一种有机污染场地生物修复系统的制作方法

本发明涉及一种有机污染场地修复技术，尤其涉及一种有机污染场地生物修复系统。

背景技术：

适用于有机污染场地的修复技术主要有氧化还原、热脱附、淋洗、生物等几类。其中，生物修复具有降解效率高、生物利用性强、不造成二次污染、修复成本低、不破坏土壤结构和组成等优点，但是不适用于重金属、难降解有机物污染土壤，不宜用于粘土等低渗性土质，且修复周期往往较长。

重要的是，在国内外修复实践中特别是国内修复实践中，首先，生物修复技术的装备化程度明显低于热脱附、淋洗等修复技术，不易实现修复装备在不同修复现场的可移动、可组装；其次，生物刺激方法需要的营养物质、电子受体(h2o2等)、表面活性剂等需要现场配置溶液，客观上需要装备；再次，生物强化法需要超级菌种的来源以及配置菌液并注入到地下，同样需要装备，而且从其他菌种来源厂家远距离运输到修复现场费事费力，更需要支付高昂的菌剂费用，徒增修复成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能化、模块化、撬装化、可移动式的有机污染场地生物修复系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的有机污染场地生物修复系统，包括依次连接的混合搅拌模块、除油沉淀净水模块、富集浓缩模块、菌剂/营养液/混合基质注入模块，所述菌剂/营养液/混合基质注入模块与生物通风模块和/或生物堆模块连接，所述生物堆模块的回用水出口与所述混合搅拌模块连接，所述混合搅拌模块设有可用水源入口和污染土壤入口，所述富集浓缩模块设有营养物质和优势菌添加口。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的有机污染场地生物修复系统，可根据场地需求自由选择原位修复(主要是生物通风技术)与异位修复(主要是生物堆技术)两种方案，解决了有机污染场地生物修复实践中存在的装备化程度低、菌剂成本高等问题，适应原位、异位两类修复工程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的有机污染场地生物修复系统流程示意图。

图2为本发明实施例的空间布置图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的有机污染场地生物修复系统，其较佳的具体实施方式是：

包括依次连接的混合搅拌模块、除油沉淀净水模块、富集浓缩模块、菌剂/营养液/混合基质注入模块，所述菌剂/营养液/混合基质注入模块与生物通风模块和/或生物堆模块连接，所述生物堆模块的回用水出口与所述混合搅拌模块连接，所述混合搅拌模块设有可用水源入口和污染土壤入口，所述富集浓缩模块设有营养物质和优势菌添加口。

所述混合搅拌模块用于混合污染土壤、可用水源及所述生物堆模块处理后的回用水，充分搅拌，使污染土壤中含有的土著降解菌及土壤中的部分污染物进入水体；

所述除油沉淀净水模块，用于将混合搅拌模块中分离出的油类污染物从上层分离处理，固体沉淀物质从下层分离，从而达到净水目的；

所述富集浓缩模块，将所述除油沉淀净水模块中分离出的含有优势土著降解菌的水样进行进一步的菌剂富集与浓缩；

所述菌剂/营养液/混合基质注入模块，通过注射泵将菌剂/营养液/混合基质注射到污染场地地下土壤中进行生物修复，所述生物修复的方式包括所述生物通风模块和/或所述生物堆模块。

所述生物通风模块包括注射井、抽提井、喷淋系统、通气系统、尾气处理装置、在线监测系统；

通过泵，将所述富集浓缩模块的富集菌液及液态营养物/混合基质等经管路系统注射到污染土壤，富集菌液中的土著微生物开始降解难挥发有机污染物。

所述生物堆模块包括土壤堆体、喷淋系统、渗滤液收集系统、渗滤液净化装置、气路系统、引风机、尾气处理装置、hdpe防渗膜、在线监测系统；

所述喷淋系统将富集浓缩模块富集的菌液及液态营养物，经管路系统喷洒至土壤堆体，微生物降解污染物质，下流液态物质经渗滤液收集系统抽提至渗滤液净化装置，处理后回用于所述混合搅拌模块，循环使用。

还包括plc智能控制模块、生物修复数据库模块；

所述plc智能控制模块，能实现系统给料、混合搅拌、除油沉淀净水、富集浓缩、注射、尾气及修复土壤检测的多功能的智能化实时调控，能定期检查修复过程中的相关参数及运行效果，并实时调控修复参数以保证系统平稳运行；

所述生物修复数据库，蕴含了现有技术中众多生物修复案例的场地特征、修复工艺、运行参数、修复效果以及详细的运行历史记录等数据，为plc智能控制模块以及修复工程监管人员提供决策支持；此外，生物修复系统的运行数据也通过有线或无线网存储到生物修复数据库中。

所述以上各模块分装于海运集装箱内，便于移动组装，各模块通过管道、线路连通，统一由plc智能控制模块调控。

本发明的有机污染场地生物修复系统，可根据场地需求自由选择原位修复(主要是生物通风技术)与异位修复(主要是生物堆技术)两种方案，解决了有机污染场地生物修复实践中存在的装备化程度低、菌剂成本高等问题，适应原位、异位两类修复工程。

本发明的有机污染场地生物修复系统，包括：混合搅拌模块，除油沉淀净水模块，富集浓缩模块，菌剂/营养液/混合基质注入模块(泵)，生物通风/生物堆模块，plc智能控制模块、生物修复数据库模块。

所述混合搅拌模块用于混合污染土壤、湖水河水等可用水源及生物堆系统处理后的回用水，充分搅拌使污染土壤中含有的土著降解菌及土壤中的部分污染物进入水体。这些土著微生物在该污染场地条件下耐受适应性较好，场地污染物降解能力较强。

所述除油沉淀净水模块用于将混合搅拌模块中分离出的油类污染物从上层分离处理，土壤等固体物质从下层分离，从而达到净水目的。净化后的水样中，含有适合该污染场地的优势土著降解菌菌剂。

所述富集浓缩模块，将除油沉淀净水模块中分离出的含有优势土著降解菌的水样进行进一步的菌剂富集与浓缩。然后，根据需要继续加入营养液和混合基质；只有在降解难度大、要求效率高、时间紧的情况下，才需一起加入商用优势菌。

所述菌剂/营养液/混合基质注入模块，主要是通过注射泵，将菌剂/营养液/混合基质注射到污染场地地下土壤中去进行生物修复。生物修复的方式主要有生物通风和生物堆两类，可根据现场污染程度及工程需要进行选择。

所述生物通风模块主要应用于污染浓度低、降解难度小、土壤面积较小、透水性较好、不便于挖掘工作展开等条件的污染现场，该系统由注射井、抽提井、喷淋系统、通气系统、尾气处理装置、在线监测系统组成。其中，向污染土壤注入空气及气体营养物(30～40℃)，将低沸点、易挥发的有机物随空气抽提至尾气处理装置。通过泵，将富集浓缩模块的富集菌液及液态营养物/混合基质等经管路系统注射到污染土壤，富集菌液中的土著微生物开始降解难挥发有机污染物。

所述生物堆模块主要应用于污染物浓度高、修复难度大的较大规模污染场地，由土壤堆体、喷淋系统、渗滤液收集系统、渗滤液净化装置、气路系统、引风机、尾气处理装置、hdpe防渗膜、在线监测系统等组成。其中，喷淋系统将富集浓缩模块富集的菌液及液态营养物喷洒至土壤堆体，微生物降解污染物质，下流液态物质经渗滤液收集系统抽提至渗滤液净化装置，处理后回用于混合搅拌模块，循环使用。

所述plc智能控制模块，能实现系统给料(可用水源、污染土壤、菌剂/营养液/混合基质)、混合搅拌、除油沉淀净水、富集浓缩、注射、尾气及修复土壤检测等多功能的智能化实时调控。在实际运行过程中，plc智能控制模块通过检测器和传感器实时获得尾气参数、土壤质量参数，通过有线或无线网获得来自生物修复数据库的决策建议和技术支持，确定所施用的水分、营养物质、搅拌强度、沉淀时间、富集浓度、注射压力、注射流量、生物群落等各项修复工艺参数的最佳配比，并对相关模块发出参数调整的指令。plc智能控制模块能定期检查修复过程中的相关参数及运行效果，并实时调控修复参数以保证系统平稳运作。

所述生物修复数据库，蕴含了国内外众多生物修复案例的场地特征、修复工艺、运行参数、修复效果以及详细的运行历史记录等数据，并对这些数据通过机器学习等手段，为plc智能控制模块以及修复工程监管人员提供决策支持，包括相应故障的应对策略、相应场地特征及修复目标的修复参数、修复实践中的工艺参数调整建议等。此外，生物修复系统的运行数据(正常，故障，错误)也会通过有线或无线网存储到生物修复数据库中。

所述以上各模块分装于海运集装箱内，便于移动组装，各模块通过管道、线路连通，统一由plc智能控制模块调控。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种有机污染场地生物修复系统，具有以下优点：

(1)可根据需求任意选择原位(生物通风技术)或异位(生物堆技术)两种修复方案进行污染土壤修复；

(2)实现了生物修复装备的智能化、模块化、撬装化、可移动，可快速拆装，运行中可根据现场环境自由组合、装配不同模块，克服了生物修复工程智能化、装备化程度低的问题；

(3)在污染场地现场提取土著微生物作为修复该污染场地的特种菌剂，大大降低菌剂外购成本，而且无需驯化，具有天然的污染场地适应性，强化了生物修复工程“低修复成本、高修复效率”的优势；

(4)生物修复数据库的设立，克服目前多数生物修复工程设计与运行管理多靠个人经验、缺乏系统技术方法的弊病，为生物修复工程提供了设计与实施过程中的智能化决策建议。

具体实施例：

如图1、图2所示，一种有机污染场地生物修复系统，包括：混合搅拌模块，除油沉淀净水模块，富集浓缩模块，菌剂/营养液/混合基质注入模块(泵)，生物通风/生物堆模块，plc智能控制模块、生物修复数据库模块。

所述混合搅拌模块用于混合污染土壤、湖水河水等可用水源及生物堆系统处理后的回用水，充分搅拌使污染土壤中含有的土著降解菌及土壤中的部分污染物进入水体，其中土水比不大于2:1为宜。这些土著微生物在该污染场地条件下耐受适应性较好，场地污染物降解能力较强。

所述除油沉淀净水模块用于将混合搅拌模块中分离出的油类污染物从上层分离处理，土壤等固体物质从下层分离，从而达到净水目的。净化后的水样中，含有适合该污染场地的优势土著降解菌菌剂。

所述富集浓缩模块，将除油沉淀净水模块中分离出的含有优势土著降解菌的水样进行进一步的菌剂富集与浓缩。然后，根据需要继续加入营养液和混合基质；只有在降解难度大、要求效率高、时间紧的情况下，才需同步一起加入商用优势菌。营养液主要包括氮源、碳源、氧气、磷素和ph稳定剂等，一般添加的n源为nh⁴⁺，p源为po4^3-，ph控制在6.5～8.0。

所述菌剂/营养液/混合基质注入模块，主要是通过注射泵，将菌剂/营养液/混合基质注射到污染场地地下土壤中去进行生物修复。生物修复的方式主要有生物通风和生物堆两类，可根据现场污染程度及工程需要进行选择。

所述生物通风模块主要应用于污染浓度低、降解难度小、土壤面积较小、透水性较好、不便于挖掘工作展开等条件的污染现场，该系统由注射井、抽提井、喷淋系统、通气系统、尾气处理装置、在线监测系统组成。其中，向污染土壤注入空气及气体营养物(30～40℃)将低沸点、易挥发的有机物随空气抽提至尾气处理装置于。通过泵将富集浓缩模块的富集菌液及液态营养物/混合基质等经管路系统注射到污染土壤，以微生物降解难挥发物质。土壤的渗透率大于0.1达西为宜，土壤含水率不低于20％，水分自然下渗，无需收集处理，土壤中碳氮磷的比例宜维持在c:n:p＝100:10:1，ph控制在6.5～8.0，微生物含量不低于10⁵数量级，通气速率范围为0.04m³/h～0.08m³/h，操作井直径在60～150mm范围以内，处理周期平均几个月至几年。

所述生物堆模块主要应用于污染物浓度高、修复难度大的较大规模污染场地，由土壤堆体、喷淋系统、渗滤液收集系统、渗滤液净化装置、气路系统、引风机、尾气处理装置、hdpe防渗膜、在线监测系统等组成。其中，喷淋系统将富集浓缩模块富集的菌液及液态营养物喷洒至土壤堆体，微生物降解污染物质，下流液态物质经渗滤液收集系统抽提至渗滤液净化装置，处理后回用于混合搅拌模块，循环使用。污染土壤本征渗透系数不低于10^-8cm²，土壤持水率控制为70％～90％，ph控制在6.5～8.0，堆体含氧量控制在7％及以上，土壤中碳氮磷的比例宜维持在c:n:p＝100:10:1，微生物含量不低于10⁵数量级，处理周期平均几个月。

所述plc智能控制模块，能实现系统给料(可用水源、污染土壤、菌剂/营养液/混合基质)、混合搅拌、除油沉淀净水、富集浓缩、注射、尾气及修复土壤检测等多功能的智能化实时调控。在实际运行过程中，plc智能控制模块通过检测器和传感器实时获得尾气参数、土壤质量参数，通过有线或无线网获得来自生物修复数据库的决策建议和技术支持，确定所施用的水分、营养物质、搅拌强度、沉淀时间、富集浓度、注射压力、注射流量、生物群落等各项修复工艺参数的最佳配比，并对相关模块发出参数调整的指令。plc智能控制模块能定期检查修复过程中的相关参数及运行效果，并实时调控修复参数以保证系统平稳运作。

所述生物修复数据库，蕴含了国内外众多生物修复案例的场地特征、修复工艺、运行参数、修复效果以及详细的运行历史记录等数据，并对这些数据通过机器学习等手段，为plc智能控制模块以及修复工程监管人员提供决策支持，包括相应故障的应对策略、相应场地特征及修复目标的修复参数、修复实践中的工艺参数调整建议等。此外，生物修复系统的运行数据(正常，故障，错误)也会通过有线或无线网存储到生物修复数据库中。

所述以上各模块分装于海运集装箱内，便于移动组装，各模块通过管道、线路连通，统一由plc智能控制模块调控。

本专利的模块化、撬装化、可移动式有机污染场地微生物修复装备及修复方法，利用plc智能控制模块系统远程监督和监控各个模块，优化处理控制过程，节约修复成本，以较低消耗达成高效修复目的。

实施例1

某场地污染土壤面积较小，污染较轻，土壤透水性较好，污染物具有一定挥发性，要求原位处理，为防止深层土壤中污染物大量挥发溢散至空气中，需要尽量避免大量开挖，因而选择生物通风系统进行。期间将本发明系统布置于该污染场地，该区域中操作井直径需限定60～150mm，深度1～10m。首先取一定量污染土壤(100g～10000g)及水源加入混合搅拌模块，经除油沉淀净水模块后通入富集浓缩模块，期间通入优势菌、营养液及混合基质，富集培养微生物15～30d后缓慢通过泵注入生物通风系统土壤层，期间注射井持续通入空气及气体营养物，控制污染土壤含水率不低于20％，氧气含量不低于7％，碳氮磷的比例宜维持在c:n:p＝100:10:1，ph控制在6.5～8.0，微生物含量不低于10⁵数量级，通气速率为0.06m³/h，抽提井中引风机持续抽气后通入尾气处理装置，经检测达标后排放至空气。

实施例2

某污染场地污染物浓度高，降解难度大，规模较大，且要求工期较短，因而选择异位修复，开挖后将污染土壤大量堆积，提前布置通气、抽气、喷淋布水及渗滤液收集管线，取一定量污染土壤(1000g～10000g)及水源加入混合搅拌模块，经除油沉淀净水模块后通入富集浓缩模块，期间通入优势菌、营养液及混合基质，富集培养微生物15～30d后缓慢通过泵注入生物堆系统(持续喷淋)，土壤持水率控制在70％～90％之间，ph控制在6.5～8.0，堆体含氧量控制在7％及以上，微生物含量不低于10⁵数量级，期间多余水经渗滤液收集管线通入净水装置，处理后回流至混合搅拌模块，气体经排气系统抽至空气净化系统，处理达标后排放至空气。

本发明的积极效果是：(1)可根据需求任意选择原位(生物通风技术)或异位(生物堆技术)两种修复方案进行污染土壤修复；(2)实现了生物修复装备的智能化、模块化、撬装化、可移动，可快速拆装，运行中可根据现场环境自由组合、装配不同模块，克服了生物修复工程智能化、装备化程度低的问题；(3)在污染场地现场提取土著微生物作为修复该污染场地的特种菌剂，大大降低菌剂外购成本，而且无需驯化，具有天然的污染场地适应性，强化了生物修复工程“低修复成本、高修复效率”的优势；(4)生物修复数据库的设立，克服目前多数生物修复工程设计与运行管理多靠个人经验、缺乏系统技术方法的弊病，为生物修复工程提供了设计与实施过程中的智能化决策建议。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。