一种重金属污染土壤的微生物修复装置的制作方法

1.本实用新型属于土壤污染治理技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤的微生物修复装置。


背景技术：

2.近年来，随着工业经济的快速发展，土壤中重金属污染问题日趋严峻。一般来说，引起土壤重金属污染的元素主要为铜、锌、铬、铅、汞、镉、镍等7种元素。土壤中的重金属在自然条件下不易被降解，会通过地表径流等途径扩散到其他环境中，也能通过多种途径进入食物链累积放大，严重危害人类健康。因此，重金属污染土壤治理刻不容缓。
3.目前重金属污染土壤的治理方法有改土法、电化法、原位固定法、植物修复、微生物修复法。
4.改土法是去除表层的土壤介质，而换置以新的土壤。此方法的弊端在于需要投入大量的人力物力，费时较长，并且存在有出现渗漏、污染环境等问题，另外，置换下来的受污染土壤的处理又成为新的问题。
5.电化法为在水分已经充足饱和状态下的土壤之中增加以相应的电极，进而接通强度较低的直流电，使得相应的金属离子能够在电磁场的影响之下产生定向运动，并主要集中于电极周围，而后再借助集中化的处理方式将电极采集起来处理，从而起到清洁重金属的目的。但是此方法耗电量、耗水量大，成本高，而且对于渗透性强、传导差的砂质土层应用效果不甚理想。
6.原位固定技术是指通过往土壤中加入固定剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化
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还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。但在应用中仍然存在一些困难：(1)每种固定剂都有其适用的土壤，土壤的成土母质、粘粒含量、ph等理化性质直接影响固定剂的修复效果；此外，环境条件的改变，特别是降水量，也会影响固定剂对土壤中重金属的固定作用；(2)将化学合成的有机
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无机复合体固定剂应用于重金属污染土壤修复，不仅治理成本过高，且有相当的环境风险，有些固定剂还会引起土壤理化性质的改变，对植被造成不良影响；(3)虽然固定剂能将重金属固定住，但金属离子依然还存留在土壤环境中，并可能随着环境条件的改变，生物有效性也可能变化。
7.植物修复是采用自然环境当中的超量积累植物将土壤当中重金属物质移出或减轻重金属毒性，从而实现对污染土壤的治理。该方法虽然不会造成二次污染，但所需富集、修复时间长，而且要找到合适的超富集植物或者耐性作物非常困难。
8.微生物修复技术利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，使土壤中的重金属被氧化、被还原、被吸附、被固定化等，从而降低土壤中重金属的毒性。该方法具有成本低，操作容易，能耗低，修复时间短，见效快，菌株可通过驯化提高耐性，菌株资源丰富，对土壤环境要求低等诸多优点，是未来解决土壤重金属污染最为理想的方法。
9.利用微生物修复技术进行重金属污染土壤修复效果好坏的关键之一在于修复设备，目前出现了不少污染土壤微生物修复设备，如申请号201710798306.x的发明专利申请公开了一种基于淋洗和微生物修复原理的土壤修复装置，该装置内部设有转轴及搅拌装置，工作时电机带动转轴转动，从而使搅拌装置转动，该土壤修复装置虽然能提高土壤的搅拌效果，但设备较复杂，能耗大，后期维护也不方便；又如，申请号为201721746199.8的实用新型专利公开的微生物修复污染土壤装置设置有加热丝及空气压缩机、鼓风机等，利用加热丝将进入的气体进行加热，从而对土壤进行加热保温，该装置不仅设备复杂，能耗大，治理费用高，后期维护不便，而且易引起土壤肥力降低。


技术实现要素：

10.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、修复效果好、成本低的重金属污染土壤的微生物修复装置。
11.本实用新型采用的技术方案是：
12.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器、集液槽、水泵、恒温水槽和恒温夹套；
13.所述修复反应器包括上部分和下部分，两部分可拆卸地连接，并在连接处设置有滤网；
14.恒温夹套设置在修复反应器的外层，恒温水槽与恒温夹套通过水管循环连接；修复反应器底部设有滤嘴，集液槽设置在修复反应器底部，滤嘴通过管路与集液槽连接，集液槽通过管道与水泵进口连接，水泵出口通过管道与修复反应器顶部连接。
15.作为技术方案的优选，所述修复反应器的上部分等间距地设置有2
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5个取样孔。
16.作为技术方案的优选，所述修复反应器的上部分为圆柱形，下部分为漏斗形，两部分通过螺栓或胶黏剂连接。
17.作为技术方案的优选，所述滤网为30
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40目滤网，所述滤网上放置有5
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8cm厚的玻璃珠层ⅰ，所述玻璃珠层ⅰ的玻璃珠的直径为1
‑
4mm。
18.作为技术方案的进一步优选，所述玻璃珠层ⅰ上放置重金属污染土壤。
19.作为技术方案的进一步优选，还包括5
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8cm厚的玻璃珠层ⅱ放置于重金属污染土壤上，所述玻璃珠层ⅱ的玻璃珠的直径为1
‑
4mm。
20.作为技术方案的优选，所述修复反应器的内径为0.1
‑
2m，高度为0.5
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3m；所述滤嘴的口径为1
‑
5cm；所述取样孔的孔径为5
‑
20cm。
21.本实用新型中的恒温水槽采用现有市场上的恒温水槽，能实现水流循环使用。
22.本实用新型的装置为厌氧环境，不需要充气。
23.本实用新型工作时，玻璃珠层ⅰ放入滤网上，防止土壤漏下堵塞管道，重金属污染土壤装填入修复反应器中，通过恒温水槽的循环来获得想要的反应温度，玻璃珠层ⅱ覆盖在土壤上，使微生物菌液均匀分布；集液槽中装有微生物菌液，微生物菌液通过水泵从修复反应器顶部进入，经过重金属污染土壤，从修复反应器底部的滤嘴回流至集液槽中；通过修复反应器柱体上设置的取样孔取样分析不同深度土壤的修复效果，通过检测集液槽中回流菌液的重金属浓度判断修复效果。
24.本实新型的重金属污染土壤的微生物修复装置具有以下有益效果：
25.(1)本实用新型通过微生物菌液循环淋洗重金属污染土壤，不仅能快速降低土壤中的重金属含量，修复效果好，不破坏土壤肥力，而且还将重金属从土壤中分离出来，降低了土壤中重金属的积累量，不存在二次污染，修复彻底。
26.(2)本实用新型在修复反应器外层设置恒温夹套，通过恒温水槽的循环来获得想要的反应温度，不仅使得修复反应器内的土壤受热均匀，保证土壤内微生物的生长温度适宜，而且不破坏土壤的理化性质，不影响土壤肥力。
27.(3)本实用新型在滤网上放置玻璃珠层ⅰ，防止土壤漏下堵塞管道，保证微生物菌液淋洗土壤的循环过程顺利进行；在土壤上覆盖玻璃珠层ⅱ，使微生物菌液均匀分布，确保修复反应器内所有土壤均得到修复，进而保证修复效果好。
28.(4)本实用新型的装置结构简单，操作简单，设备投资小，能耗小，成本低，安全环保，适合用于重金属污染土壤修复和淋溶试验的小试和中试研究。
附图说明
29.图1是本实用新型的结构示意图；
30.图2是本实用新型的修复反应器的上部分结构示意图；
31.图3是本实用新型的修复反应器的下部分结构示意图；
32.图4是本实用新型的滤网俯视图。
33.附图标记：1.修复反应器、2.集液槽、3.水泵、4.恒温水槽、5.恒温夹套、a.修复反应器的上部分、b.修复反应器的下部分、6.滤网、7.滤嘴、8.取样孔、9.玻璃珠层ⅰ、10.玻璃珠层ⅱ。
具体实施方式
34.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型进行详细描述。本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
35.实施例1
36.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器1、集液槽2、水泵3、恒温水槽4和恒温夹套5。
37.修复反应器1的内径为0.8m，高度为1.5m，包括上部分a和下部分b，上部分a为圆柱形，等间距地设置有3个孔径为10cm的取样孔8，下部分b为漏斗形，两部分通过螺栓连接，并在连接处设置有36目的滤网6。滤网6上放置有由直径为2mm的玻璃珠组成的6cm厚的玻璃珠层ⅰ9，玻璃珠层ⅰ9上放置重金属污染土壤，土壤上放置有由直径为2mm的玻璃珠组成的6cm厚的玻璃珠层ⅱ10。
38.恒温夹套5设置在修复反应器1的外层，恒温水槽4与恒温夹套5通过水管循环连接。修复反应器1底部设有口径为2cm的滤嘴7，集液槽2设置在修复反应器1底部，滤嘴7通过管路与集液槽2连接，集液槽2通过管道与水泵3进口连接，水泵3出口通过管道与修复反应器1顶部连接。
39.实施例2
40.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器1、集液槽2、水泵3、恒温
水槽4和恒温夹套5。
41.修复反应器1的内径为1.5m，高度为2.5m，包括上部分a和下部分b，上部分a为圆柱形，等间距地设置有4个孔径为15cm的取样孔8，下部分b为漏斗形，两部分通过胶黏剂连接，并在连接处设置有32目的滤网6。滤网6上放置有由直径为3mm的玻璃珠组成的7cm厚的玻璃珠层ⅰ9，玻璃珠层ⅰ9上放置重金属污染土壤，土壤上放置有由直径为3mm的玻璃珠组成的7cm厚的玻璃珠层ⅱ10。
42.恒温夹套5设置在修复反应器1的外层，恒温水槽4与恒温夹套5通过水管循环连接。修复反应器1底部设有口径为3cm的滤嘴7，集液槽2设置在修复反应器1底部，滤嘴7通过管路与集液槽2连接，集液槽2通过管道与水泵3进口连接，水泵3出口通过管道与修复反应器1顶部连接。
43.实施例3
44.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器1、集液槽2、水泵3、恒温水槽4和恒温夹套5。
45.修复反应器1的内径为0.2m，高度为1m，包括上部分a和下部分b，上部分a为圆柱形，等间距地设置有3个孔径为8cm的取样孔8，下部分b为漏斗形，两部分通过螺栓连接，并在连接处设置有35目的滤网6。滤网6上放置有由直径为2mm的玻璃珠组成的5cm厚的玻璃珠层ⅰ9，玻璃珠层ⅰ9上放置重金属污染土壤，土壤上放置有由直径为2mm的玻璃珠组成的5cm厚的玻璃珠层ⅱ10。
46.恒温夹套5设置在修复反应器1的外层，恒温水槽4与恒温夹套5通过水管循环连接。修复反应器1底部设有口径为1cm的滤嘴7，集液槽2设置在修复反应器1底部，滤嘴7通过管路与集液槽2连接，集液槽2通过管道与水泵3进口连接，水泵3出口通过管道与修复反应器1顶部连接。
47.实施例4
48.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器1、集液槽2、水泵3、恒温水槽4和恒温夹套5。
49.修复反应器1的内径为0.1m，高度为0.5m，包括上部分a和下部分b，上部分a为圆柱形，等间距地设置有2个孔径为5cm的取样孔8，下部分b为漏斗形，两部分通过胶黏剂连接，并在连接处设置有40目的滤网6。滤网6上放置有由直径为1mm的玻璃珠组成的5cm厚的玻璃珠层ⅰ9，玻璃珠层ⅰ9上放置重金属污染土壤，土壤上放置有由直径为1mm的玻璃珠组成的5cm厚的玻璃珠层ⅱ10。
50.恒温夹套5设置在修复反应器1的外层，恒温水槽4与恒温夹套5通过水管循环连接。修复反应器1底部设有口径为1cm的滤嘴7，集液槽2设置在修复反应器1底部，滤嘴7通过管路与集液槽2连接，集液槽2通过管道与水泵3进口连接，水泵3出口通过管道与修复反应器1顶部连接。
51.实施例5
52.一种重金属污染土壤的微生物修复装置，包括修复反应器1、集液槽2、水泵3、恒温水槽4和恒温夹套5。
53.修复反应器1的内径为2m，高度为3m，包括上部分a和下部分b，上部分a为圆柱形，等间距地设置有5个孔径为20cm的取样孔8，下部分b为漏斗形，两部分通过螺栓连接，并在
连接处设置有30目的滤网6。滤网6上放置有由直径为4mm的玻璃珠组成的8cm厚的玻璃珠层ⅰ9，玻璃珠层ⅰ9上放置重金属污染土壤，土壤上放置有由直径为4mm的玻璃珠组成的8cm厚的玻璃珠层ⅱ10。
54.恒温夹套5设置在修复反应器1的外层，恒温水槽4与恒温夹套5通过水管循环连接。修复反应器1底部设有口径为5cm的滤嘴7，集液槽2设置在修复反应器1底部，滤嘴7通过管路与集液槽2连接，集液槽2通过管道与水泵3进口连接，水泵3出口通过管道与修复反应器1顶部连接。