一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法与流程

1.本发明实施例涉及土壤与地下水污染治理技术领域，具体涉及一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，可用于同时修复包气带土壤、饱和带土壤和地下水。


背景技术：

2.土壤生物修复技术是借助微生物对土壤中有机污染物的生物降解作用，将污染物转变成无毒物质的修复技术。微生物通过直接代谢或共代谢降解有机污染物，将有机污染物降解为毒性较低的污染物或彻底降解为二氧化碳和水。
3.专利文献cn104607460a提供了一种有机物污染土壤的生物修复方法，该方法主要包括将土壤搅拌破碎；向土壤中加入有机肥料和营养物质并混合均匀；加水调节土壤的湿度；加入特定高效微生物、催化剂和表面活性剂；对土壤进行曝气充氧，同时尾气进行收集处理；定期取样检测。该方法属于异位的生物修复方法，修复成本高。
4.专利文献cn100553809c提供了一种原位微生物修复有机物污染土壤的方法，包括功能微生物群的筛选和建立及功能微生物的投放，还包括修复条件的分阶段控制。该方法延长了功能微生物的存活时间，提高了有机污染物降解率。该方法采用高频次(80～130次/天)扰动土壤的方法将药剂混合到土壤中，并使得空气中的氧气进入土壤。该方法能处理的污染深度有限；操作繁琐，很难大面积推广使用；由于污染土壤是固相，存在处理不均匀。
5.专利cn105753178a公布了《一种强化微生物原位修复氯代烃污染地下水的方法》，该方法需要向地下水中注入大量的弱酸铁铵盐作为还原剂，并且因为缺乏外源微生物的强化作用，修复效率受限，而且该工艺仅能处理饱和带区域，无法对包气带污染土壤进行修复。


技术实现要素：

6.为此，本发明实施例提供一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，以解决如何实现包气带和饱和带联合治理修复目的的技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
8.本技术实施例提供了一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，所述方法包括：
9.1)在包气带和饱和带分别布设修复井井群；
10.2)在包气带布设土壤气监测井群，在饱和带布设地下水监测井群；
11.3)分别在包气带修复井和饱和带修复井中加压注入营养物质；
12.4)再向包气带修复井和饱和带修复井中注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂；
13.5)每口包气带修复井和饱和带修复井间歇式小剂量注入营养物质，使得营养物质浓度达到2mg/l以上；
14.6)连续或间歇式对饱和带修复井中注入有氧气体与基质气体的压缩混合气，使得
土壤气监测井中基质气体含量维持2％以上，直至包气带土壤、饱和带土壤和地下水达标。
15.在步骤3)、4)、5)中注入物质后，均有注入压缩气体使得注入物质扩散至周边土壤的步骤。
16.所述营养物质为铵盐、硝酸盐或磷酸盐等。
17.有氧气体可以为空气或氧气，基质气体可以为甲烷或丙烷等。
18.所述好氧生物菌剂需经事先筛选、驯化，可利用基质气体(如甲烷或丙烷等)繁殖生长，在有氧条件下对氯代烃或苯系物等有良好的共代谢降解效果，例如：甲烷氧化菌利用甲烷繁殖生长，产生单加氧酶，对氯代烃(如三氯乙烯等)或苯系物(如苯和甲苯等)等有良好的共代谢降解效果。
19.进一步地，所述包气带修复井和所述饱和带修复井为多功能注入井，既可用于加压注入营养物质、好氧生物菌剂，又可用于注射有氧气体与基质气体的压缩混合气。
20.与现有技术相比，本发明实施例提供了一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，在包气带和饱和带的修复井中同时注入好氧生物菌剂和营养助剂后，对饱和带的修复井注射微生物所需的有氧气体与基质气体的混合气，部分注入的混合气从饱和带进入包气带，从而被注入到包气带的好氧生物菌所利用。注入的好氧生物菌剂可利用基质气体繁殖生长，在有氧条件下对氯代烃或苯系物等有良好的共代谢降解效果，最终实现包气带和饱和带联合治理修复的目的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
22.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
23.图1为本发明实施例提供的一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法的示意图。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，该原位生物修复方法具体包括以下步骤：
26.1)在包气带和饱和带分别布设修复井井群；
27.2)在包气带布设土壤气监测井群，在饱和带布设地下水监测井群；
28.3)分别在包气带修复井和饱和带修复井中加压注入营养物质；
29.4)再向包气带修复井和饱和带修复井中注入针对目标污染物驯化好的好氧生物菌剂；
30.5)每口包气带修复井和饱和带修复井间歇式小剂量注入营养物质，使得营养物质浓度达到2mg/l以上；
31.6)连续或间歇式对饱和带修复井中注入有氧气体与基质气体的压缩混合气，使得土壤气监测井中基质气体含量维持2％以上，直至包气带土壤、饱和带土壤和地下水达标。
32.实施例1
33.针对某溶剂厂污染场地，土壤和地下水主要的污染物为三氯乙烯。如图1所示，本发明实施例公开了一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法具体包括以下步骤：
34.1)在包气带09和饱和带10分别布设修复井井群，包气带修复井02间距3m，饱和带修复井01间距6m；
35.2)在两口包气带修复井02中间布设土壤气监测井07，两口饱和带修复井01中间布设地下水监测井08，土壤气监测井07和地下水监测井08布设密度为每1000平米布设一口；
36.3)营养助剂溶液储罐03存储有营养物质溶液，具体地，在本发明实施例中，营养物质溶液为硫酸铵溶液；采用水泵向每一口包气带修复井02和饱和带修复井01加压注入120l硫酸铵(200mg/l)溶液后，持续注射压缩空气20分钟，快速把硫酸铵(200mg/l)溶液扩散至修复井周边土壤中；
37.4)好氧生物菌液储罐04存储有好氧生物菌液，具体地，在本发明实施例中，好氧生物菌液为甲烷好氧生物菌液；采用水泵向每一口包气带修复井02和饱和带修复井01加压注入20l甲烷好氧生物菌液，持续注射压缩空气20分钟，快速把好氧生物菌剂扩散至修复井周边土壤中；
38.5)每一口包气带修复井02和饱和带修复井01以每分钟1l的流量持续加压注入硫酸铵(200mg/l)溶液，60分钟后，持续注射压缩空气10分钟，然后间歇12小时再加压注入硫酸铵(200mg/l)溶液；如此循环，使地下水监测井08中硫酸铵浓度维持在2mg/l以上；
39.6)共代谢基质气体储罐05存储甲烷基质气体；有氧气体储罐06存储压缩空气；基质气体和有氧气体生成压缩混合气，每一口饱和带修复井01间歇注入空气与甲烷的压缩混合气(甲烷体积百分比含量10％)，使得土壤气监测井07中甲烷含量维持2％以上，直至包气带09土壤、饱和带10土壤和地下水中三氯乙烯达标。
40.实施例2
41.针对某化工厂污染场地，土壤和地下水主要的污染物为1,2,3-三氯丙烷。如图1所示，本发明实施例公开了一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法具体包括以下步骤：
42.1)在包气带09和饱和带10分别布设修复井井群，包气带修复井02间距5m，饱和带修复井01间距8m；
43.2)在两口包气带修复井02中间布设土壤气监测井07，两口饱和带修复井01中间布设地下水监测井08，土壤气监测井07和地下水监测井08布设密度为每2000平米布设一口；
44.3)营养助剂溶液储罐03存储有营养物质溶液，具体地，在本发明实施例中，营养物质溶液为硫酸铵溶液；采用水泵向每一口包气带修复井02和饱和带修复井01加压注入200l
硫酸铵(500mg/l)溶液后，有氧气体储罐06存储有氧气体，在本发明实施例中，有氧气体可以为压缩空气，持续注射压缩空气20分钟，快速把硫酸铵(500mg/l)溶液扩散至修复井周边土壤中；
45.4)好氧生物菌液储罐04存储有好氧生物菌液，具体地，在本发明实施例中，好氧生物菌液为丙烷好氧生物菌液；采用水泵向每一口包气带修复井02和饱和带修复井01加压注入20l丙烷好氧生物菌液，通过有氧气体储罐06持续注射压缩空气20分钟，快速把好氧生物菌剂扩散至修复井周边土壤中；
46.5)每一口包气带修复井02和饱和带修复井01以每分钟1l的流量持续加压注入硫酸铵(200mg/l)溶液60分钟后，通过有氧气体储罐06持续注射压缩空气10分钟，然后间歇12小时再加压注入硫酸铵(200mg/l)溶液；如此循环，使地下水监测井08中硫酸铵浓度维持在5mg/l以上；
47.6)共代谢基质气体储罐05存储丙烷基质气体；有氧气体储罐06存储压缩空气；基质气体和有氧气体生成压缩混合气，每一口饱和带修复井01间歇注入空气与丙烷的压缩混合气(甲烷体积百分比含量10％)，使得土壤气监测井07中丙烷含量维持2％以上，直至包气带09土壤、饱和带10土壤和地下水中1,2,3-三氯丙烷达标。
48.与现有技术相比，本技术实施例提供的一种包气带和饱和带联合治理的原位生物修复方法，在包气带和饱和带的修复井中同时注入好氧生物菌剂和营养助剂后，对饱和带的修复井注射微生物所需的有氧气体与基质气体的混合气，部分注入的混合气从饱和带进入包气带，从而被注入到包气带的好氧生物菌所利用。注入的好氧生物菌剂可利用基质气体繁殖生长，在有氧条件下对氯代烃或苯系物等有良好的共代谢降解效果，最终实现包气带和饱和带联合治理修复的目的。
49.本技术上述实施例中，在污染区域内的包气带和饱和带分别布设修复井，用于注入营养助剂溶液和好氧生物菌剂(共代谢菌)，修复井同时用于注入微生物所需的氧气或空气与共代谢基质气体(如甲烷或丙烷等)的混合气。注入的好氧生物菌剂可利用基质气体繁殖生长，在有氧条件下对氯代烃或苯系物等有良好的共代谢降解效果。在包气带和饱和带的修复井中注入好氧生物菌剂和营养助剂后，对饱和带的修复井注射微生物所需的有氧气体(如空气或氧气)与基质气体(如甲烷或丙烷等)的混合气，部分注入的混合气从饱和带进入包气带，从而被注入到包气带的好氧生物菌所利用。最终实现包气带和饱和带联合治理修复的目的。
50.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。