CN106944466B - 一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，包括以下三部分内容：①对污染区域的土壤进行清洁空气注入和抽提处理；②对抽提后的有机废气进行处理；③对抽提后的有机废水进行处理。该方法的优势在于：①能够原位操作，比较简单，对周围的干扰小，在可接受的成本范围内能处理较多的受污染土壤；系统容易安装和转移。②以吹脱技术和生物降解技术进行组合，以提高生物降解所需要的溶解氧的水平，提高微生物的活性。该技术能够在去除挥发性污染物质的同时，借助生物降解去除非挥发性的有机物。

Description

一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法
技术领域
本发明属于污染土壤的修复领域，进一步是指一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法。
背景技术
有机物污染场地土壤的物理修复技术包括活性炭吸附法、膜过滤法、空气吹脱等。活性炭吸附法是利用微孔吸附原理去除有机物，是一种通用技术，几乎可以吸附所有的有机污染物质，特别是大分子疏水性有机物，其吸附容量一般是理论计算容量的50％作用。活性炭吸附法选用时考虑的参数主要包括吸附柱的大小和个数，空床停留时间以及再生周期等。此外，活性炭还是微生物生长的良好载体，只要合理运作，活性炭上的微生物对提高处理效果，特别是延长活性炭使用周期都会起到积极的作用。但采用该方法时，若采用预氯化处理，微生物就不会在活性炭上生长，因而失去活性炭的生物氧化作用。
膜过滤法是新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术，是采用高分子薄膜作介质，以附加能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理处理方法。膜过滤法可以去除土壤地下水中的重金属离子或有机物。但是膜过滤技术的成本及操作维护费用太高，限制了其推广使用。
空气吹脱方法早期应用于去除水中溶解的CO2、H2S、NH3等气体，同时可以增加水中的溶解氧来氧化水中的金属，后来应用于处理挥发性有机物。单纯的空气吹脱方法，其修复效果差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，该方法在实际有机物污染场地土壤修复过程中：①注入清洁空气引入土壤内产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态污染物排向土体外；②排向土体外的气体污染物经气水分离器所分离的气体进入有机废气处理系统的吹脱生物降解塔进行处理；③排向土体外的气态污染物经气水分离器所分离的水进入有机废水处理系统进行处理。
为了解决上述技术问题，本发明提供的方案是：
一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，包括以下三部分内容：①对污染区域的土壤进行清洁空气注入和抽提处理；②对抽提后的有机废气进行处理；③对抽提后的有机废水进行处理；具体包括：
在待处理的污染场地内设有至少一个空气注射井，所述空气注射井的深度为地下水位以下9～16m；在所述空气注射井的周围设有至少一个抽气井，所述抽气井的深度比空气注射井的深度浅2-3m；除空气注射井以及抽气井的井口外，在污染场地上方铺设不透气覆盖膜；用空气注入装置将干净的空气注入空气注入井内，然后用抽气装置将土壤中的挥发性有机废气从抽气井中抽出，抽出后进行气水分离，得到抽提后的有机废气和抽提后的有机废水；
将待处理的有机废气引入吹脱生物降解塔，从塔底进入，经生物降解塔内的填料与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到降解，降解后的气体经除雾后由塔顶排出；所述填料包括所述一级生物降解填料和二级生物降解填料，所述一级生物降解填料分上、下两层，上层为膨润土负载壳聚糖填料层，膨润土负载壳聚糖填料粒径在32～64mm之间，上层填料厚度在600～700mm之间；下层为pH缓冲剂层，下层填料层厚度在150～200mm之间；所述二级生物降解填料为桑枝生物质活性炭，厚度为900～1000mm，桑枝生物质活性炭粒径在32～64mm之间；所述微生物优势菌群包括假单胞菌(Pseudomonas)、弧菌(Vibrio)、不动细菌(Acinetobacter)、黄杆菌(Flavobacterium)、气单胞菌(Aeromonas)、无色杆菌(Achromobacter)、产碱杆菌(Alcaligenes)、肠杆菌(Enterobacteriaceae)；棒状杆菌(Corynebacterium)、节细菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Vacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、微球菌(Micrococcus)、乳杆菌(Lactobacillus)、木霉菌(Trichoderma)、青霉菌(Penicillium)、曲霉菌(Aspergillus)、森田菌(Mortierella)；
将抽提后的有机废水依次引入调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池、斜管沉淀池和滤池进行处理达标后排放；主要控制参数：
①调节酸化池：温度20～32℃，DO≤0.5mg/L，MLSS≥8000mg/L，pH≤8，水力停留时间8-10h；
②缺氧池：温度20～32℃，DO≤1.0mg/L，MLSS≥6000mg/L，pH≤8.5，水力停留时间：12-14h；
③生物接触好氧池：温度20～32℃，DO≤6mg/L，MLSS≥4500mg/L，pH值为6.4～7.8之间，水力停留时间：32-38h；
④斜管沉淀池：液面上升流速V1＝4.5mm/s，颗粒沉淀速度V2＝0.5mm/s；
⑤滤池：滤速：10～12m/s，过滤周期24-36h，反冲洗时间10～12min，反冲洗强度14～16L/(s·㎡)。
优选方案，所述空气注射井的直径为0.8～1.2m，实际深度为地下水水位以下9～16m，空气注射井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上设有多个孔；所述聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网。
优选方案，所述抽气井的直径为0.3～0.6m，实际深度比空气注射井浅2m，抽气井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上设有多个孔；所述聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网。
优选方案，通过有机废气处理系统对有机废气进行处理，所述有机废气处理系统包括鼓风机、培菌箱、吹脱生物降解塔、菌液循环泵、净化后气体引风机、排气筒；所述吹脱生物降解塔的塔体内部从塔顶向塔底方向依次设置有除雾器、菌液分配器、一级生物填料，用于支撑一级生物降解填料的一级支撑栅板、菌液在分配器、二级生物降解填料、用于支撑二级生物降解填料的二级支撑栅板以及菌液循环槽；所述吹脱生物降解塔的塔顶设置有气体出口；所述菌液分配器与除雾器之间的塔体侧壁上设置有菌液供给管出口；所述菌液循环槽的侧壁上设有菌液循环泵吸入口、菌液供给管入口、以及气体进口；所述气体进口与鼓风机的出口连接；所述菌液循环泵吸入口与菌液循环泵连接，菌液循环泵出口与菌液循环供给管连接；所述培菌箱与菌液供给管入口连接；所述净化后气体引风机的入口与吹脱生物降解塔顶部的气体出口连接，净化后气体引风机的出口与排气筒连接。
优选方案，通过有机废水处理系统对有机废水进行处理，所述有机废水处理系统包括依次连接的调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池、斜管沉淀池和滤池，还包括分别与调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池底部连通的有机废水处理系统供气管。
进一步优选方案，所述调节酸化池前端设置有进水管，池底设置有空气搅拌管，空气搅拌管以上300mm至池顶水面以下500mm空间处设置有组合填料；所述缺氧池池底设置有旋流剪切曝气器，旋流剪切曝气器以上200mm至池顶水面以下600mm空间处设置有辨带式填料；所述生物接触好氧池池底设置有微孔曝气器，微孔曝气器以上400mm至水面以下400mm空间处设置有弹性立体填料；所述斜管沉淀池中设置有斜管支架，斜管支架上设置有斜管；所述滤池从池底往上依次设置有滤板滤头组合件、承托层、滤料层；池底的池壁设置有出水管；所述调节酸化池的池底设置的空气搅拌管；缺氧池的池底设置的旋流剪切曝气器；生物接触氧化池的池底设置的微孔曝气器，所述空气搅拌管、旋流剪切曝气器和微孔曝气器与有机废水处理系统供气管连接。
进一步优选方案，所述微生物优势菌群是通过以下方法培养和进入系统运行的：
(1)优势菌种的选取分离：选取某废弃的加油站对污染土壤进行样品采集，经实验室分离筛选得到的降解挥发性有机物的优势菌株，所述优势菌株为假单胞菌(Pseudomonas)和无色杆菌(Achromobacter)；
(2)菌种的驯化：采用固体培养基对所述优势菌株在26℃-28℃的恒温培养箱内进行驯化培养15-18天，在固体培养基上形成菌落，得到驯化后的菌种；
(3)菌液的配制：在所述培菌箱内放入不超过1/3容积的取自某石油化工厂所排工业废水以及菌种生长所需的营养物质，将步骤(2)所述驯化后的菌种接种至培菌箱内，低速搅拌，转速≤60r/min，控制水温20-30℃，pH值6.5-7.3，溶解氧DO≤1mg/L，污泥浓度为4.5g/L，每天搅拌4-6小时，经过8-9天的培养，液体成其红色粉状，得菌液；
(4)菌种挂膜：将配制好的菌液引入吹脱生物降解塔的菌液循环槽；当菌液循环槽中液位显示高度至2/3处时，先开启废气引风机，将废气经气体入口引入塔底，再开启菌液循环泵，菌液经菌液供给管输送至塔顶向下喷淋，这时向下喷淋的菌液和向上引进的废气在一级生物接触填料和二级生物接触填料中逆向接触，以一级生物接触填料和二级生物接触填料为载体，以废气中的有机物为营养源，以菌液为种碳，进行充分的接触生化反应，控制pH为6.5-9.5，温度20-28℃，溶解氧DO≤0.5mg/mL，喷淋强度0.8-1.2m3/㎡·h，每天开启循环泵5-6小时，经过9-10天后，两层填料表面呈粉红色胶粘状，表明在两层填料表面形成了含有微生物优势菌群的生物膜；
(5)系统运行：待处理的废气从底部进入气体生物净化塔，经一级生物接触填料和二级生物接触填料，与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到净化，净化后的气体经塔顶除雾器除雾后，由塔顶的气体出口经净化后引风机输送至排气筒高空排放。
进一步优选方案，所述菌种驯化的具体步骤包括：
(1)对菌种进行活化处理；
(2)配制细菌培养驯化液：每100mL细菌培养驯化液由10mL工业废水与90mL-100mL细菌培养液混合组成；
(3)在细菌培养驯化液加入琼脂，混合均匀，灭菌后冷却，灌装在培养皿中，待冷却形成固体培养基后，加入菌种；
(4)将加入菌种的培养皿放入恒温箱在25℃-28℃培养，并每天观察培养基上菌落形成，逐步驯化直至成功，菌种的驯化时间为15-20天。
进一步优选方案，所述生物膜厚度为1.5-2.0mm。
本发明的技术原理就是利用空气压缩机、井、真空泵在受有机物污染区域诱导产生气流，将呈蒸气、吸附态、溶解态或者自由相的污染物转变为气相，抽提至地面，然后将抽提的蒸气经气水分离器进行气水分离，所分离的废气经吹脱生物降解塔处理后排放；所分离的废水经生物处理后排放。
与现有技术相比，本发明的优势在于：①能够原位操作，比较简单，对周围干扰小，在可接受的成本范围内能处理较多的受污染土壤；系统溶液安装和转移。②以吹脱技术和生物降解技术进行组合，以提高生物降解所需要的溶解氧的水平，提高微生物的活性。该技术能够在去除挥发性污染物质的同时，借助生物降解去除非挥发性的有机物。
本发明可应用于被石油化工产品苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及醇类、酮类和酚类等有机物所污染的场地或土壤的修复。
附图说明
图1是一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复系统与方法的组合示意图；
图2是一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复系统与方法的有机废气处理系统的吹脱生物降解塔详图；
图3是一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复系统与方法的有机废气处理系统的详图；
图4是图3的A-A剖面图(立面图)；
在图中：
1-空气过滤器
2-空气压缩机
3-空气注射井
4-污染区域
5-抽气井
6-真空泵
7-气水分离器
8-鼓风机
9-培菌箱
10-吹脱生物降解塔；10-1-除雾器；10-2-菌液分配器；10-3-一级生物降解填料；10-4-一级支撑栅板；10-5-菌液再分配器；10-6-二级生物降解填料；10-7-二级支撑栅板；10-8-菌液循环槽；10-9-气体出口；10-10-气体进口；10-11-菌液循环泵吸入口；10-12-菌液供给管入口；10-13-菌液循环供给管
11-菌液循环泵
12-净化后气体引风机
13-排气筒
14-调节酸化池；14-1-进水管；14-2-空气搅拌管；14-3-组合填料
15-缺氧池；15-1-旋流剪切曝气器；15-2-辨带式填料
16-生物接触好氧池；16-1-微孔曝气器；16-2-弹性立体填料
17-斜管沉淀池；17-1-斜管支架；17-2-斜管
18-滤池；18-1-滤板滤头组合件；18-2-承托层；18-3-滤料层；18-4-出水管
19-有机废水处理系统供气管
20-不透气覆盖膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，包括以下三部分内容：①对污染区域的土壤进行清洁空气注入和抽提处理；②对抽提后的有机废气进行处理；③对抽提后的有机废水进行处理；具体包括：
在待处理的污染场地内设有至少一个空气注射井，所述空气注射井的深度为地下水位以下9～16m；在所述空气注射井的周围设有至少一个抽气井，所述抽气井的深度比空气注射井的深度浅2-3m；除空气注射井以及抽气井的井口外，在污染场地上方铺设不透气覆盖膜；用空气注入装置将干净的空气注入空气注入井内，然后用抽气装置将土壤中的挥发性有机废气从抽气井中抽出，抽出后进行气水分离，得到抽提后的有机废气和抽提后的有机废水；
将待处理的有机废气引入吹脱生物降解塔，从塔底进入，经生物降解塔内的填料与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到降解，降解后的气体经除雾后由塔顶排出；所述填料包括所述一级生物降解填料和二级生物降解填料，所述一级生物降解填料分上、下两层，上层为膨润土负载壳聚糖填料层，膨润土负载壳聚糖填料粒径在32～64mm之间，上层填料厚度在600～700mm之间；下层为PH缓冲剂层，下层填料层厚度在150～200mm之间；所述二级生物降解填料为桑枝生物质活性炭，厚度为900～1000mm，桑枝生物质活性炭粒径在32～64mm之间；所述微生物优势菌群包括假单胞菌(Pseudomonas)、弧菌(Vibrio)、不动细菌(Acinetobacter)、黄杆菌(Flavobacterium)、气单胞菌(Aeromonas)、无色杆菌(Achromobacter)、产碱杆菌(Alcaligenes)、肠杆菌(Enterobacteriaceae)；棒状杆菌(Corynebacterium)、节细菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Vacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、微球菌(Micrococcus)、乳杆菌(Lactobacillus)、木霉菌(Trichoderma)、青霉菌(Penicillium)、曲霉菌(Aspergillus)、森田菌(Mortierella)；
将抽提后的有机废水依次引入调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池、斜管沉淀池和滤池进行处理达标后排放；主要控制参数：
①调节酸化池：温度20～32℃，DO≤0.5mg/L，MLSS≥8000mg/L，pH≤8，水力停留时间8-10h；
②缺氧池：温度20～32℃，DO≤1.0mg/L，MLSS≥6000mg/L，pH≤8.5，水力停留时间：12-14h；
③生物接触好氧池：温度20～32℃，DO≤6mg/L，MLSS≥4500mg/L，pH值为6.4～7.8之间，水力停留时间：32-38h；
④斜管沉淀池：液面上升流速V1＝4.5mm/s，颗粒沉淀速度V2＝0.5mm/s；
⑤滤池：滤速：10～12m/s，过滤周期24-36h，反冲洗时间10～12min，反冲洗强度14～16L/(s·㎡)。
如图1、图2所示，本发明的一种有机污染物场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法通过以下三个子系统实现：①清洁空气注入和抽提系统：包括空气过滤器1、空气压缩机2、空气注射井3、污染区域4、抽气井5、真空泵6、汽水分离器7；②有机废气处理系统：包括鼓风机8、培菌箱9、吹脱生物降解塔10、菌液循环泵11、净化后气体引风机12、排气筒13；③有机废水处理系统：包括调节酸化池14、缺氧池15、生物接触好氧池16、斜管沉淀池17、滤池18、有机废水处理系统供气管19。
下面分别对三个子系统进行叙述：
①清洁空气注入和抽提系统：
所述空气过滤器1为一将环境空气过滤为清洁空气的设备。
所述空气压缩机2是将过滤后的清洁空气注入空气注射井3的设备。
所述空气注射井3的直径为0.8～1.2m，实际深度为地下水水位以下9～16m，空气注射井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上密布小孔，开孔比为30％；开孔后再在聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网，以防止空气注射井被堵。
所述抽气井5的直径为0.3～0.6m，实际深度比空气注射井浅2m，抽气井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上密布小孔，开孔比为30％；开孔后再在聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网，以防抽气井被堵塞。
所述真空泵6是将排向土体外的气态污染物抽吸至气水分离器7进行气水分离。
②有机废气处理系统：
所述鼓风机8是将经气水分离器7所分离的气体引入废气处理系统的吹脱生物降解塔10进行处理。
所述吹脱生物降解塔10的塔体为钢制，钢板厚度为10mm，采用三布四油进行防腐。塔体内部从塔顶向塔底方向依次设置有除雾器10-1、菌液分配器10-2、一级生物填料10-3(一级生物降解填料分上、下两层，上层为膨润土负载壳聚糖填料层，膨润土负载壳聚糖填料粒径在32～64mm之间，上层填料厚度在600～700mm之间；下层为pH缓冲剂层，下层填料层厚度在150～200mm之间)、用于支撑一级生物降解填料的一级支撑栅板10-4、菌液在分配器10-5、二级生物降解填料10-6(二级生物降解填料为桑枝生物质活性炭，厚度为900～1000mm，桑枝生物质活性炭粒径在32～64mm之间)、用于支撑二级生物降解填料的二级支撑栅板10-7以及菌液循环槽10-8；所述吹脱生物降解塔10的塔顶设置有气体出口10-10；所述菌液分配器与除雾器之间的塔体侧壁上设置有菌液供给管10-13出口；所述菌液循环槽的侧壁上设有菌液循环泵吸入口10-11、菌液供给管入口10-12、以及气体进口10-10；所述气体进口10-10与鼓风机8的出口连接；所述菌液循环泵吸入口10-11与菌液循环泵连接，菌液循环泵出口与菌液循环供给管10-13连接。
所述培菌箱9与吹脱生物降解塔10的菌液供给管入口10-12连接。
所述净化后气体引风机12的入口与吹脱生物降解塔10顶部的气体出口10-9连接。净化后气体引风机12的出口与排气筒13连接。经过处理后的气体通过排气筒13排放。
③有机废水处理系统：
所述调节酸化池14前端设置有进水管14-1，池底设置有空气搅拌管14-2(空气搅拌管材质为UPVC，直径为32mm，沿管底部中心线夹角30°交错，间距为100mm，开有孔)，空气搅拌管以上300mm至池顶水面以下500mm空间处设置有组合填料14-3(组合填料为多孔环填料，笼架直径为55mm，笼架高度为75mm，填料直径150mm，单位质量15～17g/只，单位纤维质量2.0g/只，填料密度592个/m3池，理论比表面积1900㎡/m3池。填料材质为醛化维纶丝)。
所述缺氧池15池底设置有旋流剪切曝气器15-1(旋流剪切曝气器外形尺寸：250mm[剪切气泡扩散盘]×90mm[外筒]×350mm[高度]，服务面积：0.3～1.0㎡/套，曝气流量：0.5～3.5m3/h套，点阵间距：600～800mm，旋流剪切曝气器材质为PA6)，旋流剪切曝气器以上200mm至池顶水面以下600mm空间处设置有辨带式填料15-2(辨带式填料毛圈长度为24～30mm，瓣带宽度为3.0～3.5mm，比表面积为10000～18000㎡/m3，孔隙率90％，辨带式填料材质为化纤格丝)。
所述生物接触好氧池16池底设置有微孔曝气器16-1(微孔曝气器直径为215mm，高度为150mm，服务面积为0.5㎡/只，气量为1～3m3/h，点阵间距为500～600mm，微孔曝气器的材质为三元乙丙橡胶膜片)，微孔曝气器以上400mm至水面以下400mm空间处设置有弹性立体填料16-2(弹性填料的填料单元直径为丝条直径为0.35～0.5mm，比表面积为50～300㎡/m3。弹性立体填料的材质为聚烯烃类和聚酰胺类)。
所述斜管沉淀池17中设置有斜管支架17-1(斜管支架为∠60×5mm角钢支架)，斜管支架上设置有斜管17-2(斜管内径为80mm，斜长1m，水平倾角60°，斜管区高度为0.87m，斜管材质为乙丙共聚)。
所述滤池18从池底往上依次设置有滤板滤头组合件18-1(滤板为钢板，厚度为8mm，在钢板上钻有的孔，安装短柄滤头，间距为100mm)、承托层18-2(承托层选用粒径为2～4mm的粗石英砂，承托层为100mm)、滤料层18-3(滤料层选用粒径为1.5～2.1mm的蛇纹石，滤料层厚度为1000mm)；池底的池壁设置有出水管18-4。
所述调节酸化池14的池底设置的空气搅拌管14-2；缺氧池15的池底设置的旋流剪切曝气器15-1；生物接触氧化池16的池底设置的微孔曝气器16-1等三部分所需要的气源均从有机废水处理系统供气管19接入。
实施例2
利用实验室、培菌箱9和吹脱生物降解塔10培养微生物优势菌种对经气水分离器所分离后的有机废气进行处理的方法，具体包括以下步骤：
(1)优势菌种的选取分离
选取某废弃的加油站对污染土壤进行样品采集，经实验室分离筛选得到的降解挥发性有机物菌株为假单胞菌(Pseudomonas)和无色杆菌(Achromobacter)等2种菌株为优势菌株。
(2)菌株的驯化
采用固体培养基驯化培养：①对菌株进行活化处理；②按照污水:细菌驯化液为1:10的体积比配制各种细菌的驯化液(即取污水10mL放入锥形瓶，然后放入90mL细菌培养液，混合成100mL细菌培养驯化液)，并配制相同的不加菌液的混合培养液作为参照；③加入2g琼脂，混合均匀；④将配制好的驯化培养液放在高压锅内灭菌，灭菌后冷却；⑤在无菌台上均匀罐装在2个培养皿中，待冷却形成固体培养基后，加入0.8mL菌体；⑥将转接好的培养皿放入恒温箱在25℃培养，并每天观察培养基上菌落形成，记录形成菌落所需要的时间。逐步驯化直至成功。菌种的驯化时间为18天。
(3)菌液的配制
菌液的配制在培养箱9内进行，培菌箱内放入1/3容积的取自某石油化工厂所排工业废水及少许淘米水、猪血、面粉等营养物质，并将在实验室驯化的菌种转接在培菌箱内，开启低速搅拌机，电机转速为60r/min，控制水温20～28℃，pH值6.5～7.3，溶解氧DO≤1mg/L，污泥浓度为4.5g/L，每天搅拌4～6小时，经过8～9天的培养，液体成为其红色状，菌液配制成功。
(4)吹脱生物降解塔10内填料挂膜、调试及运行
挂膜采用优势菌种挂膜法。首先将在培菌箱9内配制好的菌液经菌液供给管入口10～12引入菌液循环槽10-8，当菌液高度达到槽高度的2/3处时，开启鼓风机8，将废气经吹脱生物降解塔10的气体进口10-10引入塔底布气层，再开启菌液循环泵11，菌液经菌液循环泵吸入口10-11输送至塔顶向下喷淋，这时向下喷淋的菌液和向上引进的气体在一级生物降解填料10-3和二级生物降解填料10-6中逆向接触，以生物降解填料为载体，以废气中的有机物为营养源，以菌液为种碳，进行充分的接触降解生化反应，控制pH值为6.5～9.5，温度为20～28℃，溶解氧≤0.5mg/L，喷淋强度0.8～1.2m3/㎡·h，每天开启菌液循环泵5～6小时，经过9～10天时间，两层生物降解填料表面成为其红色胶粘状，表明生物降解填料上挂膜成功。此时，丰富的微生物就吸附固定在填料上。由于是采用优势菌种挂膜，即引入的优势菌种和在调试过程中生物降解填料上生长的经过载体环境筛选、变异和富集的优势菌混合，形成优势菌群，这些优势菌群协同共生，能大幅提高净化含挥发性有机废气的整体效能。
所述的优势菌群中主要包括如下属的微生物：假单胞菌(Pseudomonas0、弧菌(Vibrio)、不动细菌(Acinetobacter)、黄杆菌(Flavobacterium)、气单胞菌(Aeromonas)、无色杆菌(Achromobacter)、产碱杆菌(Alcaligenes)、肠杆菌(Enterobacteriaceae)；棒状杆菌(Corynebacterium)、节细菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Vacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus)、微球菌(Micrococcus)、乳杆菌(Lactobacillus)、木霉菌(Trichoderma)、青霉菌(Penicillium)、曲霉菌(Aspergillus)、森田菌(Mortierella)。
经过上述调试后，即可转入正常运行。
(5)系统运行：待处理的有机废气从吹脱生物降解塔10的底部进入，经一级生物降解填料10-3和二级生物降解填料10-6，与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到降解，降解后的气体经塔顶除雾器10-1除雾后，由塔顶的气体出口10-9经净化后气体引风机12输送至排气筒13高空排放。
本发明所述的吹脱生物降解塔是利用多种微生物优势菌群共同作用的结果，这样有利于吸附降解废气。
实施例3
对一种有机污染物场地土壤的吹脱和生物降解联合修复系统与方法的工作流程做进一步的说明：
(1)对确定修复的污染场地土壤进行测量后，圈定空气注射井、抽气井的具体位置。
(2)首先在污染区域4内打空气注射井3，空气注射井的直径为0.8～1.2m，实际深度为地下水位以下9～16m，空气注射井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上密布小孔，开孔比为30％。开孔后再在聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网，以防止空气注射井被堵塞；再打抽气井5，抽气井的直径为0.3～0.6m，实际深度比空气注射井浅2m，抽气井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上密布小孔，开孔比为30％。开孔后再在聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网，以防止空气注射井被堵塞。
(3)对确定修复的污染场地土壤铺设不透气覆盖膜20(空气注射井3、抽气井5的井口除外)。
(4)安装空气过滤器1、空气压缩机2，空气压缩机的出口管道安装进入空气注射井3内2m。
(5)安装真空泵6，真空泵的吸入管安装进入抽气井5内3m，然后安装气水分离器7。
(6)依次安装鼓风机8、培菌箱9、吹脱生物降解塔10、菌液循环泵11、净化后气体引风机12、排气筒13。
(7)依次安装调节酸化池14、缺氧池15、生物接触好氧池16、斜管沉淀池17、滤池18、有机废水处理系统供气管19。
实施例4
对一种有机污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复系统与方法的运行流程做进一步的说明：
(1)启动空气压缩机2，经空气过滤器1过滤过的清洁空气由空气压缩机的出口管道进入空气注射井3。
(2)启动真空泵6和气水分离器7，利用真空泵产生负压，驱使空气流过污染土壤空隙而解吸并夹带有机组分流向抽气井5；真空泵抽提的含有机物的废气进入气水分离器。
(3)启动鼓风机8、培菌箱9、吹脱生物降解塔10、菌液循环泵11、净化后气体引风机12、排气筒13、对经气水分离器7分离后的含有有机物的废气进行处理。
(4)启动调节酸化池14、缺氧池15、生物接触好氧池16、斜管沉淀池17、滤池18，对经气水分离器7分离后的含有有机物的废水进行处理。

Claims (9)

1.一种有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，包括以下三部分内容：①对污染区域的土壤进行清洁空气注入和抽提处理；②对抽提后的有机废气进行处理；③对抽提后的有机废水进行处理；具体包括：
在待处理的污染场地内设有至少一个空气注射井，所述空气注射井的深度为地下水位以下9～16m；在所述空气注射井的周围设有至少一个抽气井，所述抽气井的深度比空气注射井的深度浅2-3m；除空气注射井以及抽气井的井口外，在污染场地上方铺设不透气覆盖膜；用空气注入装置将干净的空气注入空气注入井内，然后用抽气装置将土壤中的挥发性有机废气从抽气井中抽出，抽出后进行气水分离，得到抽提后的有机废气和抽提后的有机废水；
将待处理的有机废气引入吹脱生物降解塔，从塔底进入，经生物降解塔内的填料与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到降解，降解后的气体经除雾后由塔顶排出；所述填料包括一级生物降解填料和二级生物降解填料，所述一级生物降解填料分上、下两层，上层为膨润土负载壳聚糖填料层，膨润土负载壳聚糖填料粒径在32～64mm之间，上层填料厚度在600～700mm之间；下层为pH缓冲剂层，下层填料层厚度在150～200mm之间；所述二级生物降解填料为桑枝生物质活性炭，厚度为900～1000mm，桑枝生物质活性炭粒径在32～64mm之间；所述微生物优势菌群包括假单胞菌、弧菌、不动细菌、黄杆菌、气单胞菌、无色杆菌、产碱杆菌、肠杆菌；棒状杆菌、节细菌、芽孢杆菌、葡萄球菌、微球菌、乳杆菌、木霉菌、青霉菌、曲霉菌、森田菌；
将抽提后的有机废水依次引入调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池、斜管沉淀池和滤池进行处理达标后排放；主要控制参数：
①调节酸化池：温度20～32℃，DO≤0.5mg/L，MLSS≥8000mg/L，pH≤8，水力停留时间8-10h；
②缺氧池：温度20～32℃，DO≤1.0mg/L，MLSS≥6000mg/L，pH≤8.5，水力停留时间：12-14h；
③生物接触好氧池：温度20～32℃，DO≤6mg/L，MLSS≥4500mg/L，pH值为6.4～7.8之间，水力停留时间：32-38h；
④斜管沉淀池：液面上升流速V1＝4.5mm/s，颗粒沉淀速度V2＝0.5mm/s；
⑤滤池：滤速：10～12m/s，过滤周期24-36h，反冲洗时间10～12min，反冲洗强度14～16L/(s·㎡)。
2.根据权利要求1所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，所述空气注射井的直径为0.8～1.2m，实际深度为地下水水位以下9～16m，空气注射井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上设有多个孔；所述聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网。
3.根据权利要求1所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，所述抽气井的直径为0.3～0.6m，实际深度比空气注射井浅2m，抽气井内衬聚氯乙烯管材，所衬管材上设有多个孔；所述聚氯乙烯管材外壁围设1～2层30～40目的尼龙网。
4.根据权利要求1所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，通过有机废气处理系统对有机废气进行处理，所述有机废气处理系统包括鼓风机、培菌箱、吹脱生物降解塔、菌液循环泵、净化后气体引风机、排气筒；所述吹脱生物降解塔的塔体内部从塔顶向塔底方向依次设置有除雾器、菌液分配器、一级生物填料，用于支撑一级生物降解填料的一级支撑栅板、菌液再分配器、二级生物降解填料、用于支撑二级生物降解填料的二级支撑栅板以及菌液循环槽；所述吹脱生物降解塔的塔顶设置有气体出口；所述菌液分配器与除雾器之间的塔体侧壁上设置有菌液供给管出口；所述菌液循环槽的侧壁上设有菌液循环泵吸入口、菌液供给管入口、以及气体进口；所述气体进口与鼓风机的出口连接；所述菌液循环泵吸入口与菌液循环泵连接，菌液循环泵出口与菌液循环供给管连接；所述培菌箱与菌液供给管入口连接；所述净化后气体引风机的入口与吹脱生物降解塔顶部的气体出口连接，净化后气体引风机的出口与排气筒连接。
5.根据权利要求1所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，通过有机废水处理系统对有机废水进行处理，所述有机废水处理系统包括依次连接的调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池、斜管沉淀池和滤池，还包括分别与调节酸化池、缺氧池、生物接触好氧池底部连通的有机废水处理系统供气管。
6.根据权利要求1或5所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，所述调节酸化池前端设置有进水管，池底设置有空气搅拌管，空气搅拌管以上300mm至池顶水面以下500mm空间处设置有组合填料；所述缺氧池池底设置有旋流剪切曝气器，旋流剪切曝气器以上200mm至池顶水面以下600mm空间处设置有辨带式填料；所述生物接触好氧池池底设置有微孔曝气器，微孔曝气器以上400mm至水面以下400mm空间处设置有弹性立体填料；所述斜管沉淀池中设置有斜管支架，斜管支架上设置有斜管；所述滤池从池底往上依次设置有滤板滤头组合件、承托层、滤料层；所述滤池池底的池壁设置有出水管；所述空气搅拌管、旋流剪切曝气器和微孔曝气器与有机废水处理系统供气管连接。
7.根据权利要求1-5之一所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，所述微生物优势菌群是通过以下方法培养和进入系统运行的：
(1)优势菌种的选取分离：选取某废弃的加油站对污染土壤进行样品采集，经实验室分离筛选得到的降解挥发性有机物的优势菌株，所述优势菌株为假单胞菌和无色杆菌；
(2)菌种的驯化：采用固体培养基对所述优势菌株在26℃-28℃的恒温培养箱内进行驯化培养15-18天，在固体培养基上形成菌落，得到驯化后的菌种；
(3)菌液的配制：在所述培菌箱内放入不超过1/3容积的取自某石油化工厂所排工业废水以及菌种生长所需的营养物质，将步骤(2)所述驯化后的菌种接种至培菌箱内，低速搅拌，转速≤60r/min，控制水温20-30℃，pH值6.5-7.3，溶解氧DO≤1mg/L，污泥浓度为4.5g/L，每天搅拌4-6小时，经过8-9天的培养，液体成红色状，得菌液；
(4)菌种挂膜：将配制好的菌液引入吹脱生物降解塔的菌液循环槽；当菌液循环槽中液位显示高度至2/3处时，先开启废气引风机，将废气经气体入口引入塔底，再开启菌液循环泵，菌液经菌液供给管输送至塔顶向下喷淋，这时向下喷淋的菌液和向上引进的废气在一级生物接触填料和二级生物接触填料中逆向接触，以一级生物接触填料和二级生物接触填料为载体，以废气中的有机物为营养源，以菌液为种碳，进行充分的接触生化反应，控制pH为6.5-9.5，温度20-28℃，溶解氧DO≤0.5mg/mL，喷淋强度0.8-1.2m3/㎡·h，每天开启循环泵5-6小时，经过9-10天后，两层填料表面呈粉红色胶粘状，表明在两层填料表面形成了含有微生物优势菌群的生物膜；
(5)系统运行：待处理的废气从底部进入气体生物净化塔，经一级生物接触填料和二级生物接触填料，与附着在填料表面的微生物优势菌群接触而得到净化，净化后的气体经塔顶除雾器除雾后，由塔顶的气体出口经净化后引风机输送至排气筒高空排放。
8.根据权利要求7所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，步骤(2)所述菌种驯化的具体步骤包括：
(1)对菌种进行活化处理；
(2)配制细菌培养驯化液：每100mL细菌培养驯化液由10mL工业废水与90mL细菌培养液混合组成；
(3)在细菌培养驯化液加入琼脂，混合均匀，灭菌后冷却，灌装在培养皿中，待冷却形成固体培养基后，加入菌种；
(4)将加入菌种的培养皿放入恒温箱在25℃-28℃培养，并每天观察培养基上菌落形成，逐步驯化直至成功，菌种的驯化时间为15-20天。
9.根据权利要求7所述有机物污染场地土壤的吹脱和生物降解联合修复方法，其特征是，步骤(4)所述生物膜厚度为1.5-2.0mm。
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