一种修复高环多环芳烃污染土壤的复合生物处理系统装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置，属于 ±壤修复技术领域。
【背景技术】
[0002] 多环芳控（PAHs)是指两个或两个W上的芳环稠合在一起形成的低水溶性的一类 化合物。运类化合物因其具有致癌、致崎和致突变的特性而倍受关注。美国环保署根据长 期的研究和实践列出了 16种多环芳控作为优先控制污染物。多环芳控已成为我国±壤污 染的主要污染物类别之一。目前，用于降解±壤中的多环芳控的方法有生物修复、化学氧化 和光解等方法，其中生物修复是被认为去除±壤中多环芳控最为经济有效的方法得到广泛 的重视。
[0003] 通常情况下，多环芳控的水溶性随苯环数量的增多而减少，挥发性随苯环数量的 增多而降低，生物降解的容易程度也随着环数增多而降低。因此普遍将多环芳控分为低 环多环芳控（环数《4)和高环多环芳控（环数> 4)而区分其性质的差异。国内外针对 多环芳控的生物降解研究和实践较多，其中高环多环芳控因水溶性低、容易吸附于有机质 上W及能够W高环多环芳控为底物的微生物种类少等因素降低了其生物可利用性，被认 为是多环芳控±壤污染生物修复的难点。例如Guerin研究生物法处理含多环芳控污染 ±壤，结果显示2-4环的PAHs降解率为51 % -97 %，5-6环PAHs的降解率仅为35-45 % (T.F.Guerin，Bioremediationofphenolsandpolycyclicaromatichydrocarbon sincreosotecontaminatedsoilusingex-situlandtreatment，J.Hazard.Mater. B65 (1999) 305-315.);国内学者苏丹等人研究了芽抱杆菌SB02、动胶杆菌SB09和黄杆菌 SB10对±壤中苯并（a)巧度aP)的降解，当±壤中BaP初始浓度为50mg/kg时，在42天内 BaP的降解率分别仅为33. 04%、25. 39%和22. 02% (苏丹，李培军，王蠢等。3株细菌对± 壤中巧和苯并巧的降解及其动力学.环境科学，2007, 28 (4) :913-917.)。
[0004] 然而，国内外亦有较多研究表明，当有合适的降解菌存在并提供有利的降解条件 时，高环多环芳控也能得到有效的降解。例如，ROBERTKANALY等曾在某牧牛场±壤中添 加BaP67mg/kg，原油34g/kg，同时添加必要的矿物质，结果表明利用牧牛场±壤中的±著 微生物，150 天BaP的降解率达 95% 度iodegradationof[C14]Benzo[a]pyreneadded inCrudeOiltoUncontaminatedsoil，AppliedandEnvironmentalMicrobiology， Nov. 1997，p. 4511-4515) ;M.CristinaRomero等采用从炼油厂的工业污染场地中分离出的 丝状真菌，加正十六烧为辅助底物，pH= 6. 5,BaP初始浓度为40mg/L时，30天BaP的降解 率达至?Ι77. 5-92. 5% (Benzo[曰]pyrenede邑r曰d曰tionbysoilfilamentousfun邑i，Journal ofYeastandF^mgalResearchVol. 1(2)，pp. 025-029,March2010);苏丹等人研究固 定态的降解菌Mucorsp.SF06和Bacillussp.SB02对±壤中BaP的降解，当BaP浓度为 50mg/kg，抑=6. 8，±壤持水量为55%时，在有共代谢的作用下，经过42天，运种固定态的 细菌-真菌混合群对BaP降解率达 95. 3% 度iodegradationofbenzo[a]pyreneinsoil byMucorsp.SF06andBacillussp.SB02co-immobilizedonvermiculite，Journalof EnvironmentalSciences.Vol. 18,No. 6,PP. 1204-92006)。由此说明，通过提供高环多环芳 控生物降解所需要的有利条件可^有效提高高环多环芳控的生物利用性，这为利用微生物 修复高环多环芳控污染±壤提供了一条有效可行的技术路线。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对高环多环芳控污染±壤生物修复的难点，提出相应的应 对措施，提供一种能够有效修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置。
[0006] 下表1中梳理了高环多环芳控污染±壤生物修复的难点，并给出了本实用新型复 合生物处理系统装置中相应的综合性应对措施。
[0007] 表1高环多环芳控污染±壤生物修复的难点及综合性应对措施
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[0009] 本实用新型设及一种修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置，包括 4个系统：±壤生物堆系统、强化通风与监控系统、气体净化系统、药剂配制与投配系统。± 壤生物堆系统包括±堆底部防渗层、抽气筛管化）、通气设备巧）、气体检测口（12)、压力 传感器（13)、溫湿度传感器（14)和皿阳覆膜（15);强化通风与监控系统包括气液分离器 (20)、真空累（21)、真空阀（4)、抽气管巧）、监测与自动控制设备及动力配电箱（22);气体 净化系统包括活性炭吸附塔（24)、离屯、风机（25)、真空阀（4)、动力配电箱（23);药剂配置 与投配系统包括药剂投配箱（27)、配置揽拌装置（28)、投配累（29)、投配累基座（30)、药剂 投配配电箱（33)、药剂投配管（11)、闽阀（10)、流量调节阀（31)、流量计（32)、药剂定量滴 渗投配软管（8)及菌液配置设备。
[0010] 所述的一种修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置，其工作特征如 下：药剂配置，包括配置适合比例的碳、氮、憐等营养液，表面活性剂溶液^及±著微生物菌 液；通过预处理粉碎污染±壤中的大块颗粒，将预处理后的±壤堆放在铺设防渗层的修复 区；在堆放的过程中向±壤堆体投加微生物营养液、菌液和易生物降解的有机表面活性剂， 同时对局部抑不合适的±壤喷洒缓冲液调整±壤的抑；在运行的过程中利用强化通风系 统对±壤生物堆通过连续抽气均匀通风供氧；在通风供氧的同时连续向±壤堆体投加微生 物营养液和易生物降解的有机表面活性剂；在运行的后半阶段增加连续投配±著微生物菌 液；在整个运行过程中持续监测±壤堆体的运行效果，根据监测结果和不同运行的阶段的 通风量要求W及对湿度、二氧化碳控制浓度的要求，调整各药剂的投加量，并使±壤堆体处 于要求的氧气浓度、溫度和湿度条件下；±堆全部覆膜封闭处理，避免异味向大气扩散和形 成对环境的二次污染；抽出的尾气利用气体净化系统实现达标排放，防止对环境的二次污 染。
[0011] 所述的一种修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置运行过程可分 为如下四个阶段，各阶段特征在于：第一阶段通过通风一方面迅速去除±壤颗粒间隙空气 中的污染物及±壤颗粒表面容易挥发分离的污染物（下降期），另外一方面使得±壤中的 微生物调整适应新的环境（平台期）；第二阶段是W生物降解为主的污染物去除期，在该阶 段污染物通过W高环多环芳控为底物的微生物及共代谢相关的微生物得到比较快的生物 降解；第Ξ阶段是较低浓度污染物去除期，在该阶段高环多环芳控污染物浓度已经降低到 快接近拖尾期的浓度值，而且高环多环芳控污染物的降解速率逐渐降低，但是通过连续投 加营养液、有机表面活性剂和新的±著微生物菌液仍然可W维持比较明显的污染物降解速 率；第四阶段后期降解调整阶段，在该阶段污染物的降解进入拖尾期，污染物的降解速率比 较慢，但是通过连续投加营养液、有机表面活性剂和新的±著微生物菌液强化高环多环芳 控为底物的微生物及共代谢相关微生物的生长，仍然可W维持一定的污染物降解速率。图 6为所述的一种修复高环多环芳控污染±壤的复合生物处理系统装置运行过程各个阶段± 壤中高环多环芳控浓度变化特征。
[0012] 所述的±壤生物堆系统，其特征如下：±壤堆体底部防渗层由下往上分别为皿PE 防渗膜（19)、密实±防渗层（18)和卵石或碎石垫层（17)，其中抽气筛管（6)埋设在卵石或 碎石垫层（17)中；±壤堆体上方每隔2~2. 5m均匀设置一个通气设备巧），通气设备巧） 下端的通气筛管伸入±壤层0. 8~Im;每250m3±壤设置3个气体检测口（12)、1个压力传 感器（13)和1个溫湿度传感器（14);上壤堆置高度为2~3m;上壤堆体用皿阳覆膜（15) 完全覆盖，±堆下部覆膜四边都用覆膜压实固定物（16)掩压，防止漏气。
[0013] 所述的强化通风与监控系统，运行特征在于：按阶段分别调整通风量及相关参数， 下表2中表明了在装置运行的四个阶段各参数的范围。
[0014] 表2复合生物处理系统装置通风量及相关参数选择
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[0016] 所述的药剂投配箱（27)，其特征在于：在药剂投配箱（27)中安装配置揽拌装置 (28);同时设置2个药剂投配箱（27)交替使用，用于药剂的配置和储存。
[0017] 所述的药剂定量滴渗投配软管（8)，其特征在于：软管沿线设有专用出水孔，间距 小于0. 3m，控制出水量1-化A;定量滴渗投配软管（8)按S型铺设在±壤堆体上方，W利于 更加均匀地投配各种药剂。
[0018] 所述的配置±著微生物菌液，其特征在于：利用污染±壤培养壮大其中的±著微 生物，即取待处理的污染±壤，实验室分析检测确定其中含有能W高环多环芳控为底物的 微生物和共代谢相关的各种微生物；向污染±壤添加营养液和水分，持续通风供氧，保证溫 度25°C~30°C、湿度20 %~30%，培养2~5周后，将±壤中培养壮大的微生物溶出到水 中，制成±著微生物菌液。
[0019] 所述的营养液配置碳源、氮源和憐源的原料分