5章 原位生物修复
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A. 注入井的滤网阻塞
• 加入氧和营养盐后会刺激井滤网上和周 围含水层中生物生长
• 也可在筛网和钻孔处加入杀菌剂，通常 采用过氧化氢处理
• 为了减少注入井阻塞，使用脉冲法分别 以一定的间隔分别注入电子受体和营养 盐，分开注入是避免注入点的生物最佳 生长条件
脉冲注入电子受体和 基质防止注入阻塞
双脉冲注入系统须选择： ♫基质和氧各个脉冲的比率 根据化学
第三节 阻塞控制
❖ 运行过程中可能的问题时含水层和注入 井的阻塞（clogging）。主要类型有:
1. 悬浮固体阻塞 2. 生物阻塞 3. 化学阻塞
1. 悬浮固体阻塞
• 控制注水中固体浓度<2 mg/L，或浊度 应低于1NTU.
• 技术：控制pH，使用过滤器，避免氢 氧化物的沉淀.
2. 生物阻塞
• 寒冷天气是一个限制因素.
设计重力供给系统应该考虑的主要问题： • 电子受体和营养盐的供应速率、渗入速率 • 污染概况(地点、深度、污染带) • 场地特征(水力传导特性、降水量、孔隙度) • 含水层厚度
• 电子受体、营养盐以及基质的需要量应根 据污染物的质量或呼吸试验计算得到。
• 如果重力法供应的物质速率可满足有机物 降解速率，则可采用重力法；如果达不到 要求，则需用强制法。
• 系统包括注入井、回收井以及控制进出污 染区传质可能的障碍;
• 补给水使用经过处理Hale Waihona Puke Baidu回用水或未受污染 的水源水;
• 补给水流中可以含有营养盐、基质和电子 受体输入亚表层，还可以加微生物接种体。
• 水力控制设计需要了解现场的水文地质。 含水层反应试验、示踪试验、水力模型 是比较常用的手段。
• 注入速率影响降解速率，流速影响溶质 和气体的传输速率、接触时间，最佳注 入速率一般用水力模型难以预测， 必须 依靠现场监测。
Ө 共代谢、硝酸盐和硫酸盐还原菌以及多种 代谢方式需要在设计中考虑促进微生物生 长的措施。
Ө 某些化合物的矿化需要既有厌氧代谢又有 好氧代谢。
Ө 原位处理中要求顺次厌氧和好氧代谢系统 使设计和运行很困难。
这段距离与地下水流量和脱卤作用速率有关
显著的脱卤作用应当发生在转化化合物达到第二 排过程控制井以前
• 在重力供应系统中，受电子受体供应速率 的限制，修复速率很慢。虽然每月投入的 人力物力很少，但耗时长，最后总费用可 能会超过其它供给系统。
重力法渗透供给系统与修复项目密切相关:
首要考虑是污染物是在渗流带还是在饱和 带，重力法在渗流带、饱和带和两者均可 用。
第二考虑是电子受体如何携带。如果水仅 携带营养，气则要另外注入，那么不饱和 带就要保持较高的透气率。如果电子受体 由水携带，那么就要以最快的速度下渗。
2 强制注入
• 强制注入在过程控制中较为灵活。但浅 水注入点限制注入系统的水头和注入井 影响的区域。
• 注入井，回收井壁一般要考虑作密封处 理,防止气体或水向上渗透.
在原位生物修复中各种不同的影响带
生物修复的影响带经常是根据携带氧浓 度所确立的(>1mg/L):
• 氧影响带决定了强制注入井的间隔以及 井的投资(井的材质、深度）;
第五章 原位生物修复
In situ Bioremediation
原位生物修复
➢ 原位修复时在污染源就地处理污染物的一种生 物处理技术，包括自然修复和工程修复两种过 程，是最常见的生物修复形式。
➢ 主要是指在人为控制条件下进行 • (1)不饱和土壤 • (2)饱和土壤 • (3)地下水 中污染物的生物降解与污染治理。
原位生物修复的注入井和回收井的一般类型
致密含水层的注入井-回收井形式
垂直水力循环系统
强制注入和回收可与重力供给结合使用:
• 污染物在地下水面以上,可以抽气供氧,渗 漏沟供营养盐;
• 污染物在渗流带和饱和带,可注水提升,或 抽真空注入空气,或在渗流带抽气,在饱和 带注水.
۞特定微生物反应也可决定注入和回收形式:
• 理想的注入井和回收井之间的距离，应 是能使营养液在注入后6周内达到污染区, 但要注意营养液在此期间的损耗;
• 化学品迁移时间和反应速率可以根据可 处理性研究和泵试验估算，但必须经现 场监测证实。
3 回收系统
• 回收技术也分重力法和强制法
种类
方法
重力法 沟渠，埋管
强制法 井点，土壤渗滤仪，深井泵
现水位 原水位
回收井
4 注入井和回收井的构造
• 指井的排列形式; • 各个场地的特征导致井的形式各异; • 可根据模拟地下水流的形式设计井系统。
线性规划结合地下水流模型，或非线性 规划结合地下水流模型和平流迁移模型。
影响因子： • 含水层水力传导性的变异性 • 亚表层的运移时间 • 抽取速率 • 污染物的分布 • 表层和亚表层的结构
第二节 亚表层供给系统
• 原位生物修复的基质（生物修复控制剂）供给系统
种类
方法
重力法 强制法
淹灌、塘灌、表面喷灌、渗 滤沟、渗滤床
水泵注入、空气真空、空气 注入
1 重力注入
• 地表重力供给系统法适合于浅层废 物沉积、高渗透性场所和局部的污 染.
• 即对渗流带的效果较好,在饱和带 重力法充分混合较难, 要充分考察 后使用.
打入空气 • 泵处理法：抽出法
第一节 水力学控制
• 原位生物修复设计的第一阶段是选择隔离和控 制污染带的技术。
• 水力学控制对移动或阻止地下水流、提高和降 低水位及控制污染羽流等都是必需的。
• 流体力学隔离系统的费用一般比物理遏制结构 要低,也更灵活.
• 水力系统除了能隔离污染带以外，还是过 程控制的重要手段;
反应计算得到
♫整个脉冲长度 可用生物修复剂的迁 移模型确定
♫ 周期频率
B. 铁细菌
铁细茵的生物阻塞是水井和地表处理系 统运行维护的普遍问题，水中铁含量很 低的情况下就可以使膜生物反应器阻塞
反应式为:
• 原位生物修复的主要过程是投加营养物 质、提供氧源（通常是H2O2）、接种特 殊微生物。
• 原位修复不需将污染物转移，具有省时、 高效的优点。缺点是过程难以控制。
• 原位生物修复中，氧的传输和土壤的渗 透性是成功的关键。
原位修复的主要处理法有
• 生物通风法(bioventing):对不饱和土壤 • 生物搅拌法(biosparging):对饱和土壤部分
• 加入氧和营养盐后会刺激井滤网上和周 围含水层中生物生长
• 也可在筛网和钻孔处加入杀菌剂，通常 采用过氧化氢处理
• 为了减少注入井阻塞，使用脉冲法分别 以一定的间隔分别注入电子受体和营养 盐，分开注入是避免注入点的生物最佳 生长条件
脉冲注入电子受体和 基质防止注入阻塞
双脉冲注入系统须选择： ♫基质和氧各个脉冲的比率 根据化学
第三节 阻塞控制
❖ 运行过程中可能的问题时含水层和注入 井的阻塞（clogging）。主要类型有:
1. 悬浮固体阻塞 2. 生物阻塞 3. 化学阻塞
1. 悬浮固体阻塞
• 控制注水中固体浓度<2 mg/L，或浊度 应低于1NTU.
• 技术：控制pH，使用过滤器，避免氢 氧化物的沉淀.
2. 生物阻塞
• 寒冷天气是一个限制因素.
设计重力供给系统应该考虑的主要问题： • 电子受体和营养盐的供应速率、渗入速率 • 污染概况(地点、深度、污染带) • 场地特征(水力传导特性、降水量、孔隙度) • 含水层厚度
• 电子受体、营养盐以及基质的需要量应根 据污染物的质量或呼吸试验计算得到。
• 如果重力法供应的物质速率可满足有机物 降解速率，则可采用重力法；如果达不到 要求，则需用强制法。
• 系统包括注入井、回收井以及控制进出污 染区传质可能的障碍;
• 补给水使用经过处理Hale Waihona Puke Baidu回用水或未受污染 的水源水;
• 补给水流中可以含有营养盐、基质和电子 受体输入亚表层，还可以加微生物接种体。
• 水力控制设计需要了解现场的水文地质。 含水层反应试验、示踪试验、水力模型 是比较常用的手段。
• 注入速率影响降解速率，流速影响溶质 和气体的传输速率、接触时间，最佳注 入速率一般用水力模型难以预测， 必须 依靠现场监测。
Ө 共代谢、硝酸盐和硫酸盐还原菌以及多种 代谢方式需要在设计中考虑促进微生物生 长的措施。
Ө 某些化合物的矿化需要既有厌氧代谢又有 好氧代谢。
Ө 原位处理中要求顺次厌氧和好氧代谢系统 使设计和运行很困难。
这段距离与地下水流量和脱卤作用速率有关
显著的脱卤作用应当发生在转化化合物达到第二 排过程控制井以前
• 在重力供应系统中，受电子受体供应速率 的限制，修复速率很慢。虽然每月投入的 人力物力很少，但耗时长，最后总费用可 能会超过其它供给系统。
重力法渗透供给系统与修复项目密切相关:
首要考虑是污染物是在渗流带还是在饱和 带，重力法在渗流带、饱和带和两者均可 用。
第二考虑是电子受体如何携带。如果水仅 携带营养，气则要另外注入，那么不饱和 带就要保持较高的透气率。如果电子受体 由水携带，那么就要以最快的速度下渗。
2 强制注入
• 强制注入在过程控制中较为灵活。但浅 水注入点限制注入系统的水头和注入井 影响的区域。
• 注入井，回收井壁一般要考虑作密封处 理,防止气体或水向上渗透.
在原位生物修复中各种不同的影响带
生物修复的影响带经常是根据携带氧浓 度所确立的(>1mg/L):
• 氧影响带决定了强制注入井的间隔以及 井的投资(井的材质、深度）;
第五章 原位生物修复
In situ Bioremediation
原位生物修复
➢ 原位修复时在污染源就地处理污染物的一种生 物处理技术，包括自然修复和工程修复两种过 程，是最常见的生物修复形式。
➢ 主要是指在人为控制条件下进行 • (1)不饱和土壤 • (2)饱和土壤 • (3)地下水 中污染物的生物降解与污染治理。
原位生物修复的注入井和回收井的一般类型
致密含水层的注入井-回收井形式
垂直水力循环系统
强制注入和回收可与重力供给结合使用:
• 污染物在地下水面以上,可以抽气供氧,渗 漏沟供营养盐;
• 污染物在渗流带和饱和带,可注水提升,或 抽真空注入空气,或在渗流带抽气,在饱和 带注水.
۞特定微生物反应也可决定注入和回收形式:
• 理想的注入井和回收井之间的距离，应 是能使营养液在注入后6周内达到污染区, 但要注意营养液在此期间的损耗;
• 化学品迁移时间和反应速率可以根据可 处理性研究和泵试验估算，但必须经现 场监测证实。
3 回收系统
• 回收技术也分重力法和强制法
种类
方法
重力法 沟渠，埋管
强制法 井点，土壤渗滤仪，深井泵
现水位 原水位
回收井
4 注入井和回收井的构造
• 指井的排列形式; • 各个场地的特征导致井的形式各异; • 可根据模拟地下水流的形式设计井系统。
线性规划结合地下水流模型，或非线性 规划结合地下水流模型和平流迁移模型。
影响因子： • 含水层水力传导性的变异性 • 亚表层的运移时间 • 抽取速率 • 污染物的分布 • 表层和亚表层的结构
第二节 亚表层供给系统
• 原位生物修复的基质（生物修复控制剂）供给系统
种类
方法
重力法 强制法
淹灌、塘灌、表面喷灌、渗 滤沟、渗滤床
水泵注入、空气真空、空气 注入
1 重力注入
• 地表重力供给系统法适合于浅层废 物沉积、高渗透性场所和局部的污 染.
• 即对渗流带的效果较好,在饱和带 重力法充分混合较难, 要充分考察 后使用.
打入空气 • 泵处理法：抽出法
第一节 水力学控制
• 原位生物修复设计的第一阶段是选择隔离和控 制污染带的技术。
• 水力学控制对移动或阻止地下水流、提高和降 低水位及控制污染羽流等都是必需的。
• 流体力学隔离系统的费用一般比物理遏制结构 要低,也更灵活.
• 水力系统除了能隔离污染带以外，还是过 程控制的重要手段;
反应计算得到
♫整个脉冲长度 可用生物修复剂的迁 移模型确定
♫ 周期频率
B. 铁细菌
铁细茵的生物阻塞是水井和地表处理系 统运行维护的普遍问题，水中铁含量很 低的情况下就可以使膜生物反应器阻塞
反应式为:
• 原位生物修复的主要过程是投加营养物 质、提供氧源（通常是H2O2）、接种特 殊微生物。
• 原位修复不需将污染物转移，具有省时、 高效的优点。缺点是过程难以控制。
• 原位生物修复中，氧的传输和土壤的渗 透性是成功的关键。
原位修复的主要处理法有
• 生物通风法(bioventing):对不饱和土壤 • 生物搅拌法(biosparging):对饱和土壤部分