[发明专利]表面涌进电动法联合降解菌修复污染土壤的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤污染环境修复技术领域，具体涉及一种表面涌进电动法联合降解菌修复污染土壤的装置和方法。

背景技术

石油是由上千种化合物组成的混合体，主要包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等。这些化合物有致癌、致变、致畸等作用，并能通过食物链在动植物体内富集，对环境、植物、人类均会造成很大的负面影响。就土壤污染而言，石油在土壤中的横向迁移呈辐射状分布，污染强度随污染源的距离增加而迅速降低，污染源周围污染最重的区域在0-40m范围内，占总量90％以上，横向迁移范围确定在150m以内；落地原油纵向迁移绝大部分集中在距土壤表面0-10cm范围内，竖向迁移一般不超过70cm。

目前国内外关于土壤中石油污染的处理方法分为物理法、化学法和生物法。其中，物理法主要是根据石油烃类的物理特性，利用吸附、气提、萃取等方法将其从污染的土壤相中分离出来。物理法主要的处理技术为吸附法、自然浮上法、气提法、萃取法、膜技术和热处理法。化学法主要是根据化学反应原理和方法来分离回收污染物或者改变它们的性质使其无害化，主要技术包括湿式氧化法、化学浸出法、电絮凝及电解氧化法等。污染土壤的生物法修复是指利用特定的植物、动物和微生物吸收、转化、清除或降解环境污染物，使环境中污染物浓度降低到可接受范围。主要技术包括投菌法、生物培养法、生物通气法、土地耕作法、堆肥法、生物反应器法和厌氧处理法。物理法只是修复土壤中石油的暂缓措施，并不能从根本上解决石油污染问题，化学法修复时间短，但易产生二次污染，生物法修复相对于物理法和化学法处理经济花费少，对环境影响小，不产生二次污染，但修复石油污染土壤周期较长。

污染土壤的电动修复是一门综合土壤化学、环境化学、电化学和分析化学等交叉的研究领域。电动修复是指在受污染的土壤和地下水区域插入电极，形成低压直流电场，利用电动力学效应使污染物发生迁移，从而达到去除土壤中污染物的目的。电动修复主要运动机制有电渗析、电迁移以及电泳等。电渗析是指土壤中的孔隙水在外加电场力的作用下引起的运动,移动速度较慢,且与土壤性质密切相关。电迁移是指污染土壤中的带电离子以及离子型化合物在电场力的作用下阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移的过程。电泳是指在外加电场力作用下,土壤中的带电胶体颗粒(细小的土壤颗粒、腐植粒、微生物细胞等)带动吸附在这些颗粒表面上的污染物做定向移动。

石油的成分比较复杂，主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量的非烃类化合物组成，它是一种混合物。微生物对石油烃类降解通常认为有两种机制，一种是直接分解，微生物在其生长繁殖等生命活动中，以石油烃类物质为碳源，在利用过程中使此类物质断链，将复杂的高分子量有毒物质分解为简单的低分子量无害物质；另外一种是通过共代谢降解，共代谢是指化合物不能被完全矿化利用，微生物必须从其它底物获得大部分碳源和能源，即，在有初级能源物质存在的情况下才能进行的有机化合物的生物降解过程。

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier，PRB)技术是近年来迅速发展起来的地下水污染原位修复技术，因其具备可持续原位处理多种污染物、处理效果好、对环境扰动小、安装施工方便、成本低等优点，已成为土壤污染修复主要的发展方向。当土壤中的污染物通过PRB时，污染物与墙体材料发生化学反应而被去除，从而达到环境修复的目的。PRB一旦安装完毕，除某些情况下需要更换墙体反应材料外，几乎不需要其他运行和维护费用。

传统的电动修复方法是在污染区域垂直于水平方向插入两根电极，从目前的研究情况来看，诸多适用于实验修复，处理区域面积较小，且在污染区域中间地带呈现污染物滞留情况，污染物移动速率较小，本发明的核心在于，提出表面涌进式电动联合降解菌和PRB技术，从污染区域底层将污染物渐渐逼近污染区域表层，融合降解菌和PRB技术，促进土壤中石油污染物的解吸与降解。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的是提供一种表面涌进电动法联合降解菌修复污染土壤的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：