一种可生物再生的硫化零价铁基地下水原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种可生物再生的硫化零价铁基地下水原位修复方法。一种地下水原位修复方法，包括以下步骤：含重金属的地下水通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙，实现重金属的去除；当可渗透反应墙的出水不达标时，可渗透反应墙通入含有硫酸盐还原菌和异化铁还原菌的活性污泥混合液对硫化零价铁进行再生，再生后，含重金属的地下水再次通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙。本发明专利技术首次实现硫化零价铁的原位再生，再生后的硫化零价铁处理重金属的效率高，不会造成二次污染；可以实现所有处理在单一的反应装置中完成，无需更换材料，可节省成本。省成本。

An in-situ remediation method of sulfide zero valent iron-based groundwater that can be regenerated biologically

【技术实现步骤摘要】
一种可生物再生的硫化零价铁基地下水原位修复方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种可生物再生的硫化零价铁基地下水原位修复方法。

技术介绍

[0002]目前，处理地下水中重金属的方法主要有异位处理法和原位处理法。异位处理泛指将受污染的土壤或地下水进行开挖或抽取后在地面上进行处理，包括物化法、化学法、生物法及其复合方法，通常适用于污染范围较小、污染较集中、埋深较浅的区域性污染。但异位处理成本高、周期长、能耗大，开挖抽提处理易对周边环境造成二次危害，因此，异位处理法的应用受限。原位处理法是在污染场地下游安置连续或非连续的渗透性反应区，含有重金属的地下水流经反应区，从危害性较大的可迁移态转变为沉淀形式的残渣态，从而达到去除重金属离子的目的。原位修复法包括可渗透反应墙(Permeable reactive barrier,PRB)法、原位反应带法和原位微生物修复法等，原位处理法具有操作简单，运行成本低等优点，应用较为广泛。PRB法去除重金属，通常在污染源的下游开挖沟槽，填充反应介质，设置反应墙；一方面，地下水中污染物与反应墙中填充物进行反应从而被去除：另一方面，PRB反应墙可充当物理屏障阻止污染进一步扩散。因此，PRB法被认为是一种可行的去除地下水中重金属离子的方法。
[0003]硫化零价铁，具有
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0.44V的标准氧化还原电位，在表面负载电子传递体硫铁化合物后，大量电子快速从铁芯转移到表面吸附的污染物，同时在被水腐蚀过程中，消耗大量氢离子与重金属生成氢氧化物共沉淀；同时，零价铁来源广泛、价格低廉，使得材料具有低成本、高效率等优点，成为PRB应用前景最广的反应介质材料。零价铁可以通过与还原性硫系物如硫化物、硫代硫酸盐、单质硫等反应而被硫化。
[0004]硫化零价铁的PRB系统处理重金属污染物时，零价铁被氧化为Fe(II)或Fe(III)，引起pH值升高，导致硫化零价铁表面生成铁的氧化物、氢氧化物等沉淀，而且表面硫化物会被氧化为S0或SO
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‑
，具有良好导电性的硫铁化物层被消耗，导致材料失去硫化这一特征，电子无法从铁芯传递给污染物，出现电子传输壁垒，最终丧失反应活性位点。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在硫化零价铁的PRB系统处理地下水污染时无法原位再生的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种地下水原位修复方法；本专利技术的目的之二在于提供一种应用于上述地下水原位修复方法的装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种地下水原位修复方法，包括以下步骤：
[0008]一种地下水原位修复方法，包括以下步骤：
[0009]含重金属的地下水通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙，实现重金属的去除；当可渗透反应墙的出水不达标时，可渗透反应墙通入含有硫酸盐还原菌和异化铁还原菌的
活性污泥混合液对硫化零价铁进行再生，再生后，含重金属的地下水再次通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙。
[0010]本专利技术的原理为：
[0011]在硫化零价铁基的PRB处理系统中，通过人为注入含硫酸盐还原菌的活性污泥，使硫酸盐还原菌以地下水中存在的硫酸盐为原料，持续自发地产生溶解态硫化物，并通过活性污泥中共存的异化铁还原菌的Fe(III)还原作用，实现硫化零价铁的解钝化和再生，从而可持续性地进行地下水中重金属的脱除。在本专利技术中，硫酸盐还原菌进行如下反应：CH3COOH+SO
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‑
→
HS
‑
+2CO2+OH
‑
+H2O，异化铁还原菌进行如下反应：2Fe(OH)3(s)+NADH+5H
+
→
2Fe
2+
+NAD
+
+6H2O。
[0012]优选的，这种地下水原位修复方法，含重金属的地下水中重金属包括Cr、Pb、Cu、Cd、Sb、Hg、As中的至少一种；本领域技术人员可以根据实际情况选择其他可以与硫化物发生化学沉淀或氧化还原反应的金属离子。
[0013]优选的，这种地下水原位修复方法，活性污泥混合液中硫酸盐还原菌的相对丰度为10
‑
50％，相对丰度指在微生物属水平上的相对丰度；进一步优选的，硫酸盐还原菌的相对丰度为12
‑
40％；再进一步优选的，硫酸盐还原菌的相对丰度为12
‑
30％。
[0014]进一步优选的，活性污泥混合液中硫磺单胞菌(Sulfurospirillum)的相对丰度为7
‑
15％；再进一步优选的，硫磺单胞菌(Sulfurospirillum)的相对丰度为8
‑
12％。
[0015]进一步优选的，活性污泥混合液中脱硫菌(Desulfomicrobium)的相对丰度为5
‑
15％；再进一步优选的，脱硫菌(Desulfomicrobium)的相对丰度为5
‑
12％。
[0016]优选的，这种地下水原位修复方法，活性污泥混合液中异化铁还原菌的相对丰度为30
‑
50％；进一步优选的，活性污泥混合液中异化铁还原菌的相对丰度为35
‑
45％；相对丰度指在微生物属水平上的相对丰度。
[0017]优选的，这种地下水原位修复方法，含重金属的地下水中含有硫酸盐；天然地下水中含有硫酸盐，使硫酸盐还原菌以地下水中存在的硫酸盐为原料，持续自发地产生溶解态硫化物，并通过活性污泥中共存的异化铁还原菌的Fe(III)还原作用，实现硫化零价铁的解钝化和再生，从而可持续性地进行地下水中重金属的脱除。
[0018]优选的，这种地下水原位修复方法，再生的时间为20
‑
28h；进一步优选的，再生的时间为22
‑
26h；再进一步优选的，再生的时间为23
‑
25h；更进一步优选的，再生的时间为24h。
[0019]优选的，这种地下水原位修复方法，活性污泥混合液的制备方法如下：将活性污泥与培养液混合，在厌氧条件下进行一个驯化周期，结束后排出污泥混合物中液体再次通入培养液，重复上一个驯化周期的步骤，直至驯化完全后得到活性污泥混合液。
[0020]本专利技术驯化活性污泥可以采用城市污水处理厂活性污泥、海洋底泥、盐碱湖泊底泥、矿区壤或热泉沉积物中的一种或几种进行驯化，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的活性污泥作为驯化原料。
[0021]优选的，这种活性污泥混合液的制备方法，培养液的总有机碳含量为150
‑
400mg/L；进一步优选的，培养液的总有机碳含量为150
‑
350mg/L；再进一步优选的，培养液的总有机碳含量为200
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300mg/L；更进一步优选的，培养液的总有机碳含量为250mg/L。
[0022]优选的，这种活性污泥混合液的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：含重金属的地下水通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙，实现重金属的去除；当所述可渗透反应墙的出水不达标时，可渗透反应墙通入含有硫酸盐还原菌和异化铁还原菌的活性污泥混合液对硫化零价铁进行再生，再生后，含重金属的地下水再次通过填充有硫化零价铁的可渗透反应墙。2.根据权利要求1所述地下水原位修复方法，其特征在于，所述含重金属的地下水中重金属包括Cr、Pb、Cu、Cd、Sb、Hg、As中的至少一种。3.根据权利要求1所述地下水原位修复方法，其特征在于，所述活性污泥混合液中硫酸盐还原菌的相对丰度为10
‑
50％。4.根据权利要求1所述地下水原位修复方法，其特征在于，所述活性污泥混合液中异化铁还原菌的相对丰度为30
‑
50％。5.根据权利要求1所述地下水原位修复方法，其特征在于，所述活性污泥混合液的制备方法如下：将活性污泥与培养液混合，在厌氧条件下进行一个驯化周期，结束后排出污泥混合物中液体再次通入培养液，重复上一个驯化周期的步骤，直至驯化完全后得到所述活性污泥混合液。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：江峰，杨彦多，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：