；所述的增溶剂为TritonX-100、β-环糊精、Brij35中的一种或几种。

2.按权利要求1所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂，其特征在于：所述增溶剂为Triton X-100、β-环糊精和Brij35，添加量分别为Triton X-100占增溶剂质量的5％、β-环糊精占增溶剂质量的75％和、Brij35占增溶剂质量的20％。

3.按权利要求1所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂，其特征在于：所述电解质为K₂HPO₄、KH₂PO₄、NH₄NO₃溶液中的一种或几种。

4.一种权利要求1所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂的使用方法，其特征在于：将修复制剂均匀的加入待修复土壤中，增溶剂的量为污染土壤质量的0.1-0.5％，加入电解质后土壤中C：N：P＝100：10-15：1-5，通过补加水的方式保持混合土壤的含水量为25％。

5.按权利要求4所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂的使用方法，其特征在于：

6.按权利要求5所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂的使用方法，其特征在于：

7.按权利要求4所述的提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂的使用方法，其特征在于：所述直流电场强度为1.0-1.5V/cm，电场采用极性切换的运行方式，电极极性切换间隔时间5-10min。