一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统的制作方法

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体涉及一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统。

背景技术：

石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中会引起土壤污染，石油烃污染土壤由于含有大量多环芳烃，处理难度大，生物毒性强，且处理周期长，成本高。

目前对石油烃污染土壤的修复技术可分为原位修复技术和异位修复技术，其中异位修复技术是指将受污染的土壤从发生污染的位置挖掘出来，在原场址范围内或经过运输后再进行治理的技术。异位修复技术较常用的方法有化学氧化、微生物处理或化学氧化-微生物处理分步式处理。化学氧化法成本高、易造成二次污染且破坏土壤；微生物处理法非常缓慢，且细菌对多环芳烃普遍耐受性差；分步式处理法操作复杂，所需设备多，运输和操作成本高，周期长。因此开发一种能够进行化学氧化和微生物降解一体化协同高效连续处理的系统是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统，操作简单，能连续高效运行，修复成本低，有机污染物降解率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统，包括空气压缩机、二氧化碳过滤器、气体流量计、气体检测仪一、土壤降解罐、加药泵组、气体检测仪二和计算机控制系统，

所述土壤降解罐包括自上而下堆叠设置的第一罐体、第二罐体、第三罐体和第四罐体，相邻两个罐体通过法兰连接，每个罐体连接处分别设置有温度传感器、湿度传感器、ph传感器和加热棒，所述第一罐体的顶部设有进液口和出气口，第一罐体的侧壁设有进料口，所述第四罐体的底部设有出料口、出液口和进气口，所述土壤降解罐的内部中央竖直设有主搅拌轴，所述主搅拌轴的上端伸出第一罐体并与正反转电机一传动连接，所述主搅拌轴的下端伸入第四罐体，所述主搅拌轴上间隔均匀设置有四个螺旋叶片，四个螺旋叶片分别位于四个罐体中，每个罐体内侧壁上还对称设置有正反转电机二驱动的两个水平搅拌器，所述土壤降解罐的内部还设置有布液器，所述布液器包含布液盘和多根布液管，所述布液盘为环形中空结构，且设置在所述第一罐体的上方，所述布液管竖直设置，布液管上端与所述布液盘连通，布液管的下端伸入第四罐体，所述布液盘和布液管内还设有清水管、酸液管、碱液管、氧化剂管和营养液管，所述布液盘和布液管内还设有清水管、酸液管、碱液管、氧化剂管、菌液管和营养液管，每个罐体中的布液管上分别开设有清水孔、酸液孔、碱液孔，第一罐体和第二罐体中的布液管上还开设有氧化剂孔，第三罐体和第四罐体中的布液管上还开设有菌液孔和营养液孔，

所述加药泵组包含清水泵、酸液泵、碱液泵、氧化剂泵、微生物菌液泵和营养液泵，所述清水泵、酸液泵、碱液泵、氧化剂泵、微生物菌液泵、营养液泵通过进液口与清水管、酸液管、碱液管、氧化剂管、菌液管和营养液管依次连通，所述清水管与清水孔、酸液管与酸液孔、碱液管与碱液孔、氧化剂管与氧化剂孔、菌液管与菌液孔、营养液管与营养液孔依次连通，

所述空气压缩机、二氧化碳过滤器、气体流量计、气体检测仪一通过管路依次连接，所述气体检测仪一与所述土壤降解罐的进气口连接，所述气体检测仪二与所述土壤降解罐的出气口连接，所述气体流量计、加药泵组、正反转电机一、正反转电机二、温度传感器、湿度传感器、ph传感器和加热棒分别与所述计算机控制系统电连接。

进一步地，所述第一罐体、第二罐体、第三罐体和第四罐体的侧壁上分别设有取样孔，且第一罐体的取样孔位置与所述进料口位置相对称。

进一步地，所述取样孔设有与其相匹配的密封盖，防止取样时外界空气进入土壤降解罐内。

优选的，所述布液管设置有四根，且按圆周均匀分布。

优选的，所述土壤降解罐呈圆柱形结构。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统，结构简单，使用方便，受外界环境影响较小，能够通过计算机控制土壤处理过程中的温度、湿度、ph、氧含量、氧化剂含量、菌液含量、营养液含量，实现自动反馈调节；

2.本发明可以实现罐体内上部化学氧化，下部生物降解的对石油烃污染土壤的一体化协同处理过程，并且可以实现上端加料下端出料的流水作业，大大缩短处理周期，降低能耗及成本。

附图说明

图1为本发明的一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统示意图；

图2为图1中土壤降解罐的结构示意图；

图3为图2中布液器的俯视图；

图中，1空气压缩机、2二氧化碳过滤器、3气体流量计、4气体检测仪一、5土壤降解罐、51第一罐体、52第二罐体、53第三罐体、54第四罐体、6加药泵组、7气体检测仪二、8计算机控制系统、9进液口、10出气口、11进料口、12进气口、13出料口、14出液口、15正反转电机一、16主搅拌轴、17螺旋叶片、18水平搅拌器、19布液盘、20布液管、21取样孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种化学氧化和微生物协同修复石油烃污染土壤的系统，包括空气压缩机1、二氧化碳过滤器2、气体流量计3、气体检测仪一4、土壤降解罐5、加药泵组6、气体检测仪二7和计算机控制系统8。

如图1、图2所示，本实施例中优选所述土壤降解罐5呈圆柱形结构。所述土壤降解罐5包括自上而下堆叠设置的第一罐体51、第二罐体52、第三罐体53和第四罐体54，相邻两个罐体通过法兰连接，便于拆卸清洗或检修，其中第一罐体51和第二罐体52为化学氧化部分，第三罐体53和第四罐体54为微生物降解部分。

每个罐体连接处分别设置有温度传感器、湿度传感器、ph传感器和加热棒，温度传感器用于检测罐体不同位置处的反应温度，湿度传感器用于检测罐体不同位置处的水分含量，ph传感器用于检测罐体不同位置处的ph值，加热棒用于对反应体系加热，以达到反应所需温度。

所述第一罐体51的顶部设有进液口9和出气口10，第一罐体51的侧壁设有进料口11，所述第四罐体54的底部设有出料口13、出液口14和进气口12。物料、液体从土壤降解罐5上部加入，底部排放，氧气从土壤降解罐5的底部通入，顶部释放。

所述土壤降解罐5的内部中央竖直设有主搅拌轴16，所述主搅拌轴16的上端伸出第一罐体51并与正反转电机一15传动连接，所述主搅拌轴16的下端伸入第四罐体54，所述主搅拌轴16上间隔均匀设置有四个螺旋叶片17，四个螺旋叶片17分别位于四个罐体中，每个罐体内侧壁上还对称设置有正反转电机二驱动的两个水平搅拌器18。共设置两组搅拌装置，一方面可以使土壤上推或下推，另一方面还可以使土壤左推或右推，达到混合搅拌、均匀降解的目的。

如图2、图3所示，所述土壤降解罐5的内部还设置有布液器，所述布液器包含布液盘19和多根布液管20，所述布液盘19为环形中空结构，且设置在所述第一罐体51的内部上方，本实施例中布液管20优选设置四根，按圆周均匀分布，所述布液管20竖直设置，布液管20上端与所述布液盘19连通，布液管20的下端伸入第四罐体54，所述布液盘19和布液管20内还设有清水管、酸液管、碱液管、氧化剂管、菌液管和营养液管，每个罐体中的布液管20中部分别开设有清水孔、酸液孔、碱液孔，第一罐体51和第二罐体52中的布液管20上还开设有氧化剂孔，第三罐体53和第四罐体54中的布液管20上还开设有菌液孔和营养液孔。

所述加药泵组6包含清水泵、酸液泵、碱液泵、氧化剂泵、微生物菌液泵和营养液泵，清水泵、酸液泵、碱液泵、氧化剂泵、微生物菌液泵、营养液泵通过进液口9与清水管、酸液管、碱液管、氧化剂管、菌液管和营养液管依次连通，清水管与清水孔、酸液管与酸液孔、碱液管与碱液孔、氧化剂管与氧化剂孔、菌液管与菌液孔、营养液管与营养液孔依次连通。

所述空气压缩机1、二氧化碳过滤器2、气体流量计3、气体检测仪一4通过管路依次连接，所述气体检测仪一4与所述土壤降解罐5的进气口12连接，所述气体检测仪二7与所述土壤降解罐5的出气口10连接。

所述气体流量计3、加药泵组6、正反转电机一15、正反转电机二、温度传感器、湿度传感器、ph传感器和加热棒分别与所述计算机控制系统8电连接。通过控制气体流量计3控制通入土壤降解罐5中的氧气含量；通过控制加药泵组6控制通入土壤降解罐5中的氧化剂含量、菌液含量和营养液含量，同时调节罐体中的ph值；通过控制正反转电机一15的正转或反转控制主搅拌轴16的搅拌方向，从而控制土壤上升或下降；通过控制正反转电机二的正转或反转控制水平搅拌器的搅拌方向，从而控制土壤左移或右移；通过接收温度传感器、湿度传感器、ph传感器反馈的土壤数据，控制气体流量计3、加药泵组6、加热棒的运行。

作为本发明的进一步改进，所述第一罐体51、第二罐体52、第三罐体53和第四罐体54的侧壁上分别设有取样孔21，且第一罐体51的取样孔21位置与所述进料口11位置相对称。

作为本发明的进一步改进，所述取样孔21设有与其相匹配的密封盖，防止取样时外界空气进入土壤降解罐5内。

本发明使用时，将预先破碎的石油烃污染土壤(粒径小于2mm)从进料口11加入土壤降解罐5中，打开正反转电机一15和正反转电机二，通过预设程序自动调整主搅拌轴16和水平搅拌器18的搅拌方向及转速，控制土壤上升或下降，通过预设程序自动调整布液管20上氧化剂孔开孔位置，控制氧化剂a释放量，污染土壤在罐体上部充分混合并在氧化剂a的作用下完成化学氧化。通过预设程序自动调整布液管20上菌液孔和营养液孔开孔位置，控制微生物菌液b、营养液c释放量，使化学氧化后的土壤进一步进行微生物降解。

基于温度、湿度、ph传感器和气体测定仪反馈信号，通过设定温度、湿度、ph参数，自动控制布液管20释放适量清水、酸碱液，控制加热棒控温，控制气体流量计3通入氧气的量，保证罐体不同位置达到各自适宜温度、湿度、ph、溶解氧含量，其中上部化学氧化部分温度为25℃，ph为7-8，下部微生物降解部分温度为35℃，ph为6.5-7.5。主搅拌轴搅拌程序为上推搅拌10圈/天，下推搅拌11圈/天，水平搅拌器的搅拌程序为左推10圈/天，右推10圈/天。多余液体由出液口14排出，多余气体由出气口10排出。处理周期结束后土壤由下部出料口13排出，主要污染物降解率可达到91.2％。

所述微生物降解和化学氧化技术均需要一定程度的溶解氧含量，一方面溶解氧可为微生物降解创造好氧环境，另一方面溶解氧含量的增加，也可以提高化学氧化反应的强度。将化学氧化技术与微生物降解技术相结合，建立多相集成的一体化反应器，协同高效连续处理石油烃污染土壤。以解决现有技术中无法进行连续操作，成本过高，处理周期长的技术问题。