一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备及修复方法技术

本发明专利技术属于有机污染土壤修复的技术领域，具体地说是一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备及修复方法。包括直流电源、正电极、负电极、反应器、螺旋搅拌器、电机及泥浆储蓄池，其中反应器的侧壁上设有进样口和出样口，所述进样口通过蠕动泵I和进样管道与泥浆储蓄池连接，所述螺旋搅拌器插入反应器内、并与设置于反应器外部的电机连接，所述正电极和负电极间隔排列于反应器内、并均与直流电源连接。本发明专利技术采用电化学氧化与微生物降解协同的一体处理有机污染土壤，待修复土壤的流态特征增强了电化学反应过程中的固液传质，可快速破坏有机大分子污染物的分子结构，为优化微生物的降解作用提供适宜条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机污染土壤修复的
，具体地说是一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备及修复方法。
技术介绍
微生物降解一种常见的有机污染土壤修复技术之一，具有易于调控，处理效果好的优点，已在国内外得到广泛使用。但微生物降解技术处理周期长、效率低低的问题，制约了有机污染土壤的修复效率。而电化学氧化技术是通过直流电，在阳极上夺取电子使有机物氧化或先使低价金属氧化为高价金属离子，然后高价金属离子再使有机物氧化的方法。目前，电化学氧化中的电化学高级氧化技术在处理难降解有机物的治理上显现了高效的特征。两种技术对溶解氧含量有要求，一方面溶解氧可为微生物降解创造好氧环境，另一方面溶解氧含量的增加，也可以提高电化学氧化反应的强度。这提供了处理有机污染土壤的新思路，将电化学氧化技术与微生物降解技术相结合，建立多相集成的一体化反应器，协同处理有机污染土壤，提高处理效果。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备及修复方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备，包括直流电源、正电极、负电极、反应器、螺旋搅拌器、电机及泥浆储蓄池，其中反应器的侧壁上设有进样口和出样口，所述进样口通过蠕动泵I和进样管道与泥浆储蓄池连接，所述螺旋搅拌器插入反应器内、并与设置于反应器外部的电r>机连接，所述正电极和负电极间隔排列于反应器内、并均与直流电源连接。所述反应器内靠近负电极设有曝气装置，所述曝气装置与空气压缩器连接。所述正电极为铁电极，所述负电极为石墨电极，所述铁电极和石墨电极对称设置于螺旋搅拌器的两侧。所述反应器为釜式结构。所述反应器的进样口和出样口处均设有阀门。所述反应器内出样口处设有滤网。一种修复有机污染土壤的方法，所述反应器内添加待处理的有机污染土壤、并添加固定化微生物，通过调节反应器中溶解氧含量，在满足微生物降解作用的基础上，提高反应器中电化学氧化强度；电化学氧化将污染物矿化或降解为小分子污染物，微生物将污染物或电化学氧化产物进一步降解，从而实现高效降解土壤中的有机污染物。所述反应器内的正电极和负电极进行电化学反应，所述螺旋搅拌器旋转使有机污染土壤呈均相流体，利用电化学氧化与微生物降解的协同作用，降解土壤中有机污染物。本专利技术的优点及有益效果是：本专利技术采用电化学氧化与微生物降解协同的一体处理有机污染土壤，待修复土壤的流态特征增强了电化学反应过程中的固液传质，快速破碎有机大分子污染物，为微生物的降解作用优化提供适宜条件。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术电化学氧化与微生物降解协同作用下实施例1芘降解率图；图3为本专利技术电化学氧化与微生物降解协同作用下实施例2芘降解率图。其中：1为直流电源，2为铁阳极，3为石墨阴极，4为釜式结构反应器主体，5为电动机及螺旋搅拌器，6为空气压缩器，7为滤网，8为进样口，9为出样口，10为蠕动泵II，11为阀门，12为泥浆储蓄池，13为泥浆，14为固定化微生物，15为蠕动泵I。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1所示，本专利技术一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备，包括直流电源1、正电极2、负电极3、反应器4、螺旋搅拌器5、电机及泥浆储蓄池12，其中反应器4采用釜式结构，侧壁上对称设有进样口8和出样口9，反应器4内出样口9处设有滤网7。所述进样口8通过蠕动泵I15和进样管道与泥浆储蓄池12连接，出样口9通过出样管道与蠕动泵II10连接，进样口8和出样口9处均设有阀门11。所述螺旋搅拌器5插入反应器4内、并与设置于反应器4外部的电机连接，所述正电极2和负电极3间隔排列于反应器4内、并均与直流电源连接，正电极2和负电极3进行电化学反应。所述反应器4内靠近负电极3设有曝气装置，所述曝气装置与空气压缩器6连接。通过连续曝气，强化电化学反应，从而降解有机污染物。所述正电极2为铁电极，所述负电极3为石墨电极，所述铁电极和石墨电极对称设置于螺旋搅拌器5的两侧。所述反应器4为釜式结构。所述有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备处理有机污染土壤的方法为：所述反应器4内添加待处理的有机污染土壤、并添加固定化微生物14，通过调节反应器4中溶解氧含量，在满足微生物降解作用的基础上，提高反应器4中电化学氧化强度；电化学氧化将污染物矿化或降解为小分子污染物，微生物将污染物或电化学氧化产物进一步降解，从而实现高效降解土壤中的有机污染物。所述反应器4内的正电极2和负电极3进行电化学反应，所述螺旋搅拌器5旋转使有机污染土壤呈均相流体，加快溶解氧的传质效率，增加电化学反应的反应速率。利用电化学氧化与微生物降解的协同作用，降解土壤中有机污染物。实施例1(1)电化学氧化与微生物降解协同反应器的制备：反应器4的主体采用PVC釜式结构，体积1L，中间置电动机带动的螺旋式搅拌器5，两电极对称置于螺旋式搅拌器5两旁，两电极距离6cm，通过空气压缩器6在阴极附近曝气，进样口8和出样口9分别布于反应器4两侧、并分别与蠕动泵相连，用于进样和出样。(2)电化学氧化与微生物降解作用的运行参数：土壤为芘污染壤土，壤土风干过60目筛，称取风干土200g，芘浓度为100mg/kg，泥浆水土比为3：1，10g/L无水硫酸钠为支持电解质，pH为6.8，搅拌器转速380r/min，曝气量1000ml/min，电压梯度2v/cm，固定化微生物加入量为2％，一次的运行周期是3d，适宜温度由电化学反应产热提供。(3)电化学氧化与微生物降解协同修复有机污染土壤的操作：1)调节污泥水土比保持在设定比例，调节污泥pH在近中性条件下，开启蠕动泵I15，使泥浆13从泥浆储蓄池12进入反应器4中，添加一定量的固定化微生物14，安置好两电极位置。启动螺旋式搅拌器5并使转速保持在预定值，同时预曝气15分钟后，在阴极与阳极间施加电压进行恒电流降解，定时采样测定有机物降解指标；2)一个周期结束后，由出样口9的蠕动泵II10将处理后污泥13抽出，同时固定化微生物14被滤网7截留在反应器4中待继续使用，再开启进样口8处的蠕动泵I15，重复以上操作，实现对有机污染土壤的连续处理。所述电化学氧化过程是：在电场中，通入溶解氧可促进电化学氧化作用，能有效地将各种有毒和难处理的有机物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备，其特征在于：包括直流电源(1)、正电极(2)、负电极(3)、反应器(4)、螺旋搅拌器(5)、电机及泥浆储蓄池(12)，其中反应器(4)的侧壁上设有进样口(8)和出样口(9)，所述进样口(8)通过蠕动泵I(15)和进样管道与泥浆储蓄池(12)连接，所述螺旋搅拌器(5)插入反应器(4)内、并与设置于反应器(4)外部的电机连接，所述正电极(2)和负电极(3)间隔排列于反应器(4)内、并均与直流电源连接。

【技术特征摘要】
1.一种有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化设备，其特征在
于：包括直流电源(1)、正电极(2)、负电极(3)、反应器(4)、螺旋搅拌
器(5)、电机及泥浆储蓄池(12)，其中反应器(4)的侧壁上设有进样口(8)
和出样口(9)，所述进样口(8)通过蠕动泵I(15)和进样管道与泥浆储蓄
池(12)连接，所述螺旋搅拌器(5)插入反应器(4)内、并与设置于反应
器(4)外部的电机连接，所述正电极(2)和负电极(3)间隔排列于反应器
(4)内、并均与直流电源连接。
2.按权利要求1所述的有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化
设备，其特征在于：所述反应器(4)内靠近负电极(3)设有曝气装置，所
述曝气装置与空气压缩器(6)连接。
3.按权利要求1所述的有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化
设备，其特征在于：所述正电极(2)为铁电极，所述负电极(3)为石墨电
极，所述铁电极和石墨电极对称设置于螺旋搅拌器(5)的两侧。
4.按权利要求1所述的有机污染土壤的电化学与微生物协同修复一体化
设备，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书海，徐文迪，吴波，甘信宏，李刚，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21