一种阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法技术

一种阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法，属于NAPL相污染地下水修复领域；原位生物修复NAPL相污染的材料为固化菌剂，包括固化基材和菌剂；所述菌剂为特制菌液HK

【技术实现步骤摘要】
一种阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法


[0001]本专利技术属于NAPL相污染地下水修复领域，尤其涉及阶段式曝气增氧调控原位生物修复过程及强化非水相液体(NAPL)污染生物降解的方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的发展，许多化工、农药企业开始搬迁，搬迁后原厂区的土壤和地下水受到了不同程度的污染，需要修复后才能用于商业用地、住宅或其他建设。土壤和地下水中的污染物特别是有机污染物具有含量低、种类多、难治理、危害大等特点，严重危害着人们的身体健康和正常生活。
[0003]现有的循环井修复技术都未针对地下水修复中较难处理的NAPL相污染物进行针对性的处理措施，且大多为地下曝气，对于地下水埋深较深的地块若要达到较高的循环效果必须提供较大的曝气压力，技术要求较高。
[0004]原位生物修复地下水分为好氧修复和厌氧修复过程，其中厌氧修复需要购买大量的营养物质或电子供体维持降解过程，同时要加注压力带动惰性气体来降低溶解氧，但对注入井结构、材质等要求较高，总体投资费用高，不利于大规模推广实施。而好氧修复则要求相对较低，采用固定化菌剂直接投加，可以有效降低菌剂制取、投加、维护等成本。在NAPL相污染的原位生物好氧修复过程中，存在微生物扩散不均匀、分布不合理，极大的降低了有效菌降解效率。同时，含水层中溶解氧含量低也制约了修复进程。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法,以解决使用好氧菌低成本原位修复地下NAPL相污染水体的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法的具体技术方案如下：
[0007]一种原位生物修复NAPL相污染的材料，所述原位生物修复NAPL相污染的材料为固化菌剂，包括固化基材和菌剂；
[0008]所述菌剂为特制菌液HK
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EPT
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3，其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2022年5月9日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.24871；
[0009]所述固化基材为蒙脱石和生物炭复合材料或生物炭；
[0010]将固化基材在121℃下高压蒸汽灭菌20min，接入特制菌液，所述菌含量在109CFU/g，置于130rpm/min、30℃的摇床中固定18h后，以3500r/min离心5min后弃上清液，所得固体即为固化菌剂。
[0011]进一步的，生物炭制备的方法,工序为，
[0012]氮气气氛下，将秸秆装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度为350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物
炭，命名为PC。
[0013]进一步的，蒙脱石和生物炭复合材料的制备方法为，
[0014]将钠基化蒙脱石，于80℃干燥12h，除去水分，研磨；之后准确称取将4g钠化蒙脱石加入500mL去离子水中，超声30min,20g的秸秆浸没其中，磁力搅拌90min，最后秸秆原料从中分离，80℃条件下干燥24h；
[0015]在氮气气氛下，将混合均一样品装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度为350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物炭
‑
蒙脱石复合材料，命名为MPC；
[0016]在氮气气氛下，将混合均一样品装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度在350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物炭
‑
蒙脱石复合材料。
[0017]进一步的，蒙脱石提纯方法为，纯化工序，则取40g天然蒙脱石置于250mL三口烧瓶中，加入去离子水200mL配成浆液，强力搅拌30min，超声分散30min，再静置10min出现分层现象，将悬浮液倒出并离心脱水、烘干制的提纯蒙脱石；
[0018]高纯蒙脱石钠基化，在250mL锥形瓶中，4％(w/w)无水Na2CO3加入60g蒙脱土中，恒温80℃反应2h，得到钠基蒙脱石，取下部沉淀物，上层悬浮液去除；
[0019]蒙脱石一般为钙基，相比钙基蒙脱石，钠基化蒙脱石能带来更好的水分散性、悬浮性、膨胀性、增稠性和润滑性等，有助于投入水溶液后进一步扩散。
[0020]进一步的，固化基材与菌液配比为2g:1mL
‑
1g:1mL。
[0021]本专利技术还提供了一种使用上述任一原位生物修复NAPL相污染的材料的阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的方法，具体为：
[0022]SS1进行原位注入井群系统调试，保证地下水持续循环、溶解氧含量充足；
[0023]SS2注入两种固定化菌剂，固定化菌剂(BMPC)具有密度大、比表面积大的特征，集中于含水层下段，依靠自身重力沉降，下沉于阻隔层，有效捕捉DNAPL相污染物；固定化菌剂(BPC)具有密度小、疏水性强以及比表面积大的特征，漂浮在含水层上端，快速吸附疏水性有机物；
[0024]SS3固定化菌剂注入采用直接投放方式；建井后直接投放或配置溶液后注入，
[0025]SS4菌剂投入量按照影响范围含水层内水溶液的1
‰
～5
‰
(质量比)。
[0026]进一步的，所述的原位注入井群采用“一抽一注两回灌”布设方式，在抽出
‑
注入水实验数据以及土层结构水文地质参数特征已知的情况下，在污染目标点位设置1个注入井，以此为中心按照估算的影响半径做外接圆，在注入井正对地下水下游方向设置1口抽提井，注入井上游方向布设两口回灌井，共布设4口修复井群。
[0027]进一步的，C1采用“一抽一注两回灌”布设方式，修复系统采用正三角形布设方式；
[0028]C2抽出井抽提污水向上游两口回灌井抽提回灌，用于控制局部地下水流向、水力梯度、横向和纵向的弥散效果；
[0029]C3向地下水中曝气是给微生物提供溶解氧促进微生物生长，营养剂同样促进生物生长。
[0030]进一步的，抽提井和回灌井采用持续性曝气，注入井采用间歇性曝气；曝气时间和曝气量根据具体影响半径和生物需氧量确定，一般为间歇曝气时间为早晚各1次，每次1～2
小时、曝气量控制水中溶解氧量为4～6mg/L。
[0031]本专利技术的阶段式曝气强化原位生物修复NAPL相污染的材料及方法具有以下优点：
[0032]1、成功制备了两种特制的固定化菌剂，分别作用于含水层上端和底部，扩大菌剂降解界面，增强了生物修复菌剂的均匀性；
[0033]2、利用“一抽一注两回灌”井群促进了污染水体的流动，增强了水中溶解氧；整体上优化了原位生物修复系统体系，强化了菌剂降解效果；
[0034]3、固定化菌剂取材于自然界的无污染的材料，可以在自然环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位生物修复NAPL相污染的材料，其特征在于，所述原位生物修复NAPL相污染的材料为固化菌剂，包括固化基材和菌剂；所述菌剂为特制菌液HK
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EPT
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3，其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏时间为2022年5月9日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.24871；所述固化基材为蒙脱石和生物炭复合材料或生物炭；将固化基材在121℃下高压蒸汽灭菌20min，接入特制菌液，所述菌含量在109CFU/g，置于130rpm/min、30℃的摇床中固定18h后，以3500r/min离心5min后弃上清液，所得固体即为固化菌剂。2.根据权利要求1所述的原位生物修复NAPL相污染的材料，其特征在于，生物炭制备的方法,工序为，氮气气氛下，将秸秆装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度为350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物炭，命名为PC。3.根据权利要求1所述的原位生物修复NAPL相污染的材料，其特征在于，蒙脱石和生物炭复合材料的制备方法为，将钠基化蒙脱石，于80℃干燥12h，除去水分，研磨；之后准确称取将4g钠化蒙脱石加入500mL去离子水中，超声30min,20g的秸秆浸没其中，磁力搅拌90min，最后秸秆原料从中分离，80℃条件下干燥24h；在氮气气氛下，将混合均一样品装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度为350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物炭
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蒙脱石复合材料，命名为MPC；在氮气气氛下，将混合均一样品装在小瓷舟中并置于管式炉中以恒定的10℃/min的升温速度，制备温度在350℃～700℃热解生物炭，达到指定温度后热解反应1～2h，得到相应生物炭
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蒙脱石复合材料。4.根据权利要求3所述的原位生物修复NAPL相污染的材料，其特征在于，蒙脱石提纯方法为，纯化工序，则取40g天然蒙脱石置于250mL三口烧瓶中，加入去离子水200mL配成浆液，强力搅拌30min，超声分散30min，再静置10min出现分层现象，将悬浮液倒出并离心脱水、烘干制的提纯蒙脱石；高纯蒙脱石钠基化，在250...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋景鹏，白鹤，陈志国，刘艺芸，徐莉莉，贾晓强，李岩，贾新昆，陈泽锋，张荣，曹文庆，白光宇，刘君成，余世磊，邱沙，陈锐，范红杰，
申请(专利权)人：天津华勘环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：