CN106216378A - 一种汞污染的土壤改良装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汞污染的土壤改良装置，包括汞污染处理井、固定化微生物球、磁场发生装置、水泵和喷水管，所述汞污染处理井从外到内依次为砂石层、人工基质层、固定化微生物层和透水层，所述人工基质层是由硫粉与石灰石组成，所述磁场发生装置包括螺旋线圈、变压器和电源，所述螺旋线圈缠绕在固定化微生物层的外围，螺旋线圈与变压器电联，变压器与电源电联，所述透水层是由PVA/PEI‑T纳米纤维膜组成，在透水层中间设有水井，所述水井内连接有抽水管，所述抽水管连接水泵，所述水泵连接有喷水管，所述喷水管均匀分布在土壤表面。本发明不仅能够去除土壤中的汞，而且实现了水的循环使用。

Description

一种汞污染的土壤改良装置
技术领域
本发明涉及土壤改良领域，特别是一种汞污染的土壤改良装置。
背景技术
自 20 世纪 50 年代在日本熊本县发现首例甲基汞中毒事件以来，不同研究领域的学者都对汞污染问题给予了高度关注。土壤中汞的来源主要有三个方面:1) 汞的天然释放 , 包括火山与地热活动，土壤、自然水体及植物表面的蒸腾作用，森林火灾和岩石风化等。这种自然因素引起的汞污染通常占汞排放总量的1/4。2)人为污染,主要来自于污水灌溉、汞冶炼厂和汞制剂厂(氯碱工业、电器、仪表)的排放；农用耕作中不合理施用含汞的肥料和农药等。3) 干湿沉降，大气中含汞废气沉降到土壤，也是土壤汞的一个重要来源。Hg的生物毒性较显著，其重金属离子在质量浓度为 0.001~0.01mg/L 时就会产生毒性。
美国泛美波多黎各大学一个生物工程研究团队向一种埃希氏大肠杆菌内注入两种“亲汞”基因。这种转基因大肠杆菌对汞的处理具有非常好的效果。
目前，将微生物固定化技术得到国内外广泛的关注，如专利号为：200910056687.X专利说明书中介绍了一种固定化微生物的制备方法，固定化微生物主要特征是微生物固定成一种固态，放在污水中具有固定的形状，且微生物不丧失活性，具有良好的污水处理效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汞污染的土壤改良装置，将固定化微生物运用到土壤改良中。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汞污染的土壤改良装置，包括汞污染处理井、固定化微生物球、磁场发生装置、水泵和喷水管，所述汞污染处理井从外到内依次为砂石层、人工基质层、固定化微生物层和透水层，所述人工基质层是由硫粉与石灰石组成，所述固定化微生物层内投放有固定化微生物球，所述固定化微生物球是由活性污泥、活性炭与金属镍制成，活性污泥、活性炭与金属镍按照2:2:1的比例通过化学药剂充分混合，再将活性污泥、活性炭与金属镍的混合物通过模具制成球状，然后风干，再将风干后的球状混合物置于磁场之中，筛选出内部含有金属镍的球状混合物即得所述固定化微生物球，所述活性污泥内主要含有转基因大肠杆菌，所述透水层是由PVA/PEI-T 纳米纤维膜组成，在透水层中间设有水井，所述水井内连接有抽水管，所述抽水管连接水泵，所述水泵连接有喷水管，所述喷水管均匀分布在土壤表面；
所述磁场发生装置包括螺旋线圈、变压器和电源，所述螺旋线圈缠绕在固定化微生物层的外围，螺旋线圈与变压器电联，变压器与电源电联，所述电源通过变压器控制螺旋线圈的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在固定化微生物层中形成了一个磁场，磁场作用于固定化微生物层内，使固定化微生物球悬浮并与固定化微生物层中污水充分混合。
优选的，所述固定化微生物层内设置有污泥回收管，所述污泥回收管用于收集固定化微生物球和悬浮污泥，然后将回收的固定化微生物球分解得到金属镍，再将回收的悬浮污泥和金属镍通过化学试剂再重新制成固定化微生物球，然后定期将制成的固定化微生物球投入固定化微生物层内，所述污泥回收管通过泵将固定化微生物球吸出，实现固定化微生物球的回收利用。
优选的，所述汞污染处理井的底下周围设有多条集水渠，所述集水渠的水流向汞污染处理井，所述集水渠是由透水砖围成。
优选的，所述固定化微生物球的直径为11-13mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：汞污染处理井从外到内依次为砂石层、人工基质层、固定化微生物层和透水层，所述人工基质层是由硫粉与石灰石组成，固定化微生物层内投放有固定化微生物球，所述固定化微生物球是由活性污泥、活性炭与金属镍制成，活性污泥、活性炭与金属镍按照2:2:1的比例通过化学药剂充分混合，再将活性污泥、活性炭与金属镍的混合物通过模具制成球状，然后风干，再将风干后的球状混合物置于磁场之中，筛选出内部含有金属镍的球状混合物即得所述固定化微生物球，金属镍具有较大的比重，因此固定化微生物球具有较好的沉降性能，而活性炭具有良好的吸附性能，透水层是由PVA/PEI-T 纳米纤维膜组成，硫粉在常温下与汞反应，生成硫化汞，硫化汞通过固定化微生物球中转基因大肠杆菌吞噬和活性炭的吸附，降低了水中汞的含量，而PVA/PEI-T 纳米纤维膜能够进一步吸附水中的汞离子，这样汞经过硫化-吸附-再吸附；通过汞污染处理井净化后的水通过水泵和喷水管喷淋到土壤中，将土壤中的汞通过水带入集水渠，集水渠中的水再经过汞污染处理井净化，固定化微生物球和PVA/PEI-T 纳米纤维膜定期更换，这样不仅能够去除土壤中的汞，而且实现了水的循环使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为固定化微生物层与磁场发生装置结构图。
图中： 1、砂石层，2、人工基质层，3、固定化微生物层，4、透水层，5、水井，6、固定化微生物球，7、电源，8、变压器，9、磁场发生装置，10、螺旋线圈，11、抽水管,12、水泵，13、喷水管，14、集水渠，15、汞污染处理井,16、污泥回收管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，请参阅图，本发明提供一种技术方案：一种汞污染的土壤改良装置，包括汞污染处理井15、固定化微生物球6、磁场发生装置9、水泵12和喷水管13，汞污染处理井15从外到内依次为砂石层1、人工基质层2、固定化微生物层3和透水层4，人工基质层2是由硫粉与石灰石组成，固定化微生物层3内投放有固定化微生物球6，固定化微生物球6是由活性污泥、活性炭与金属镍制成，活性污泥、活性炭与金属镍按照2:2:1的比例通过化学药剂充分混合，再将活性污泥、活性炭与金属镍的混合物通过模具制成球状，然后风干，再将风干后的球状混合物置于磁场之中，筛选出内部含有金属镍的球状混合物即得固定化微生物球6，金属镍具有较大的比重，因此固定化微生物球6具有较好的沉降性能，而转基因大肠杆菌具有良好的汞吞噬性能，透水层4是由PVA/PEI-T 纳米纤维膜组成，在透水层4中间设有水井5，水井5内连接有抽水管11，抽水管11连接水泵12，水泵12连接有喷水管13，喷水管13均匀分布在土壤表面。
磁场发生装置9包括螺旋线圈10、变压器8和电源7，螺旋线圈10缠绕在固定化微生物层3的外围，螺旋线圈10与变压器8电联，变压器8与电源7电联，电源7通过变压器8控制螺旋线圈10的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在固定化微生物层中形成了一个磁场，磁场作用于固定化微生物层3内，使固定化微生物球6悬浮并与固定化微生物层3中污水充分混合，
固定化微生物层3内设置有污泥回收管16，污泥回收管16用于收集固定化微生物球6和悬浮污泥，然后将回收的固定化微生物球6分解得到金属镍，再将回收的悬浮污泥和金属镍通过化学试剂再重新制成固定化微生物球6，然后定期将制成的固定化微生物球6投入固定化微生物层3内，污泥回收管16通过泵将固定化微生物球6吸出，实现固定化微生物球6的回收利用。
汞污染处理井15的底下周围设有多条集水渠14，集水渠14的水流向汞污染处理井15，集水渠14是由透水砖围成。通过汞污染处理井15净化后的水通过水泵12和喷水管13喷淋到土壤中，将土壤中的汞带入集水渠14，集水渠14中的水在经过汞污染处理井15时，人工基质层2中的硫粉在常温下与汞反应，生成硫化汞，硫化汞通过固定化微生物球6中微生物和活性炭的吸附，降低了水中汞的含量，而PVA/PEI-T 纳米纤维膜能够进一步吸附水中的汞离子，这样汞经过硫化-吸附-再吸附，这样不仅能够去除土壤中的汞，而且实现了水的循环使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种汞污染的土壤改良装置，其特征是：包括汞污染处理井、固定化微生物球、磁场发生装置、水泵和喷水管，所述汞污染处理井从外到内依次为砂石层、人工基质层、固定化微生物层和透水层，所述人工基质层是由硫粉与石灰石组成，所述固定化微生物层内投放有固定化微生物球，所述固定化微生物球是由活性污泥、活性炭与金属镍制成，活性污泥、活性炭与金属镍按照2:2:1的比例通过化学药剂充分混合，再将活性污泥、活性炭与金属镍的混合物通过模具制成球状，然后风干，再将风干后的球状混合物置于磁场之中，筛选出内部含有金属镍的球状混合物即得所述固定化微生物球，所述活性污泥内主要含有转基因大肠杆菌，所述透水层是由PVA/PEI-T 纳米纤维膜组成，在透水层中间设有水井，所述水井内连接有抽水管，所述抽水管连接水泵，所述水泵连接有喷水管，所述喷水管均匀分布在土壤表面；
所述磁场发生装置包括螺旋线圈、变压器和电源，所述螺旋线圈缠绕在固定化微生物层的外围，螺旋线圈与变压器电联，变压器与电源电联，所述电源通过变压器控制螺旋线圈的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在固定化微生物层中形成了一个磁场，磁场作用于固定化微生物层内，使固定化微生物球悬浮并与固定化微生物层中污水充分混合。
2.根据权利要求1所述的一种汞污染的土壤改良装置，其特征是：所述固定化微生物层内设置有污泥回收管，所述污泥回收管用于收集固定化微生物球和悬浮污泥，然后将回收的固定化微生物球分解得到金属镍，再将回收的悬浮污泥和金属镍通过化学试剂再重新制成固定化微生物球，然后定期将制成的固定化微生物球投入固定化微生物层内，所述污泥回收管通过泵将固定化微生物球吸出，实现固定化微生物球的回收利用。
3.根据权利要求1所述的一种汞污染的土壤改良装置，其特征是：所述汞污染处理井的底下周围设有多条集水渠，所述集水渠的水流向汞污染处理井，所述集水渠是由透水砖围成。
4.根据权利要求1所述的一种汞污染的土壤改良装置，其特征是：所述固定化微生物球的直径为11-13mm。
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