CN108408879A - 低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压直流电强化的铁还原‑微生物降解联合修复系统，包括铁还原‑微生物降解联合修复系统，铁还原系统中耦合低压直流电负极，微生物降解系统中耦合低压直流电正极。本发明基于现有地下水系统铁还原‑微生物降解联合修复技术，通过将低压直流电系统耦合到该联合修复技术中，可以提高该技术的处理效率和使用寿命。通过在铁还原系统中耦合低压直流电负极，可以促进零价铁系统中污染物的还原和预防零价铁的钝化，并可活化已经钝化的零价铁。通过在微生物降解系统中耦合低压直流电正极，可以促进微生物降解系统中微生物的活性，提高生物降解效率。

Description

低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统

技术领域

本发明涉及土壤及地下水修复技术，更具体地说是一种地下水系统低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统。

背景技术

随着工业的迅速发展，污染场地中被检测的污染物种类越来越复杂(营养盐、重金属、放射性元素、石油烃、多环芳烃、卤代烃、农药和抗生素等)，浓度分布也越来越广(mg-ng)。而且，有多种性质迥异的污染物形成的复合污染场地也被广泛检测到，比如由重金属和卤代烃、卤代烃和苯系物等形成的复合污染场地。从目前国内外研究现状来看，对于污染场地治理的研究焦点大多都是集中于对单一污染物的研究，采取专门的处理方法。但是，对于复合型污染场地，由于污染物性质迥异，采用一种处理技术很难将多种化合物完全去除，因此要达到完全净化的目的，必须将几种技术联合应用。

例如，对于由卤代烃和苯系物形成的混合污染场地，对于卤代烃，由于其对微生物普遍存在毒性效应，所以多采用金属(如粒状铁，锌等)还原处理的方法。对于苯系物污染物由于对金属具有很强的化学惰性，但是容易被作为微生物的碳源和能源，所以多采用的是生物处理方法，即通过添加电子受体和营养盐来筛选、富集有效的微生物种群，达到降解去除的目的。而上述两者共存时，卤代烃如三氯乙烯，及其脱氯中间产物二氯乙烯对降解苯系物的微生物有毒性；以及苯系物及其可能的降解中间产物如苯酚、儿茶酚等对共代谢降解氯代烃的微生物也有毒性，仅依靠原位生物降解很难同时去除这两类污染物。所以，需要将铁还原技术以及生物降解技术联合，先通过零价铁化学还原去除混合污染物中的中的卤代烃，再使苯系物生物降解，是治理卤代烃与苯系物混合污染物的一种有效方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，克服现有技术中铁还原-微生物降解技术中处理效率低和使用寿命短的问题。

本发明的技术方案是：

一种低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，包括铁还原-微生物降解联合修复系统，铁还原系统中耦合低压直流电负极，微生物降解系统中耦合低压直流电正极。

所述铁还原系统是指地下水系统修复中所有基于铁还原原理的修复系统，微生物降解系统是指地下水修复系统中所有以微生物降解原理为基础的系统。

铁还原系统和微生物降解系统中设置有低压直流电强化系统的负极和正极，低压直流电强化系统的负极和正极通过导线连接至低压直流电源，并通过控制开关控制电路的闭合，同时通过电流计测定低压直流电系统中的电流。

铁还原系统是指所有以铁还原原理为基础的修复系统，微生物降解系统是指所有以微生物降解原理为基础的修复系统。

铁还原系统包括零价铁渗透反应格栅、零价铁渗透反应墙、零价铁渗透反应带、纳米铁渗透反应格栅、纳米铁渗透反应墙、纳米铁渗透反应带及其他基于铁还原原理的修复系统。

微生物降解系统包括生物降解格栅、生物降解反应墙、生物降解反应带、生物降解反应器及其他基于微生物降解原理的修复系统。

低压直流电负极和正极为由碳布、不锈钢纤维、不锈钢丝网、石墨颗粒或石墨块、活性炭颗粒导电材料加工形成较大比表面积的形状，以任意形状、形式、个数设置。所述形状为多孔状、多层、块状、粒状或多孔粒状。

本发明的有益效果为：

1.本发明基于现有地下水系统铁还原-微生物降解联合修复技术，通过将低压直流电系统耦合到该联合修复技术中，可以提高该技术的处理效率和使用寿命。

2.本发明所提出的低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，通过在铁还原系统中耦合低压直流电负极，可以促进零价铁系统中污染物的还原和预防零价铁的钝化，并可活化已经钝化的零价铁。

2.本发明所提出的低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，通过在微生物降解系统中耦合低压直流电正极，可以促进微生物降解系统中微生物的活性，提高生物降解效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

其中：1地下水系统；2铁还原系统；3微生物降解系统；4低压直流电强化系统负极；5低压直流电强化系统正极；6导线；7低压直流电源；8控制开关；9电流计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统被设置于地下水系统1中，分别在铁还原系统2和微生物降解系统3中设置低压直流电强化系统的负极4和正极5，低压直流电强化系统的负极4和正极5通过导线6连接至低压直流电源7，并通过控制开关8控制电路的闭合，同时通过电流计9测定低压直流电系统中的电流。

如图1所示，本发明可用于地下水系统1中包气带或含水层的修复，也可以用于地表受污染固体或液体的修复，包括但不局限于河道和湖泊底泥的修复。

铁还原系统2是指所有以铁还原原理为基础的修复系统，包括但不局限于零价铁渗透反应格栅、零价铁渗透反应墙，零价铁渗透反应带、纳米铁渗透反应格栅、纳米铁渗透反应墙、纳米铁渗透反应带及其他基于铁还原原理的修复系统。

微生物降解系统3是指所有以微生物降解原理为基础的修复系统，包括但不局限于生物降解格栅、生物降解反应墙、生物降解反应带、生物降解反应器等其他基于微生物降解原理的修复系统。

低压直流电强化系统阴极可为由碳布、不锈钢纤维、不锈钢丝网、石墨颗粒或石墨块、活性炭颗粒等导电材料加工成比如多孔状、多层、块状、粒状、多孔粒状等形状，形成较大比表面积。可以以任意形状、形式、个数设置于铁还原系统2。

低压直流电强化系统阳极5可为由碳布、不锈钢纤维、不锈钢丝网、石墨颗粒或石墨块、活性炭颗粒等导电材料加工成比如多孔状、多层、块状、粒状、多孔粒状等形状，形成较大比表面积。可以任意形状、形式、个数设置于微生物降解系统3。

导线6可由不锈钢、钛、铜、铝等导电材料制成，也可以为任意市售电线。

低压直流电源7为低压直流电强化系统提供直流电流，可以为任意有直流电流输出的电源。

控制开关8用于控制低压直流电强化系统的闭合，可以为任意形式的闭合开关。

电流计9用于测量低压直流电系统电流，可以为任意市售电流计。

在受污染的地下水系统1中沿地下水流向分别设置铁还原系统2和微生物降解系统3，并同时将低压直流电强化系统的负极4和正极5分别设置于铁还原系统2和微生物降解系统3中，由低压直流电源7通过导线6向低压直流电强化系统供电，并通过控制开关8控制系统的闭合，形成低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统。在运行过程中，通过监测污染物的去除效率来控制系统中低压直流电流的大小，低压直流电流的大小可以通过低压直流电源7的输出来调节，也可以通过在低压直流电系统中设置电阻来调节。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，包括铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，铁还原系统中耦合低压直流电负极，微生物降解系统中耦合低压直流电正极。

2.根据权利要求1所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，所述铁还原系统是指地下水系统修复中所有基于铁还原原理的修复系统，微生物降解系统是指地下水修复系统中所有以微生物降解原理为基础的系统。

3.根据权利要求1所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，铁还原系统和微生物降解系统中设置有低压直流电强化系统的负极和正极，低压直流电强化系统的负极和正极通过导线连接至低压直流电源，并通过控制开关控制电路的闭合，同时通过电流计测定低压直流电系统中的电流。

4.根据权利要求1所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，铁还原系统是指所有以铁还原原理为基础的修复系统，微生物降解系统是指所有以微生物降解原理为基础的修复系统。

5.根据权利要求4所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，铁还原系统包括零价铁渗透反应格栅、零价铁渗透反应墙、零价铁渗透反应带、纳米铁渗透反应格栅、纳米铁渗透反应墙、纳米铁渗透反应带及其他基于铁还原原理的修复系统。

6.根据权利要求4所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，微生物降解系统包括生物降解格栅、生物降解反应墙、生物降解反应带、生物降解反应器及其他基于微生物降解原理的修复系统。

7.根据权利要求1所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，低压直流电负极和正极为由碳布、不锈钢纤维、不锈钢丝网、石墨颗粒或石墨块、活性炭颗粒导电材料加工形成较大比表面积的形状，以任意形状、形式、个数设置。

8.根据权利要求7所述低压直流电强化的铁还原-微生物降解联合修复系统，其特征在于，所述形状为多孔状、多层、块状、粒状或多孔粒状。