一种地下水中甲基叔丁基醚的生物降解方法技术

本发明专利技术涉及一种地下水中甲基叔丁基醚的生物降解方法，其特征在于：应用含有膨润土的释氧材料作为好氧生物反应格栅或井的填料，用以处理受甲基叔丁基醚污染的地下水；所述材料的成份和配比为：释氧化合物５～２０ｗｔ％，膨润土５～２０ｗｔ％，砂和／或粉煤灰１０～３０ｗｔ％，余量为混凝剂；在受甲基叔丁基醚污染的地下水污染羽状体下游布设该好氧生物反应格栅或井，该好氧生物反应格栅或井与地下水流相垂直。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对污染地下水进行生物修复的方法，具体涉及一种地下水中甲基叔丁 基醚的生物降解方法。
技术介绍
甲基叔丁基醚(MTBE)为无色有刺鼻性气味的易燃挥发性有机物，是一种无铅汽 油添加剂，具有优良的抗爆性，主要用于改善汽油的性能和促进汽油的完全燃烧。20世纪 60年代后期，由于含铅汽油对人体健康和环境的巨大危害而越来越受到公众和环保人士的 反对。作为四乙基铅等铅盐的替代产品，MTBE可以显著减少汽车尾气中CO的排放，增加汽 油辛烷值、提高燃烧效率、减少臭氧生成而于上世纪70年代初得到广泛应用，MTBE也以其 优良的性能及低廉的生产成本而成为近20年来发展最快的石化产品之一。然而随着汽油中MTBE添加量的增加，大量的MTBE通过各种方式进入到人们赖以 生存的环境(朱琳，《双层可渗透生物反应格栅去除地下水中MTBE的研究》，天津大学，2006)。1992年11月，美国阿拉斯加费尔班克斯首先报道了有关MTBE对人 类健康的危害。加油站附近有超过一百五十位的居民抱怨在吸入MTBE含量为15%的汽油 后产生了头痛、晕眩、困倦、恶心、呕吐、喉部刺激及失去方向感等症状(程伟等，环境污染 治理技术与设备，2001，2 48-55)。紧接着在很多地方如威斯康星州密尔沃基和新洋西州的 一些城市也出现了相似的反映(刘杰民等，环境污染治理技术与设备，2003，3 (3) :7-11)。动物实验显示，MTBE食入及或吸入均有导致癌症的潜在危害。然而，MTBE对人体 的长期毒性目前则尚未被充分证实。MTBE曾在胆结石治疗中作为结石溶解剂使用，病人发 生的副作用包括恶心、厌食、呕吐、血压过低、头痛、心悸、气塞、发炎及疼痛等。MTBE的代 谢物叔丁醇(TBA)的人体毒性也被研究过，长期的服用含TBA的饮水后，会导致肾脏疾病 的加重及死亡率的上升；在高浓度TBA暴露下，急性症状包括眼睛及上呼吸道黏膜刺激、头 痛、晕眩、疲倦及麻醉感等(侯冬利，《甲基叔丁基醚(MTBE)的好氧降解行为研究》，，天津大学，2006)。近期的研究结果表明，MTBE已对地表水、地下水、土壤及大气等环境要素构成污 染。随着经济的发展，汽车的需求量逐渐增加，导致MTBE大量进入环境，因此，可以预见在 全球大部分地区，MTBE对公众健康和环境的危害还将日趋扩大。MTBE的可溶性、挥发性、难降解性使它容易穿过土壤进入地下水体并持久存在，构 成全球环境问题的重大隐患。受MTBE污染地下水的治理是相当复杂的，主要原因如下1.降解速度非常缓慢长期以来MTBE被认为难以生物降解，这与其化学结构不易 受微生物攻击有关(侯冬利，《甲基叔丁基醚(MTBE)的好氧降解行为研究》，，天津大学，2006)。MTBE的烷基醚相对比较稳定，水解为可生物降解的醇比较困难；同 时叔丁基不易发生生物降解，所以MTBE的生物可降解性较差(路佳等，环境污染与防治， 2006,28(5) :36-368)。加利福尼亚的两个研究小组发现土壤和含水层中的自然过程几乎无 法降解 MTBE (Fortin N. Y. et al. Environ. Sci. Technol.，1999，33 (17) :2980_2986)。劳伦斯利弗尔国家实验室的环境学家A. Happel和加州大学戴维斯分校的水文学家G. Fogg领导 的小组研究表明，被MTBE污染的地下水可以在十年间渗透几百米而基本上不降解，MTBE比 某些危险碳氢化合物(如苯)的降解时间要长得多(朱琳，《双层可渗透生物反应格栅去 除地下水中MTBE的研究》，天津大学，2006)。2.在水中有很高的溶解性，不易被含水层介质所吸附。3.亨利常数较低，水中挥发性小。已有研究表明，MTBE在厌/缺氧条件下，几乎不发生生物降解，所以MTBE的好氧 降解研究对于地下水环境污染治理具有重要的理论价值和实际意义。可渗透反应格栅(Permeable Reactive Barriers, PRBs)是一种地下水污染的原 位修复技术，由可透水的反应介质组成，置于地下水污染羽状体的下游，通常与地下水流相 垂直。当受污染的地下水通过PRBs时，污染物与格栅活性介质之间会产生沉淀、吸附、氧 化-还原和生物降解等一系列反应，从而有效的去除地下水中的污染物(吴俊文等，工程勘 察，2005，6 -.20-21)。由于该技术具有不需要用泵抽出地下水和地上处理系统，处理费用少， 处理效果好，对环境的扰动小，反应介质消耗慢等优点而在地下水原位修复技术中具有广 泛的应用前景。按反应性质不同可渗透反应格栅可分为化学沉淀反应格栅、氧化_还原反 应格栅、吸附反应格栅和生物降解反应格栅(Gillham R W. Scientific Basis for Current and FutureTechnologies,1994,913-930)。在自然环境下，由于受到电子供体、电子受体和氮磷等营养物质的限制，土著微生 物处于失活或微活状态，因而对地下水中的污染组分没有明显的降解作用。生物降解反应 格栅就是消除上述限制，利用有机物作为电子供体，并为微生物提供必要的电子受体和营 养物质，从而促进地下水中有机污染物的好氧或厌氧生物降解。好氧生物降解格栅的材 料主要是含释氧化合物(ORC)的混凝土颗粒，释氧化合物的形态为固态的过氧化合物，如 1%02、&02等。它们向水中释氧，为好氧微生物提供氧源和电子受体，使有机污染物产生好氧 生物P華角军(Johnson Τ. L. et al. Scientific Basis for Current and Future Technologies Part 2，1994,931-947)。自然条件下，地下水中溶解氧的浓度很低，特别是受到有机污染物污染后，这些 区域的溶解氧(DO)将进一步被消耗而降低，甚至为零。因此，溶解氧的补充是地下水原 位好氧生物降解修复的关键因素。向地下水中补充溶解氧的方法有很多种，当前，输氧入 地下的方式主要有空气注入、臭氧注入、过氧化氢溶液引入、胶态微气泡(Colloidal Gas Aphrons,CGAs)注入和释氧化合物注入等(李木金，《地下水生物修复释氧过程及污染物迁 移研究》，，天津大学，2006)。释氧化合物注入的优势在于释氧材料不具毒 性，对地下水没有潜在的负面效应，释氧材料与水反应除放出氧气外，只有微溶的氢氧化镁 或氢氧化钙生成，不会对地下水造成二次污染；且成本低廉，易于制作，大大降低了原位生 物修复的成本。释氧材料(Oxygen Releasing Compounds,ORCs)是指含过氧化物的固体物质，如过氧化镁、过氧化钙等。这些物质在水中能释放出氧气，其反应如下<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 4</formula>在以“释氧化合物注入”方式进行好氧生物降解PRBs修复技术中，释氧材料的释 氧能力和释氧速率是修复成功与否的关键因素。Kao等(Kao C. M.，et al. ,Water本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下水中甲基叔丁基醚的生物降解方法，其特征在于：应用含有膨润土的释氧材料作为好氧生物反应格栅或井的填料，用以处理受甲基叔丁基醚污染的地下水；所述材料的成份和配比为：释氧化合物５～２０ｗｔ％，膨润土５～２０ｗｔ％，砂和／或粉煤灰１０～３０ｗｔ％，余量为混凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菲，谢李，陈鸿汉，王超，缪德仁，刘丹丹，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]