CN109365523A - 一种用于污染土壤修复的生物反应器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于污染土壤修复的生物反应器及其使用方法，该生物反应器包括池体，所述池体底部设置有管体上带微孔的筛管，筛管上覆盖有滤料，利用该生物反应器进行污染土壤好氧生物修复时，将污染土壤置于池体中，通过筛管通入水使污染土壤呈液态，然后通过筛管注入好氧生物菌剂后持续曝气，实现快速修复有机污染土壤的目的。比固相的生物修复方法，修复效果更均匀，更高效；并且无需对污染土壤进行筛分、破碎和搅拌等预处理，大大减少了预处理工程量。
Description
技术领域
本发明涉及一种污染土壤治理技术，具体涉及一种用于污染土壤修复的装置及其使用方法。
背景技术
有机污染土壤修复技术主要包括化学修复技术、热脱附技术和生物修复技术。化学修复技术和热脱附技术均存在处置成本较高的缺点。生物修复技术作为一种高效经济的修复技术，已经应用于有机污染土壤修复。
污染土壤生物修复技术是借助微生物对土壤中有机污染物的生物降解作用，将污染物转变成无毒物质的修复技术。微生物通过消解有机污染物，提供自身所需的养分和能量，将有机污染物分解为二氧化碳和水。土壤生物修复可以分为两种：第一种是通过刺激土壤中的土著微生物的生长繁殖来降解有机污染物，刺激土著微生物生长是通过向土壤加入电子供体（适用于厌氧生物菌）或电子受体（适用于好氧生物菌），以及营养物质来实现的。通常加入的电子供体包括乳酸盐、乳化的植物油或糖蜜等，电子受体包括空气、氧气或氧气释放化合物等。第二种是向土壤中加入外来的人工培养驯化特定的微生物，同时也注射电子供体或电子受体、营养物质，促进微生物的生长繁殖。第二种方法称为强化生物修复技术。
美国海军设施工程服务中心（Naval Facilities Engineering Service Center）于1996年发布了《BIOPILE DESIGN AND CONSTRUCTION MANUAL》技术手册，手册中论述了如何设计和建设生物堆用于处理石油烃污染土壤。该方法主要包括场地整理、堆体构建和堆体调控；向污染土壤加入营养物质并混合均匀；加水调节土壤的湿度；加入特定微生物；对土壤堆体进行正压或负压充氧。此生物堆技术缺点是由于污染土壤是固相，存在处理不均匀，且修复周期较长。
专利文献CN104607460A提供了一种有机物污染土壤的生物修复方法，该方法主要包括将土壤搅拌破碎；向土壤中加入有机肥料和营养物质并混合均匀；加水调节土壤的湿度；加入特定高效微生物、催化剂和表面活性剂；对土壤进行曝气充氧，同时尾气进行收集处理；定期取样检测。该方法缺点也是由于污染土壤是固相，存在处理不均匀，前期污染土壤搅拌破碎预处理工程量较大，且修复周期较长。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于污染土壤修复的生物反应器及其使用方法，通过建设生物反应器，在生物反应器中以水为介质，将污染土壤放入生物反应器中后注入好氧生物菌剂后持续曝气，实现快速修复有机污染土壤的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于污染土壤修复的生物反应器，包括池体，其特征在于，所述池体底部设置有管体上带微孔的筛管，筛管上覆盖有滤料。
所述筛管为一条或多条，筛管沿着池体的长度方向布设。
当筛管为多条时，相邻筛管之间的间距为50-200cm。
所述滤料为纯净石英砂。
所述纯净石英砂具有5mm~2cm粒径极配并且覆盖厚度为30cm。
所述筛管在池体外与盲管相连。
本发明还提供了一种利用上述生物反应器进行污染土壤好氧生物修复的方法，包括如下步骤：
1）将污染土壤放入池体中，通过筛管向池体内加压注入清洁水，使污染土壤呈液相状态；
2）通过筛管向池体内加压注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂，通过筛管向池体内加压注入营养物质，使得水中C：N：P=100：5~15：0.5~1;
3）通过筛管持续向池体内加压注入压缩空气或氧气，直至完成污染土壤修复。
更进一步的，还包括4）在完成污染土壤修复后，通过筛管反向抽取池体中的水，使得池体中的水土分离。
其中，步骤3）中持续向池体内加压注入压缩空气或氧气以使得池体中水的溶解氧维持在2mg/L以上。
优选得，所述营养物质为含碳、氮或磷物质。
与现有土壤生物修复技术相比，本发明的优点在于：
1) 本技术方案采用液相的污染土壤好氧生物处理方法，以水为介质的液相生物修复方法比固相的生物修复方法，修复效果更均匀，更高效；
2) 本技术无需对污染土壤进行筛分、破碎和搅拌等预处理，大大减少了预处理工程量。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1为本发明所述生物反应器的正向剖视图；
图2为图1中的A-A＇俯视剖视图；
图3为图1中的B-B＇侧向剖视图；
图中：1污染土壤，2盲管，3池体，４筛管，５滤料。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的方法和效果作进一步的详细说明。
本发明提供了一种用于污染土壤修复的生物反应器，如图1-3所示，包括池体3，池体3的底部沿着池体长度方向布设有筛管4，根据池体3的大小，筛管4可以为一条也可以为多条，当筛管4为多条时，相邻筛管4之间的间距控制在50cm~200cm范围，筛管4上有微孔，筛管4上覆盖有滤料5，滤料5为5mm~2cm粒径极配的纯净石英砂，纯净石英砂的覆盖厚度为30cm。筛管4在池体3的外部与盲管2相连。待处理的污染土壤搁置在池体3中。
本发明还提供了上述生物反应器修复污染土壤的方法，包括如下步骤：
1）将污染土壤1放入生物反应器的池体3中，通过筛管4加压注入清洁水使其呈液相状态；
2）为快速达到修复效果，可通过筛管4加压注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌；
3）必要时可通过筛管4加压注入碳、氮或磷等营养物质；
4）通过筛管4加压注入压缩空气或氧气，通过微气泡快速把注入的好氧生物菌和营养物质扩散至整体生物反应器，并使得生物反应器中水的溶解氧维持在2mg/L以上。好氧生物菌大量生长繁殖，降解有机污染物，直至污染土壤达到修复目标。同时生物反应器中的水达到排放标准；
5）采用水泵通过筛管4反向抽出生物反应器中的水，使得好氧生物反应器中的水土分离。抽出的水存储起来回用于下一批次污染土壤处理，或直接达标排放。
下面提供具体的实施例：
实施例1
1）建设100m（长）×50m（宽）×2m（高）的钢筋混凝土好氧生物反应器池体，池体底部沿池体长度方向布设筛管，筛管上有微孔，筛管之间间隔为160cm，筛管上覆5mm~2cm粒径极配的纯净石英砂30cm；
2）将污染土壤放入好氧生物反应器池体中，采用水泵通过盲管和筛管加压注入清洁水使污染土壤呈液相状态；
3）采用水泵通过盲管和筛管加压注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂500kg；
4）采用水泵通过盲管和筛管加压注入磷酸二氢钾饱和溶液20kg；
5）采用空气压缩机通过盲管和筛管加压注射压缩空气，通过微气泡快速把注入的好氧生物菌剂和磷酸二氢钾扩散混合至整体好氧生物反应器，并使得生物反应器中水的溶解氧维持在2mg/L以上。好氧生物菌大量生长繁殖，降解有机污染物。每周检测一次土壤中污染物指标，直至污染土壤达到修复目标。
6）采用水泵通过盲管和筛管反向抽出生物反应器中的水，使得好氧生物反应器中的水土分离。抽出的水存储起来回用于下一批次污染土壤处理，或直接达标排放。
实施例2
1）建设50m（长）×40m（宽）×1.5m（高）的钢筋混凝土好氧生物反应器池体，池体底部沿池体长度方向布设筛管，筛管上有微孔，筛管之间间隔为100cm，筛管上覆5mm~2cm粒径极配的纯净石英砂30cm；
2）将污染土壤放入好氧生物反应器池体中，采用水泵通过盲管和筛管加压注入清洁水使污染土壤呈液相状态；
3）采用水泵通过盲管和筛管加压注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂150kg；
4）采用水泵通过盲管和筛管加压注入尿素饱和溶液10kg；
5）采用空气压缩机通过盲管和筛管加压注射压缩空气，通过微气泡快速把注入的好氧生物菌剂和尿素扩散混合至整体好氧生物反应器，并使得生物反应器中水的溶解氧维持在2mg/L以上。好氧生物菌大量生长繁殖，降解有机污染物。每周检测一次土壤中污染物指标，直至污染土壤达到修复目标。
6）采用水泵通过盲管和筛管反向抽出生物反应器中的水，使得好氧生物反应器中的水土分离。抽出的水存储起来回用于下一批次污染土壤处理，或直接达标排放。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于污染土壤修复的生物反应器，包括池体，其特征在于，所述池体底部设置有管体上带微孔的筛管，筛管上覆盖有滤料。
2.如权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的生物反应器，其特征在于，所述筛管为一条或多条，筛管沿着池体的长度方向布设。
3.如权利要求2所述的一种用于污染土壤修复的生物反应器，其特征在于，当筛管为多条时，相邻筛管之间的间距为50-200cm。
4.如权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的生物反应器，其特征在于，所述滤料为纯净石英砂。
5.如权利要求4所述的一种用于污染土壤修复的生物反应器，其特征在于，所述纯净石英砂具有5mm~2cm粒径极配并且覆盖厚度为30cm。
6.如权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的生物反应器，其特征在于，所述筛管在池体外与盲管相连。
7.一种利用权利要求1所述的生物反应器进行污染土壤好氧生物修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将污染土壤放入池体中，通过筛管向池体内加压注入清洁水，使污染土壤呈液相状态；
2）通过筛管向池体内加压注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂，通过筛管向池体内加压注入营养物质，使得水中C：N：P=100：5~15：0.5~1；
3）通过筛管持续向池体内加压注入压缩空气或氧气，直至完成污染土壤修复。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
4）在完成污染土壤修复后，通过筛管反向抽取池体中的水，使得池体中的水土分离。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3）中持续向池体内加压注入压缩空气或氧气以使得池体中水的溶解氧维持在2mg/L以上。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述营养物质为含碳、氮或磷物质。
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Cited By (1)
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2018
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