CN111069273A - 微生物修复球空间填充prb辅助电动修复场地污染的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，在土壤污染区布置电极组和可渗透反应墙，电极采用柱状金属或石墨材质、串联、正负极间隔排布，在每排电极阴阳极之间设置可渗透反应墙系统，将培养驯化完成的微生物修复球安装于墙体内。该技术运行成本低，整个过程设备安装便捷，无二次污染，尤其对于低渗透性粘土或淤泥土性质的土壤非常有效。

Description

微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用
技术领域
本发明涉及水污染处理技术领域，具体涉及微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用。
背景技术
目前的电动-可渗透反应墙技术多从电极的排布、可渗透反应墙的材料的改造及优化，微生物结合电动修复，实现两种技术的协同作用，但缺少PRB的结构与及填料的安装方式上的突破。
CN104741367B中发明了一种利用微生物与电动修复结合去除土壤中砷的方法，将特定微生物引入修复的土壤中，利用微生物与砷的作用使其变成离子态，然后采用电动修复的方法将砷从土壤中去除。但该技术针对性强，对微生物要求高。
CN208261519U中采用了一种双环同步循环结构的装置与电动-可渗透反应墙技术相结合对污染土壤进行修复，在外环和内环设置多组电极模块，通过进料、传动、去极化、出料等程序的运行实现对土壤的持续修复。但发明需要将污染土壤挖出，实为异位修复。
电动与可渗透反应墙技术的联合并没有在真正意义上起到互相协同、促进的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出一种微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，在土壤污染区布置电极组和可渗透反应墙，电极采用柱状金属或石墨材质、串联、正负极间隔排布，在每排电极阴阳极之间设置可渗透反应墙系统，将培养驯化完成的微生物修复球安装于墙体内
本发明的进一步技术：
优选的，所述可渗透反应墙外部结构上模拟水处理中的斜板沉淀池，与污染土接触的面倾斜设计，缩短污染物到达PRB系统时间，整体外观呈现梯台式结构。
优选的，将PRB系统与土壤接触的可渗透反应墙墙面设计为倾斜面，倾角为60°，倾斜面上均匀分布着孔径为10mm的小孔，非倾斜侧面及顶面设为可开墙面，顶端设有温度、pH监控位点，与外界的监测设备相连。
优选的，所述可渗透反应墙内部底面与倾斜面之间采用交叉布置的支架，在支架上交错安装微生物修复球。
本发明有益效果：
该技术运行成本低，整个过程设备安装便捷，无二次污染，尤其对于低渗透性粘土或淤泥土性质的土壤非常有效。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
电动-可渗透反应墙是一种原位修复技术，由于其成本低、设备安装及操作便捷、二次污染少等优点被广泛关注，目前正从研究、中式阶段向工程应用转化。电动修复是通过向污染介质两端植入电极形成电场，利用电场产生的各种电动效应(电渗析、电迁移、电泳等)驱动土壤或地下水中污染物沿电场方向定向迁移，可渗透反应墙原多用于流动相污染羽下游，通过墙体内填料对污染物离子交换、吸附、氧化还原、沉淀等一些列物理化学反应，将污染物降低的过程。
本发明提出一种微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，对现有的可渗透反应墙填料及填料在系统内的放置、更新或回收及后续处理提供了一套有效解决方案。现有的可渗透反应材料多采用物理吸附、化学氧化还原药剂和一些矿物材料等，本发明将微生物引入填料单元，通过电场对微生物生长、繁殖的促进、酶的活性增强，实现了电动与微生物、电动与可渗透反应墙的多技术联合修复；另外对可渗透反应墙的外观及内部结构进行改造，以达到电动-可渗透反应墙-微生物的高效组合。
具体的：在土壤污染区布置电极组和可渗透反应墙，电极采用柱状金属或石墨材质、串联、正负极间隔排布，在每排电极阴阳极之间设置可渗透反应墙系统，将培养驯化完成的微生物修复球安装于墙体内；
电动修复过程中，在每组阴极室内加入表面活性剂，在电场作用下，土壤有机污染物随着表面活性剂以电渗流的形式迁移到可渗透反应墙内，以表面活性剂增强电渗流速率；
污染物迁移到反应墙内，与带有微生物生长所需营养物质的多孔附着材料的微生物修复球接触，进而发生有效生化反应，并且在电场刺激下，微生物体内的酶活性、细胞膜通透性增强，微生物的繁殖速率也会加快；
另外，电场的存在增强了土壤或地下水中污染物、营养物质和微生物之间的传质效率，使得微生物更容易以有机污染物或其代谢产物为碳源并加以利用分解。
该技术运行成本低，整个过程设备安装便捷，无二次污染，尤其对于低渗透性粘土或淤泥土性质的土壤非常有效。
可渗透反应墙为主体的PRB系统是水污染的一种处理技术，主要利用填充材料与污染物质发生各种物理化学反应，通过降低污染物的生物有效性或者改变其形态达到降低污染的目的。土壤与地下水中的污染物沿水流或者外力的方向也可进入PRB系统，使目标污染物浓度降低，因此PRB系统逐渐与电动技术等其他技术联用而应用于土壤及地下水修复当中。
针对可渗透反应墙结构单一，多采用长方体或正方体的外观，内部填充药剂、压实，导致一点时间后药剂更新操作困难。本发明在可渗透反应墙外观设计上：外部结构上可以模拟水处理中的斜板沉淀池，与污染土接触的面倾斜设计，缩短污染物到达PRB系统时间，整体外观呈现梯台式结构。
具体的：本发明将PRB系统与土壤接触的墙面设计为倾斜面，倾角为60°，倾斜面上均匀分布着孔径为10mm的小孔，非倾斜侧面及顶面设为可开墙面，方便内部微生物球的安装与拆卸，顶端设有温度、pH监控位点，与外界的监测设备相连。PRB内部底面与倾斜面之间采用交叉布置的支架，一方面起到支撑上部覆盖土壤的斜面，另一方面在支架上交错安装微生物修复球
同时，针对可渗透反应材料多采用物理、化学药剂，修复后药剂回收麻烦及再生处理难度大。本发明采用微生物修复球，修复球制备尺寸通过成型机模板控制，其直径介于于6cm～10cm范围内；利用孔隙略小于修复球直径的移动式筛分机即可将土壤与修复球分离以回收修复球。
微生物修复球的制备工艺，包括以下步骤：
1)原粉合成
原料氢氧化钠和氢氧化铝按照摩尔比3:1的比例通过手工投料的方式投入反应釜中，由蒸汽加热发生反应生成偏铝酸盐；
然后在凝胶釜中将生成的偏铝酸盐与硅酸钠按照摩尔比1:1的比例加入适量的水混合生成硅铝胶；
再经过晶化釜结晶；
然后经过过滤机过滤后生成硅酸盐原粉，所述盐类选用钾盐或钙盐，在离子交换釜中硅酸盐原粉和钾盐或钙盐进行离子交换，经过过滤机过滤后得到钾型或钙型硅铝酸盐原粉；
将硅铝酸盐原粉10份、琼脂粉15份、蛋白胨20份、酸碱调节剂0.2份、微量元素1.2份、糖类10份和水20份进行混合，经过滤机快速过滤后得到培养基原粉；
2)修复球合成
利用干燥机对培养基原粉进行加热干燥，原粉经过干燥机加热后与黏土按照质量比1:5的比例并添加木屑在混合机混合；
混合后进入成型机；
成型后再经过干燥机干燥；
最后进入焙烧炉焙烧得到修复球。
显然，上述所描述的实施例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作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。

Claims (4)

1.微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，其特征在于：在土壤污染区布置电极组和可渗透反应墙，电极采用柱状金属或石墨材质、串联、正负极间隔排布，在每排电极阴阳极之间设置可渗透反应墙系统，将培养驯化完成的微生物修复球安装于墙体内。
2.根据权利要求1中所述的微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，其特征在于：所述可渗透反应墙外部结构上模拟水处理中的斜板沉淀池，与污染土接触的面倾斜设计，缩短污染物到达PRB系统时间，整体外观呈现梯台式结构。
3.根据权利要求2中所述的微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，其特征在于：将PRB系统与土壤接触的可渗透反应墙墙面设计为倾斜面，倾角为60°，倾斜面上均匀分布着孔径为10mm的小孔，非倾斜侧面及顶面设为可开墙面，顶端设有温度、pH监控位点，与外界的监测设备相连。
4.根据权利要求3中所述的微生物修复球空间填充PRB辅助电动修复场地污染的应用，其特征在于：所述可渗透反应墙内部底面与倾斜面之间采用交叉布置的支架，在支架上交错安装微生物修复球。
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