一种微生物联合PRB修复系统及其在原位修复抗生素污染地下水中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种微生物联合PRB修复系统及其在原位修复抗生素污染地下水中的应用。微生物联合PRB修复系统具有三层结构，两侧分别为改性高岭土

【技术实现步骤摘要】
一种微生物联合PRB修复系统及其在原位修复抗生素污染地下水中的应用


[0001]本专利技术涉及一种抗生素污染地下水修复系统，特别涉及一种微生物联合PRB修复系统，还涉及一种微生物联合PRB修复系统修复抗生素污染地下水的方法，属于地下水治理


技术介绍

[0002]抗生素是一类由真菌、放线菌、细菌在其代谢过程中产生的具有杀灭或抑制他种生物(主要是微生物)功能的化学物质，主要包括β
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内酰胺类、大环内酯类、四环素类、链霉素和氯霉素等五大类，能在不同程度上起到抑菌、抗菌和杀菌作用。在过去数十年中，由于对抗生素的频繁使用及持续进入环境，导致环境中抗生素的大量累积。近些年研究表明国内外环境样品，如土壤、地表水、底泥等中均检出不同浓度抗生素。抗生素具有致癌作用和致畸、致突变效应，对动物肝脏、肾脏和生殖器官等具有显著的毒性效应。对于水生植物的毒性效应主要体现在对藻类中破坏，迫害了环境中生态平衡，导致水体的持续性污染，水体自净能力下降，从而使水生植物也受到伤害。
[0003]目前，我国抗生素废水/地下水的的治理技术主要有光催化
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化学氧化技术、生物
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微生物修复技术、电解
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生物膜修复技术、曝气氧化
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吸附技术等。如中国专利(公开号CN 113428933 A)公开了一种水力空化与UV/H2O2联合降解废水中抗生素的方法，具体是将抗生素废水放入水力空化处理装置的降解池，加入H2O2，开启降解池上方的紫外灯，含有抗生素的废水通过水泵打入到空化孔板中进行水力空化处理，处理后回到降解池中，利用水力空化与UV/H2O2联合技术降解废水中的抗生素。中国专利(公开号CN 113292164 A)公开了一种降解含高浓度抗生素且低C/N比养殖废水的藻菌共生体的制备方法和应用，具体为通过制备藻菌共生体，处理含高浓度抗生素且低C/N比的养殖废水。中国专利(公开号CN 111285458 A)公开了用于抗生素废水处理的电活性生物膜的富集方法，具体为利用双室MFC装置，往MFC装置的阳极室投加含有抗生素的阳极液和厌氧活性污泥，通过控制抗生素投加浓度，驯化稳定的具抗生素降解能力的电极生物膜，从而实现抗生素废水有效治理，该方法能显著缩短驯化周期并提升了对抗生素的耐受浓度。中国专利(公开号CN CN 211688492 U)公开了一种降解地下水中抗生素的装置，该装置将含有抗生素的地下水从入水口注入反应罐，地下水在反应罐内与设置于反应罐内的多个载体上均匀附着的微生物接触，地下水中的抗生素在与微生物接触后发生降解反应，将地下水中的抗生素降解。中国专利(公开号CN 108358379 B)公开了一种用于深度处理抗生素类废水的曝气生物滤池，包括设置于所述池体内具有降解抗生素类有机物的改性污泥炭生物填料、与所述池体相连通的用于对废水进行曝气氧化的曝气装置和用于对改性污泥炭生物填料进行反冲洗的反冲洗装置，实现抗生素废水的有效处理。现有的这些公开研究主要集中于抗生素排放废水治理，且治理存在成本较高、去除效率低、中间产物造成新污染等问题，对地下水中抗生素的污染修复研究较少。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的第一个目的是在于提供一种微生物联合PRB修复系统，该系统能够实现地下水中的抗生素高效吸附和降解，使其达到地下水修复标准，且该系统具有防堵塞、使用年限长，耐久性好等特点，可以实现地下水中抗生素等污染物的持续降解，具有非常广阔的应用前景。
[0005]本专利技术的第二个目的是在于提供一种微生物联合PRB修复系统在地下水中抗生素等污染修复方面的应用，该系统利用改性高岭土
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生物炭活性填料和改性生物炭填料对地下水中抗生素进行高效富集后，再利用固定的特异微生物对抗生素进行生物降解，使其达到地下水修复标准；且微生物对富集的抗生素等进行有效降解，实现吸附材料解吸，防止PRB堵塞，延长PRB的使用年限，同时微生物能利用抗生素中碳源、氮源等实现自身繁殖、生长，无需补充外源营养物质，确保地下水中污染物的持续降解。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种微生物联合PRB修复系统，具有三层结构，两侧分别为改性高岭土
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生物炭活性填料层和生物炭填料层，中间层为微生物填料层。
[0007]本专利技术的微生物联合PRB修复系统中改性高岭土
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生物炭活性填料层、改性生物炭填料层及微生物填料层共同构成修复系统的主要活性成分，通过高效吸附富集和微生物高效降解的协同作用实现地下水中抗生素有效去除。改性高岭土
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生物炭活性填料层和改性生物炭对抗生素具有高吸附和富集能力，其除了具有较高的比表面积，而且可以通过静电作用来吸附抗生素，对抗生素的吸附效率大大提高，抗生素分子结构的正电荷可以吸附在填料表面，也可通过阳离子桥键作用与填料结合；而微生物填料层中的微生物能够产生胞外氧化酶、漆酶等实现抗生素及其衍生物的有效降解；微生物能通过将吸附填料富集的抗生素进行有效降解，实现吸附材料解吸，防止PRB堵塞，延长PRB的使用年限；且微生物能利用抗生素中碳源、氮源等实现自身繁殖、生长，无需补充外源营养物质，确保地下水中污染物的持续降解。
[0008]作为一个优选的方案，改性高岭土
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生物炭活性填料层、微生物填料层及改性生物炭填料层的厚度比为1～2:0.5～1:1～3。改性高岭土
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生物炭活性填料层具有吸附能力强、机械强度高、抗地下水冲击性能好的特点，主要作为PRB的迎水层能吸附富集大量抗生素、降低抗生素浓度、缓冲地下水流速，从而减少对微生物填料层冲击、毒害作用。微生物填料层中微生物通过吸附
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包埋法实现有效固定，提高其抗冲击负荷能力；微生物不仅能利用包填材料在释氧环境中实现自身繁殖、快速适应地下水环境，而且包填小球形成的填料层跟地下水的接触比表面积较大，为微生物降解水中抗生素提供工作面。改性生物炭填料层主要作为PRB的最末端吸附层，能实现地下水中剩余抗生素的有效吸附富集，确保地下水达到修复标准。通过微生物填料层繁殖、降解作用创造有利的微生物地下水生态环境，改性高岭土
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生物炭活性填料层和改性生物炭填料层提供骨架结构，最终形成PRB的生物膜结构，从而实现地下水中抗生素降解的良性循环。PRB中三层填料层分排设置，实现渗透系数的逐级增大，防止PRB堵塞。
[0009]作为一个优选的方案，所述改性高岭土
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生物炭活性填料层的厚度范围为0.5～1m，其改性高岭土
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生物炭活性填料的粒径大小为0.5～1mm。
[0010]作为一个优选的方案，所述微生物填料层的厚度范围为0.3～0.5m，其微生物填料的粒径大小为2～3mm。
[0011]作为一个优选的方案，所述改性生物炭填料层的厚度范围为0.6～1.2m，其改性生物炭填料的粒径大小为3～5mm。
[0012]本专利技术通过对改性高岭土
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物联合PRB修复系统，其特征在于：具有三层结构，两侧分别为改性高岭土
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生物炭活性填料层和改性生物炭填料层，中间层为微生物填料层。2.根据权利要求1所述的一种微生物联合PRB修复系统，其特征在于：改性高岭土
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生物炭活性填料层、微生物填料层及改性生物炭填料层的厚度比为1～2:0.5～1:1～3。3.根据权利要求1所述的一种微生物联合PRB修复系统，其特征在于：所述改性高岭土
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生物炭活性填料层的厚度范围为0.5～1m，其改性高岭土
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生物炭活性填料的粒径大小为0.5～1mm；所述微生物填料层的厚度范围为0.3～0.5m，其微生物填料的粒径大小为2～3mm；所述改性生物炭填料层的厚度范围为0.6～1.2m，其改性生物炭填料的粒径大小为3～5mm。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种微生物联合PRB修复系统，其特征在于：所述改性生物炭填料层中改性生物炭填料由生物炭在250～350℃温度下煅烧60～150min得到。5.根据权利要求1～3任一项所述的一种微生物联合PRB修复系统，其特征在于：所述改性高岭土
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生物炭活性填料层中改性高岭土
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩凤，李昌武，周耀渝，叶子仪，史学峰，邵乐，万文祥，
申请(专利权)人：航天凯天环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：