[发明专利]一种原位热处理耦合微生物修复污染场地的模拟反应装置

说明书

本发明涉及一种原位热处理耦合微生物修复污染场地的模拟反应装置，通过在沙箱中土壤内埋入有机污染土壤于左侧污染羽位置，设定好模拟地下水并控制地下水流速，注入微生物及生物刺激剂，通过热水直接注入或加热电阻方式加热土壤及下水，控制外部热水或温度控制器控制温度在预设范围，多路温度巡检仪定时记录并储存热电偶检测温度，并且多位置取样检测有效用于模拟场地有机污染物热耦合微生物修复特定污染物修复过程，探究微生物和温度环境对场地修复过程的影响，能够直观了解不同环境温度和微生物种群条件对土壤有机物浓度及分布的影响，有利于帮助指导实际工程场地热耦合微生物修复有机污染土壤规律及机理探究，进而提高场地修复效果。

技术领域

本发明涉及土壤和地下水污染修复技术领域，特别是涉及一种原位热处理耦合微生物修复污染场地的模拟反应装置。

背景技术

由于土壤受到污染后具备明显隐蔽性、滞后性、潜伏性和非均质性，因此土壤受到污染后极难被及时发现，从而迁移至地下水中对地下水造成污染，导致污染土壤和地下水修复难度大、周期长、成本高。土壤原位热修复技术主要通过利用加热原件加热污染场地的土壤和地下水，在相对较高温度下促进地下环境中污染物挥发，并通过抽提系统把气态污染物从土壤中抽提出来，将尾气收集并处理，实现高效修复污染土壤目的。但原位热修复技术能耗高，导致其修复成本高。微生物修复技术是一种利用土著微生物或经过人工驯化后具有特定功能的微生物，在适宜环境条件下通过自身代谢作用降低土壤中有害污染物活性或降解成无害物质的修复技术。但微生物修复技术修复周期相对较长并且受微生物种群影响极大。原位热处理耦合微生物修复技术可以用于修复复合污染土壤和地下水，可有效提高修复效率，可广泛用于土壤和地下水污染修复。

然而，由于场地中土壤和地下水环境错综复杂，在研究过程中污染物迁移转化规律随实际水文地质情况而各有不同，并且土著微生物群落降解污染物的最佳温度也有显著差别，因此原位热处理耦合微生物修复的关键在于明确场地的目标加热温度及污染物在目标加热温度条件下的迁移转化规律。相比在修复场地建立大型试验场地，在室内开展模拟反应装置可以节省投资并提高效率。因此，设计模拟现场热处理耦合微生物修复污染土壤和地下水的三维可视化模拟反应装置，研究原位热处理耦合微生物修复的最佳加热温度，在加热和微生物修复共同作用下污染物的迁移转化规律，可以为原位热处理耦合微生物修复提供技术指导。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位热处理耦合微生物修复污染场地的模拟反应装置，以直观、可靠、真实地模拟不同环境温度和微生物种群条件对土壤有机物浓度及分布的影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种原位热处理耦合微生物修复污染场地的模拟反应装置，包括：反应器主体；所述反应器主体包括沙箱以及位于所述沙箱两侧的进水水箱和出水水箱；所述沙箱与所述进水水箱之间、所述沙箱与所述出水水箱之间均由多孔筛板间隔开；

所述沙箱内空间分为污染源区和污染源下游区；所述污染源区内填充有所需模拟的污染羽，所述污染源下游区内填充有相同土质条件的土壤，所述土壤中包括土著微生物群落；所述土质条件包括土壤类型、土壤颗粒粒径、土壤所在地质结构和地下含水层；

所述污染源下游区内不同位置处安置有多根筛管，分别模拟热水注入井、冷水循环井和监测井；

所述监测井内安置有热电偶和采样针；所述热电偶内置电丝端子于热电偶的不同高度处；所述热电偶外接多路温度巡检仪，用于以第一预设频率采集不同位置、不同深度处的温度数据；所述采样针位于预设深度位置处，用于以第二预设频率和预设速度采集不同位置、不同深度处的地下水样品；

所述进水水箱内注入有模拟地下水；所述进水水箱外接进水蠕动泵，以预设流速缓慢将地下水注入所述进水水箱内；所述出水水箱远离所述沙箱的一侧预设高度处开有出水孔，用于控制水力梯度；

所述污染源下游区内的土壤和地下水采用热水注入加热方式或加热管加热方式进行加热；通过所述热水注入井向所述污染源下游区内注入有生物刺激剂。