一种电化学-微生物耦合修复系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种电化学

【技术实现步骤摘要】
一种电化学
‑
微生物耦合修复系统及其应用


[0001]本专利技术涉及土壤处理
，具体涉及一种电化学
‑
微生物耦合修复系统及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，国家相继实施《土壤污染防治行动计划》和《土壤污染防治法》，加强土壤污染防治，改善土壤环境质量逐渐成为现今环保工作中的重要组成部分。重金属污染场地和有机污染场地是近年来土壤修复的重点关注对象，典型重金属污染物包括镉、铬、铅、砷等，典型有机污染物包括苯系物、多环芳烃、持久性有机污染物、氯代烃等。含油污泥是指在油气田开采、炼制及运输等过程中，由于各种事故和操作不当等原因形成的一种组分极其复杂、有毒有害且难降解的物质，若其泄露至周边环境，将严重污染土壤和地下水。
[0003]重金属和有机污染场地修复技术主要包括异位修复和原位修复，异位修复对地下环境扰动大，且在开挖和转移过程中存在污染扩散的风险。原位修复主要包括原位淋洗、原位化学氧化、原位化学还原、原位微生物修复技术等。原位淋洗、原位化学氧化、原位化学还原等技术在修复过程中的药剂投加量大，且药剂常对环境不友好，而原位微生物修复技术一般不产生二次污染，修复成本低。含油污泥的处理方法主要有热解/热脱附、焚烧、调质减量化/热洗、生物修复等，热解技术处理成本高；焚烧技术热能回收利用率低，二次污染问题严重；热洗技术处理后的油泥均质化差，常出现不达标的情况；生物修复适用于处理低含油率油泥中易于生物降解的有机污染物，或与其他技术联合处理高浓度含油污泥。近年来，微生物修复由于其显著的环境友好性受到广泛关注，并被认为是目前最有前景的修复技术。
[0004]微生物修复技术是通过促进土著微生物的生长繁殖或注入筛选、驯化的菌群，强化土壤中污染物降解的一种绿色可持续的处理方法，但是由于土著微生物的生长缓慢、数量有限，往往也存在修复周期长的弊端。电化学修复技术是在直流电压形成的电场作用下，通过电化学和电动力学的复合作用(以电渗透、电迁移、电泳和扩散为主)驱动污染物沿电场方向富集到电极区，再将污染物集中处理或分离的一种绿色技术，逐渐成为土壤修复研究领域的热点，但单独应用电化学修复污染土壤时效率较低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电化学
‑
微生物耦合修复系统及其应用，通过电化学为微生物提供温度、氧气、pH和氧化还原条件，刺激微生物代谢，提高微生物对污染物的降解效率。与单一电化学和微生物修复技术相比，修复效率高，修复周期短。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种电化学
‑
微生物耦合修复系统，包括：电化学装置、通风装置和加药装置；所述电化学装置包括若干石墨电极，每个所述石墨电极的一端与电源电性连接，其另一端竖向延伸设置在待修复污染区域中；所述通风装置包括通风管道和提供风源的风机，所述通风管道的一端与所述风机连通，其另一端设置在待修复污染区域底部后水平向延伸，为待修
复污染区域中的微生物生长繁殖提供氧气；所述加药装置包括加药管道和加药罐，所述加药管道的一端与所述加药罐连通，其另一端设置在待修复污染区域后水平向延伸，用于向污染区域中注入微生物菌液、水分及营养成分，且在待修复污染区域内水平向延伸部分的所述加药管道位于水平向延伸部分的所述通风管道的上方。
[0008]设置在待修复污染区域后水平向延伸部分的所述通风管道和所述加药管道侧壁上均布满筛孔，所述筛孔孔径为0.5
‑
1.0mm。
[0009]在待修复污染区域深度范围内自下而上至少设置两层水平向延伸的所述加药管道。
[0010]待修复污染区域外沿周向设有挡墙，所述挡墙的深度与待修复污染区域深度相匹配，所述通风管道紧贴一侧的所述挡墙设置；所述石墨电极和竖向设置部分的所述加药管道位于竖向设置部分的所述通风管道内侧，且所述石墨电极深入待修复污染区域部分的长度与待修复污染区域深度相匹配。
[0011]所述系统还包括二氧化碳检测装置，所述二氧化碳检测装置包括排气管道和二氧化碳检测器，所述排气管道的一端与所述二氧化碳检测器连通，其另一端深入待修复污染区域后水平向延伸，用于收集微生物代谢作用产生的气体，并检测排出气体中的二氧化碳浓度，判断微生物的生长繁殖及代谢情况；深入待修复污染区域后水平向延伸部分的所述排气管道侧壁上均布满筛孔，所述筛孔孔径为0.5
‑
1.0mm。
[0012]待修复污染区域内水平向延伸部分的所述排气管道位于水平向延伸部分的所述加药管道的上方。
[0013]所述系统还包括温湿度传感器，多个所述温湿度传感器分布于污染区域不同深度，用于监测不同深度污染区域的温度和湿度情况。
[0014]所述系统还包括PLC智能控制器，所述PLC智能控制器分别与所述石墨电极、电源、风机、加药罐、二氧化碳检测器、温湿度传感器电性连接，用于实时监测电压、电流、二氧化碳浓度、温度、湿度变化，以及自动控制所述加药罐向污染区域中注入微生物菌液、水分和营养成分。
[0015]所述电源为低压直流电源，所述石墨电极为电极板或电极棒中的一种，所述风机为鼓风机。
[0016]所述石墨电极的设置间距为0.5
‑
10米，所述电源的电压根据15V/m的电压梯度设定。
[0017]一种电化学
‑
微生物耦合修复系统在重金属污染、有机污染或复杂污染场地及含油污泥修复中的应用。
[0018]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0019]A、本专利技术将电化学技术和微生物修复技术耦合，利用电化学为微生物提供合适的温度、酸碱度和氧化还原条件，刺激微生物生长繁殖，强化微生物对污染物的降解能力；对于有机污染物，电刺激下会使其结构发生变化，碳碳双键发生弯曲，更容易断链并被微生物降解，弥补了电化学或微生物技术单独应用时的固有弊端。
[0020]B、大多微生物联合修复技术仅通过强化土著微生物生长繁殖以提高污染物降解效率，但土著微生物的降解能力十分有限。本专利技术通过从污染土壤中筛选菌种并驯化，得到具有高效降解能力的菌群，并根据微生物生长繁殖和代谢情况投加水分和营养物质，可显
著提高微生物降解效率，缩短修复周期。
[0021]C、本专利技术适用于修复重金属污染、有机污染或复杂污染场地，也适用于处理含油污泥，既可以在异位条件下应用，也可以作为原位修复技术，石墨电极类型可根据场地实际条件选择电极板或者电极棒，具有广泛适用性；不添加对环境有害的化学药剂，不产生二次污染，节约能源成本，绿色环保。
[0022]D、传统修复技术在进行时需要大量工作人员在场地现场控制运行并监测运行状态，与之相比，本专利技术智能化程度高，操作简单，可通过PLC智能控制系统实现污染修复的自动运行及调节、远程监控及操作，大大降低修复工作人员的污染接触率，保障修复工作人员的安全。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学
‑
微生物耦合修复系统，其特征在于，包括：电化学装置、通风装置和加药装置；所述电化学装置包括若干石墨电极(2)，每个所述石墨电极(2)的一端与电源(3)电性连接，其另一端竖向延伸设置在待修复污染区域中；所述通风装置包括通风管道(4)和提供风源的风机(5)，所述通风管道(4)的一端与所述风机(5)连通，其另一端设置在待修复污染区域底部后水平向延伸，为待修复污染区域中的微生物生长繁殖提供氧气；所述加药装置包括加药管道(6)和加药罐(7)，所述加药管道(6)的一端与所述加药罐(7)连通，其另一端设置在待修复污染区域后水平向延伸，用于向污染区域中注入微生物菌液、水分及营养成分，且在待修复污染区域内水平向延伸部分的所述加药管道(6)位于水平向延伸部分的所述通风管道(4)的上方。2.根据权利要求1所述的电化学
‑
微生物耦合修复系统，其特征在于，设置在待修复污染区域后水平向延伸部分的所述通风管道(4)和所述加药管道(6)侧壁上均布满筛孔，所述筛孔孔径为0.5
‑
1.0mm。3.根据权利要求1所述的电化学
‑
微生物耦合修复系统，其特征在于，在待修复污染区域深度范围内自下而上至少设置两层水平向延伸的所述加药管道(6)。4.根据权利要求1所述的电化学
‑
微生物耦合修复系统，其特征在于，待修复污染区域外沿周向设有挡墙(1)，所述挡墙(1)的深度与待修复污染区域深度相匹配，所述通风管道(4)紧贴一侧的所述挡墙(1)设置；所述石墨电极(2)和竖向设置部分的所述加药管道(6)位于竖向设置部分的所述通风管道(4)内侧，且所述石墨电极(2)深入待修复污染区域部分的长度与待修复污染区域深度相匹配。5.根据权利要求1所述的电化学
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微生物耦合修复系统，其特征在于，所述系统还包括二氧化碳检测装置，所述二氧化碳检测装置包括排气管道(8)和二氧化碳检测器(9)，所述排气管道(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宇，韩伟，朱焰，李彦希，陈默，叶渊，刘爱森，
申请(专利权)人：森特士兴集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：