臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种利用臭氧预处理强化微生物降 解技术修复多环芳烃污染土壤的系统。
【背景技术】
[0002] 在我国迅速推进工业化的过程中，由于人们环保意识的缺乏导致我们赖 以生存的环境受到严重的破坏，土壤作为人类赖以生息的自然资源也未能幸免，土 壤环境污染问题越来越尖锐。其中，具有强烈致癌、致畸、致突变作用的多环芳烃 (Polycyclicaromatichydrocarbons,多环芳径）污染现象十分普遍。沈抚灌区的抚顺三宝 屯四队水稻田，因30多年的石油污水灌溉而成为重污染土地，1982年测得多环芳烃总量高 达631. 9mg/kg (表层土 0~20cm)、602. 95mg/kg (底层土 20~35cm)。除因污灌导致农田 土壤受多环芳烃污染外，以煤炭为主要原料进行生产活动的煤化工企业及炼焦企业也是土 壤受多环芳烃污染的因素之一，越来越多曾从事过类似生产活动的场地已被诊断为多环芳 烃重污染场地。近年来的研宄结果表明，多环芳烃是我国焦化类污染场地土壤中最为典型 的有机污染物，土壤中多环芳烃的总含量超过1%。例如，北京某焦化厂原厂址土壤中16种 多环芳径总含量的最大检出浓度为14363. 7mg/kg，平均浓度为190. 4mg/kg ;其中，苯并（a) 芘最大检出量比北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》超标430倍，最终确定的多环芳烃 污染土壤待修复体积巨大。考虑到目前全国范围内共有1300余家炼焦企业(不包括非法炼 焦作坊)，截至2008年，因各种原因关停的焦化企业达1061家，而且钢铁冶炼企业(大部分 同时存在炼焦分厂）仅2010年因产能落后造淘汰的企业就达175家，我国需修复的多环芳 烃污染土壤数量巨大。多环芳烃污染土壤的修复，对于保障多环芳烃污染场地再开发利用 过程中居民的身体健康以及预防二次环境污染具有重要的意义。
[0003] 目前，国内外多环芳烃污染土壤修复技术主要包括物理技术、化学技术及生物技 术。
[0004] 物理技术是根据多环芳烃的物理特性，利用萃取、洗脱、吸附、脱附等方法将其从 气、液、固相中分离出来，此技术所涉及的工程量大，费用高，适用于污染面积小、污染严重 的状况，同时该技术未能彻底清除的污染物会对环境产生一定暴露风险；化学技术主要是 利用化学药剂(如强氧化剂）与有机污染物发生一定的化学反应，使污染物多环芳烃被降 解、毒性被去除或降低，此技术去除土壤多环芳烃效果较好，但常常导致土壤结构破坏、土 壤生物活性下降、土壤肥力退化且产生二次污染；生物技术主要指微生物降解技术，其修复 成本低、运行管理简单、不产生二次污染，但在生物修复的后期，污染物的降解随修复时间 的延长变化不明显，修复进入"拖尾"阶段，大大延长了达到修复目标的时间，同时研宄还发 现，对于苯并[a]芘等高环多环芳烃，生物修复的效果并不理想。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型目的在于提供一种臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土 壤的系统，用于臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤，解决现有技术中单一 修复技术的局限性，如物理修复物理技术工程量大、费用高、适用范围小的问题，化学技术 容易导致土壤结构破坏、生物活性下降、肥力退化且产生二次污染的问题，以及生物技术后 期修复速度减缓、整体修复时间长、对高环多环芳烃的去除率低、修复效率不高的问题。
[0006] 为实现上述技术目的，本实用新型采取如下技术方案：
[0007] -种臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤的系统，其特征在于：包 括通过气体导管顺次连通的臭氧发生装置、反应容器和尾气吸收瓶；所述臭氧发生装置和 反应容器之间的气体导管上安装有监测臭氧流量的湿式流量计和避免臭氧回流的止回阀； 所述反应容器置于水浴振荡器中；所述反应容器中装有多环芳烃污染土壤与去离子水混合 成的泥浆液，其与盛生物表面活性剂的容器和盛液态培养基容器的容器可输入连接；所述 尾气吸收瓶中装有尾气吸收液。
[0008] 作为优选的技术方案，所述气体导管是抗老化耐臭氧的硅胶管。
[0009] 进一步优选的，所述反应容器为高度h=280mm、瓶底直径d=70mm标准尺寸的洗气 瓶或h :d在4:1~6:1之间的气密性玻璃瓶。
[0010] 进一步的，所述反应容器中，每50g多环芳烃污染土壤对应200~300mL的去离子 水。
[0011] 进一步的，所述尾气吸收瓶中的尾气吸收液为KI溶液。
[0012] 更优选的，所述KI溶液的浓度为200g/L。具体配置方法为：溶解200g碘化钾（分 析纯）于1000 mL煮沸后冷却的蒸馏水中，用棕色瓶保存于冰箱中，至少储存一天后再用。此 溶液LOOmL含0. 20g碘化钾。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优势：
[0014] 本实用新型系统专用于臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤，系统 配置简单、操作方便，安全性高，综合不同种修复技术的优点，将臭氧预处理、生物表面活性 剂增溶技术和微生物降解三种单一技术联合起来，有效克服了单一技术的局限性，以多环 芳烃污染土壤为对象，充分利用了臭氧预处理、生物表面活性剂增溶强化以及土著微生物 自身降解作用的相联合，使得各种技术互为补充，臭氧预处理使得后端生物降解的修复效 果得以提高，多环芳烃的去除率达93%以上，同时缩短了修复周期；生物表面活性剂增溶强 化则利用生物表面活性剂的增溶作用，将多环芳烃从土壤中洗脱出来，提高其生物可利用 性，以促进生物降解；且相比化学表面活性剂，天然生物表面活性剂有很多优点，如低毒性、 高的生物降解性、好的环境兼容性，最大限度的缩短了运行周期、控制了二次污染，节省了 修复费用，有效的提高了焦化类污染土壤中多环芳烃、尤其是高环多环芳烃的去除率。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型涉及的臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤的 系统的整体结构示意图；
[0016] 图2是本实用新型涉及的臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染土壤的 方法的流程示意图。
[0017] 附图标记：1-臭氧发生装置、2-止回阀、3-湿式流量计、4-气体导管、5-反应容 器、6-水浴振荡器、7-尾气吸收瓶、8-盛生物表面活性剂的容器、9-盛液态培养基的容器。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本【实用新型内容】作进一步的解释和说明。
[0019] 如图1所示为本实用新型涉及的臭氧预处理强化微生物降解修复多环芳烃污染 土壤的系统，，箭头方向为臭氧流通方向，其包括通过气体导管4顺次连通的臭氧发生装置 1、反应容器5和尾气吸收瓶7 ;所述臭氧发生装置1和反应容器5之间的气体导管4上安装 有监测臭氧流量的湿式流量计3和避免臭氧回流的止回阀2 ;所述反应容器5置于水浴振 荡器6中；所述反应容器5中装有多环芳烃污染土壤与去离子水混合成的泥浆液，其与盛生 物表面活性剂的容器8和盛液态培养基容器的容器9可输入连接，泥浆液配置时每50g多 环芳烃污染土壤对应200~300mL的去离子水；所述尾气吸收瓶7中装有尾气吸收液，尾气 吸收液为KI溶液，其作用是剩余尾气通入KI溶液回收，预防臭氧尾气溢出可能造成的二次 污染，浓度为200g/L，具体配置方法为：溶解200g碘化钾（分析纯）于1000 mL煮沸后冷却 的蒸馏水中，用棕色瓶保存于冰箱中，至少储存一天后再用，1.0 OmL溶液中含0. 20g碘化 钾。
[0020] 该系统中，臭氧发生装置1、止回阀2、湿式流量计3与气体导管4, 一同构成了臭氧 预处理的供气系统；臭氧发生装置1的进气臭氧浓度可通过设置臭氧进气流量和调节工作 电流来设定；止回阀2是依靠臭氧发生装置1产生的臭氧自身流动而自动开、闭阀瓣，用来 防止臭氧倒流的阀门；湿式流量计3可测定反应期内的臭氧体积，进而通过碘量化学法计 算臭氧浓度；气体导管4采用抗老化耐臭氧的硅胶管，起到传输臭氧气体的作用。
[0021] 反应容器5置于水浴振荡器6内，构成了主体反应系统；反应容器5通过多次实验 筛选验证后选用洗气瓶，洗气瓶尺寸为h=280mm、d=7mm，洗气瓶的细长型结构，使其作为反 应容器可保证传输臭氧的气体导管4深入至反应容器泥浆液水面的中下部，可最大程度保 证臭氧与泥浆液充分反应；且洗气瓶的密闭性能优于一般的玻璃瓶；水浴振荡器6中放置 已装好泥衆液1:5 土水比