一种多环芳烃污染土壤修复系统的制作方法

本实用新型涉及一种多环芳烃污染土壤修复系统，属于污染土壤治理技术领域。

背景技术：

多环芳烃是指两个或两个以上的苯环以稠环的形式(直链状、角状和串状排列)结合在一起的一类有机化合物，在环境中普遍存在，具有潜在致畸性、致癌性和遗传毒性。迄今已经发现的致癌性PAHs及其衍生物超过400种，其中有16种被美国环保署列为优先控制的PAHs。PAHs类化合物具有疏水性和难降解性，加上工业生产向环境中的持续释放，因此其在环境中造成长期滞留，远远超过了环境的自净能力。随着工业的发展和化石燃料的广泛使用，PAHs主要通过大气干湿沉降、污灌及不合理利用等途径，进入到土壤生态系统，使土壤成为环境中PAHs主要储存库。

多环芳烃污染土壤的修复技术主要包括物理修复、化学修复、生物修复等。物理修复技术多是借助物理工程措施，对污染物进行分离、溶解、气化等处理，化学修复则是通过化学反应使得污染物向毒性较低或更稳定的形态转化，降低污染物的毒性。生物修复技术利用植物、微生物或动物对污染物的富集或代谢能力，从而将土壤中的污染物转化或降解为五毒的物质，从而实现对污染物的去除或降解目的。目前，在普遍的修复技术中，淋洗修复技术可实现对多环芳烃污染物的有效去除，但是其修复去除效果有限，且运行成本也相对较高，因此未得到广泛应用。比较而言，生物修复的成本较低、不存在二次污染等优点，越来越受到研究者的关注。微生物降解过程作为环境中PAHs去除的主要途径之一，已越来越多的应用于污染土壤修复中，常见的修复方法有生物刺激和生物强化。巩宗强等研究发现，向污染土壤中加入PAHs代谢中间产物如水杨酸等，能提高微生物酶活性，促进芘共代谢降解过程的进行。毛健等由多环芳烃污染土壤中分离获得一株能以Bap为唯一碳源生长的菌株-噬氨副球菌(Paracoccusaminovorans)，可以利用筛选出的特异性PAHs降解菌或真菌接种至污染土壤中，对PAHs进行生物强化降解。特异性高效降解菌，尤其是分子量高的PAHs降解菌的获得，是实现PAHs污染土壤微生物修复的重要途径之一，但是PAHs容易附着于土壤的颗粒表面，降低其在水中的溶解能力，进而减缓降解菌对PAHs的利用。研究者通过化学改性的方法，对环糊精结构进行修饰，使得环糊精能够复合较大分子的客体物质，并改善其功能特性，主要包括甲基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、硫乙基-β-环糊精、乙酰基-β-环糊精等。化学改性环糊精比一般表面活性剂更容易溶于水，且具有无毒的特性，其对PAHs等物质的包合作用，可以大大增加该类疏水性有机污染物的溶解度，提高土壤溶液中PAHs的生物可利用性，从而提高PAHs的生物代谢作用。生物质炭是生物质在缺氧条件下热裂解产生的一种物质，由于其发达的孔隙结构和独特的表面化学性质，对环境介质中的有机污染物具有较强的吸附能力，进而影响污染物的迁移与归宿。生物质炭将有机污染物固定在土壤中，微生物或其分泌的降解酶，可通过与土壤中的有机污染物的直接接触而降解有机污染物，其可能原因是生物质炭的孔状结构为微生物提供了生存的微环境，并且生物质炭吸附的营养元素可以调控土壤微生物的生长代谢，对增加微生物群落多样性及其活性起到积极的作用，同时提高土壤环境中营养元素水平。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种多环芳烃污染土壤修复系统。

为达到上述目的，本实用新型一种能对多环芳烃污染土壤进行修复的系统，包括土柱淋洗装置、生物质炭化装置、微生物富集培养装置和混合反应器；其中，所述土柱淋洗装置用于对土壤进行淋洗，并将淋洗后的土壤通过第一输送管输送至混合反应器；所述生物质炭化装置用于对植物秸秆进行炭化，并将得到的生物质炭通过第二输送装置输送至混合反应器；所述微生物富集培养装置用于制备多环芳烃降解菌，并将制得的多环芳烃降解菌通过第三输送管输送至混合反应器；所述混合反应器包括用于盛接淋洗后的土壤、生物质炭和多环芳烃降解菌。

进一步地，所述混合反应器包括用于盛装淋洗后的土壤、生物质炭和多环芳烃降解菌的反应桶和用于对反应桶进行加热的加热装置，所述加热装置设置在反应桶的桶底，所述反应桶的内壁上部还设置有pH调节剂添加管和去离子水添加管。

进一步地，所述土柱淋洗装置包括改性环糊精淋洗液添加管、用于盛装淋洗液的盛液桶和设置在盛液桶内的网状漏斗；

所述改性环糊精淋洗液添加管设置在盛液桶的内壁上部；

所述网状漏斗的上部进料口直径大于底部出料口直径，所述网状漏斗底部与所述盛液桶底部相接触；

所述盛液桶底部对应网状漏斗出料口的位置设置有排料口，所述盛液桶底部还设置有排液口；所述排料口通过所述第一输送管与所述反应桶进口连通，所述排料口处设置有第一阀门；所述排液口处设置有第二阀门。

进一步地，所述微生物富集装置包括恒温振荡器和若干积液槽，相邻两个积液槽之间通过输液管连通，各所述积液槽侧壁对应输液管的位置设置有第三阀门；各所述积液槽的顶部对应积液槽进口的位置设置有药剂添加管；其中一端部的积液槽设置有排液孔，所述排液孔通过所述第三输送端与反应桶进口连通。

进一步地，还包括土壤破碎筛分装置，所述土壤破碎筛分装置包括挤压结构和喇叭状盛料桶；

所述喇叭状盛料桶的内部由上到下依次设置有隔板和筛网；所述隔板上设置有若干通孔，所述称料筒的底部设置有排料孔，所述排料孔通过第四输送管与土柱淋洗装置中的网状漏斗进料口连通；

所述挤压结构包括一伸缩装置和设置在伸缩装置伸缩端的挤压板，所述压板正对隔板设置，所述伸缩装置的伸缩端伸缩带动压板上下移动以对土壤进行捣碎。

进一步地，还包括淋洗液回收槽，所述淋洗液回收槽通过第五输送管与盛液桶底部的排液口连通。

进一步地，所述反应桶的侧壁上涂设有遮光涂层。

进一步地，还包括土壤检测仪，所述土壤检测仪的采样探头通过升降装置设置在反应桶的侧壁上。

进一步地，其特征在于，所述升降装置为气缸、液压缸或电液推杆。

本实用新型一种多环芳烃污染土壤修复系统，适用于多环芳烃污染土壤的修复，操作简单、易实现，并且可实现对多环芳烃的循环和较为彻底修复。本实用新淋洗装置利用化学改性环糊精对难降解的多环芳烃进行淋洗，提高了修复效果较好，同时不会产生二次污染问题；利用富集培养装置制得的多环芳烃降解菌能够有效降解污染土壤中的多环芳烃物质，对土壤生态系统具有环境友好特性；利用生物质炭化装置制得的生物质炭，可以有效增加土壤中多环芳烃污染物的吸附能力，促进微生物群体对污染物的降解和去除。

附图说明

图1是本实用新型流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

结合图1，本实施例中提供一种多环芳烃污染土壤修复系统，包括土柱淋洗装置、生物质炭化装置、微生物富集培养装置和混合反应器；其中，所述土柱淋洗装置用于对土壤进行淋洗，并将淋洗后的土壤通过第一输送管输送至混合反应器；所述生物质炭化装置用于对植物秸秆进行炭化，并将得到的生物质炭通过第二输送装置输送至混合反应器；所述微生物富集培养装置用于制备多环芳烃降解菌，并将制得的多环芳烃降解菌通过第三输送管输送至混合反应器；所述混合反应器包括用于盛接淋洗后的土壤、生物质炭和多环芳烃降解菌。

具体的，本实施例中，所述混合反应器包括用于盛装淋洗后的土壤、生物质炭和多环芳烃降解菌反应桶和用于对反应桶进行加热的加热装置，所述加热装置设置在反应桶的桶底，所述反应桶的内壁上部还设置有pH调节剂添加管和去离子水添加管。反应桶的侧壁上涂设有遮光涂层。

具体的，本实施例中，所述土柱淋洗装置包括改性环糊精淋洗液添加管、用于盛装淋洗液的盛液桶和设置在盛液桶内的网状漏斗；

所述改性环糊精淋洗液添加管设置在盛液桶的内壁上部；

所述网状漏斗的上部进料口直径大于底部出料口直径，所述网状漏斗底部与所述盛液桶底部相接触；

所述盛液桶底部对应网状漏斗出料口的位置设置有排料口，所述盛液桶底部还设置有排液口；所述排料口通过所述第一输送管与所述反应桶进口连通，所述排料口处设置有第一阀门；所述排液口处设置有第二阀门。

具体的，本实施例中，所述微生物富集装置包括恒温振荡器和若干积液槽，相邻两个积液槽之间通过输液管连通，各所述积液槽侧壁对应输液管的位置设置有第三阀门；各所述积液槽的顶部对应积液槽进口的位置设置有药剂添加管；其中一端部的积液槽设置有排液孔，所述排液孔通过所述第三输送端与反应桶进口连通。

实施例2

作为实施例一的进一步改进，本实施例中还包括土壤破碎筛分装置，所述土壤破碎筛分装置包括挤压机构和喇叭状盛料桶；

所述喇叭状盛料桶的内部由上到下依次设置有隔板和筛网；所述隔板上设置有若干通孔，所述称料筒的底部设置有排料孔，所述排料孔通过第四输送管与土柱淋洗装置中的网状漏斗进料口连通；

所述挤压结构包括一伸缩装置和设置在伸缩装置伸缩端的挤压板，所述压板正对隔板设置，所述伸缩装置的伸缩端伸缩带动压板上下移动以对土壤进行捣碎。

实施例3

作为实施例1的进一步改进，本实施例中还包括淋洗液回收槽，所述淋洗液回收槽通过第五输送管与盛液桶底部的排液口连通。

实施例4

作为实施例1的进一步，本实施例中还包括土壤检测仪，所述土壤检测仪的采样探头通过升降装置设置在反应桶的侧壁上。具体的，所述升降装置为气缸、液压缸或电液推杆。

本实用新型在对污染土壤进行修复时，将污染土壤放置在破碎筛分装置的隔板上，利用伸缩装置带动压板上下移动对土壤进行挤压，挤压后的土壤从隔板的通孔落入到筛网上进行筛分，筛分后的土壤则通过排料口进入到土柱淋洗装置的网状漏斗内，通过淋洗液添加管向盛液桶内添加化学改性环糊精来对污染土壤颗粒进行淋洗，淋洗后先打开盛液桶底部排液口将淋洗液排出，然后打开盛液桶底部排料口将淋洗后的土壤排出、输送至反应桶；然后利用炭化装置制备生物质炭，并将制得的生物质炭输送至反应桶，利用富集培养装置制备多环芳烃降解菌，并将制得的多环芳烃降解菌输送至反应桶，其中，利用富集培养装置制备多环芳烃降解菌的具体过程为，利用各积液槽对应的药剂添加管向积液槽内添加药剂，配置微生物培养基，然后将石油污染土壤颗粒和外源多环芳烃物质添加至位于端部的积液槽中，利用恒温振荡器对其进行培养，然后打开端部积液槽的阀门利用输液管将端部积液槽中的上层清液排至下一个积液槽中，在利用恒温振荡器行培养进行二次培养，依次类推直至培养到最后一次，将积液槽获得的多环芳烃降解菌利用输液管输送至反应桶。

本实用新型一种多环芳烃污染土壤修复系统，适用于多环芳烃污染土壤的修复，操作简单、易实现，并且可实现对多环芳烃的循环和较为彻底修复。本实用新型利用化学改性环糊精对难降解的多环芳烃物质进行淋洗去除，修复效果较好，同时不会产生二次污染问题；利用富集培养装置制得的降解菌能够有效降解污染土壤中的多环芳烃物质，对土壤生态系统具有环境友好特性；利用炭化装置制得的生物质炭，可以有效增加土壤中多环芳烃污染物的吸附能力，促进微生物群体对污染物的长效降解和去除。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。