CN114426385A - 一种含油污泥生物堆修复装置和方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含油污泥生物堆修复装置和方法及应用。装置包括主体结构、补料系统、通风系统和传感控制系统；其中，所述主体结构用于盛放含油污泥生物堆和微生物；所述补料系统用于给主体结构内补充营养元素和/或水分；所述通风系统用于给主体结构内补充含氧气体和泄放压力；所述传感控制系统用于实时监测和控制补料系统及通风系统。采用该装置进行含油污泥生物堆修复，能够克服传统生物堆过程控制粗放的弊端，满足工程及实验的需求，完善实验流程，使得石油降解过程中对于氧浓度、营养液浓度等实施监测，具有高效过程控制的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种含油污泥生物堆修复装置和方法及应用。
背景技术
含油污泥的生物堆处理法是传统堆肥和生物处理的结合。其主要机理是将含油污泥与调理剂、菌剂混和堆成堆，依靠自然界的多种微生物，在控制条件下，促进可生物降解的有机物向腐殖质转化，是一个有机物高温固相降解的过程。
其目的是在人工控制条件下，给微生物提供一个较为良好的环境条件，来促进微生物的繁殖，同时微生物降解有机物质产生大量的能量，又提高了微生物代谢的速率，因而可以提高油泥中石油的降解效率。
相较于传统的物理、化学处理方法，以及生物修复方法中的预制床法、土耕法，生物堆法具有如下优点：占用场地较小；可以永久性的消除石油烃类和长期的隐患，无二次污染；可与其它处理技术结合使用，处理复合污染；处理费相对低，只有传统化学处理方法的50％左右。
虽然利用处理系统中微生物代谢活动来减少石油烃浓度或使其无害化的生物堆法具有较多的优点，但是现有技术中，生物堆法过程控制粗放、效率低的问题，修复过程中土壤物化性质改变造成不适合生物代谢的环境，导致出现瓶颈期无法进一步降解的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种新的含油污泥生物堆修复装置和方法，该装置和方法能够克服传统生物堆过程控制粗放的弊端，满足了工程及实验的需求，完善了实验流程，使得石油降解过程中对于氧浓度、营养液浓度等实施监测，具有高效过程控制的特点，解决了传统生物堆在实际应用中所存在的技术问题。
本发明第一方面提供了一种含油污泥生物堆修复装置，包括主体结构、补料系统、通风系统和传感控制系统；其中，所述主体结构用于盛放含油污泥生物堆和微生物；所述补料系统用于给主体结构内补充营养元素和/或水分；所述通风系统用于给主体结构内补充含氧气体和泄放压力；所述传感控制系统用于实时监测和控制补料系统及通风系统。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述补料系统包括混合池和喷淋器，其中，所述混合池用于盛放营养元素和/或水分；所述喷淋器用于喷淋营养元素和/或水分。
在本发明中，所述营养元素包括但不限于氮元素、磷元素和钾元素。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述通风系统包括进气风机和曝气头，其中，所述进气风机用于给主体结构内补充含氧气体；所述曝气头用于对主体结构泄放压力。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述传感控制系统包括控制主机和传感器，优选地，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳含量传感器和氮磷钾浓度传感器中的至少一种。更优选地，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳含量传感器和氮磷钾浓度传感器。通过主机能够控制上述传感器。上述传感器放置于主体结构内部。
根据本发明所述的装置的一些实施方式，所述含油污泥生物堆修复装置还包括进料口、滤液池、取样口和出料口中的一种或多种。其中，进料口用于投放含油污泥生物堆和微生物；滤液池用于盛放从主体结构排出的废液。
在本发明中，含氧气体可以为氧气或空气。
本发明第二方面提供了一种含油污泥生物堆的修复方法，包括：
步骤1、将含油污泥生物堆与微生物放置于主体结构内；
步骤2、通过通风系统对主体结构内进行通风控制；
步骤3、对主体结构内的环境进行实时监测，并根据需要控制补料系统及通风系统对主体结构内的环境进行调节。
在本发明中，微生物可以根据需要处理的含油污泥进行调整。例如可以为链霉菌、假单胞菌和芽孢菌微生物中的一种或多种。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，所述通风控制包括定时开-关周期循环控制、氧含量反馈控制和最大氧气消耗率反馈控制。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，所述定时开-关周期循环控制的方法包括：
步骤A、4-6L/min的速率通风4-6min；
步骤B、0.1-0.3L/min的速率通风20-30min；
步骤C、循环步骤A和B。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，所述氧含量反馈的方法包括：控制氧反馈点固定值为11.5-12.5体积％。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，优选地，当氧含量低于固定值，以4-6L/min高通量通风；当氧含量高于固定值，以0.1-0.3L/min的低风量进行通风；当氧含量在阈值范围内，不作任何风速修正，维持周期循环控制风量。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，最大氧气消耗率反馈控制的方法包括：监测氧气消耗率变化，由氧气消耗率的变化决定风量大小。
根据本发明所述的修复方法的一些实施方式，优选地，对污染土壤进行适当预处理，例如调整碳、氮、磷、钾配比，土壤含水率、孔隙度、颗粒均匀性。调整的方法和所期望的效果可以根据需要而定。
本发明第三方面提供了上述的含油污泥生物堆修复装置或上述的含油污泥生物堆的修复方法在石油土壤污染修复中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明的含油污泥生物堆修复装置和方法，克服了传统生物堆过程控制粗放的弊端，满足了工程及实验的需求，完善了实验流程，使得石油降解过程中对于氧浓度、营养液浓度等实施监测，具有高效过程控制的特点，解决了传统生物堆在实际应用中所存在的技术问题。
(2)本发明本着精细化过程控制的目的，针对实际工程需求及实验室具体测试要求，具有在线探头可记录生物堆理化数据，大大简化了实验流程，缩短了实验周期，节省了人力物力，提高了检测效率。
(3)本发明的装置和方法主要应用于石油土壤污染修复，属于土壤生物修复领域，利用处理系统中微生物代谢活动来减少石油烃浓度或使其无害化的生物堆法，本发明的装置和方法高效、可靠。
(4)本发明能够获取原位修复关键工艺参数及强化手段，克服了传统生物堆过程控制粗放的弊端，具有推广应用价值和良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的含油污泥生物堆修复装置结构示意图。
附图标记说明
1、主体结构 2、混合池 3、喷淋器
4、进气风机 5、爆气头 6、控制主机
7、进料口 8、滤液池 9、取样口
10、出料口 11、传感器
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
【实施例1】
一种含油污泥生物堆修复装置，如图1所示，包括主体结构1、补料系统、通风系统、传感控制系统、进料口7、滤液池8、取样口9和出料口10。主体结构用于盛放含油污泥生物堆和微生物；补料系统用于给主体结构内补充营养元素和/或水分；通风系统用于给主体结构内补充含氧气体和泄放压力；传感控制系统用于实时监测和控制补料系统及通风系统。
其中，补料系统包括用于盛放营养元素和/或水分的混合池2和用于喷淋营养元素和/或水分的喷淋器3。通风系统包括用于给主体结构内补充含氧气体的进气风机4和用于对主体结构泄放压力的曝气头5。传感控制系统包括控制主机6、传感器11，其中传感器11包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳含量传感器和氮磷钾浓度传感器。
【实施例2】
(1)对污染土壤进行适当预处理，调整碳、氮、磷、钾配比与含水率，通过混合物料秸秆改善土壤孔隙度、颗粒均匀性。
(2)将预处理样品通过进料口加入主体结构(100L)内部，装填至2/3处。
(3)开启通风系统使新鲜空气通过底部风口进入系统内部，并维持系统内部氧含量，通过以下策略进行氧控制。
①定时开-关周期循环控制：5L/min的速率通风5min，随后0.2L/min的速率通风25min，周期循环；
②氧含量反馈控制：氧反馈点固定为11.5-12.5体积％，当氧含量低于阈值范围，以5L/min高通量通风；当氧含量高于阈值范围，以0.2L/min的低风量进行通风；当氧含量在阈值范围内，不作任何风速修正，维持周期循环控制风量；
③最大氧气消耗率反馈控制：监测氧气消耗率变化，由氧气消耗率的变化决定风量大小。
(4)通过控制监测系统记录氮、磷、钾、水含量，并根据结果，每6小时补料调节。
(5)每5天进行取样，检测污染物去除率。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含油污泥生物堆修复装置，包括主体结构、补料系统、通风系统和传感控制系统；其中，
所述主体结构用于盛放含油污泥生物堆和微生物；
所述补料系统用于给主体结构内补充营养元素和/或水分；
所述通风系统用于给主体结构内补充含氧气体和泄放压力；
所述传感控制系统用于实时监测和控制补料系统及通风系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补料系统包括混合池和喷淋器，其中，
所述混合池用于盛放营养元素和/或水分；
所述喷淋器用于喷淋营养元素和/或水分。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述通风系统包括进气风机和曝气头，其中，
所述进气风机用于给主体结构内补充含氧气体；
所述曝气头用于对主体结构泄放压力。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述传感控制系统包括控制主机和传感器，优选地，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、二氧化碳含量传感器和氮磷钾浓度传感器中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述含油污泥生物堆修复装置还包括进料口、滤液池、取样口和出料口中的一种或多种。
6.一种含油污泥生物堆的修复方法，包括：
步骤1、将含油污泥生物堆与微生物放置于主体结构内；
步骤2、通过通风系统对主体结构内进行通风控制；
步骤3、对主体结构内的环境进行实时监测，并根据需要控制补料系统及通风系统对主体结构内的环境进行调节。
7.根据权利要求6所述的修复方法，其特征在于，所述通风控制包括定时开-关周期循环控制、氧含量反馈控制和最大氧气消耗率反馈控制。
8.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于，所述定时开-关周期循环控制的方法包括：
步骤A、4-6L/min的速率通风4-6min；
步骤B、0.1-0.3L/min的速率通风20-30min；
步骤C、循环步骤A和B。
9.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于，所述氧含量反馈的方法包括：控制氧反馈点固定值为11.5-12.5体积％；
优选地，当氧含量低于固定值，以4-6L/min高通量通风；当氧含量高于固定值，以0.1-0.3L/min的低风量进行通风；当氧含量在阈值范围内，维持周期循环控制风量。
10.权利要求1-5中任意一项所述的含油污泥生物堆修复装置或权利要求6-9中任意一项所述的含油污泥生物堆的修复方法在石油土壤污染修复中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220503 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |