7.4污染土壤的生物修复技术分析

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
环境修复
7.4污染土壤生物修复
环境修复
污染土壤生物修复的概念和分类 污染土壤生物修复的概念
污染土壤生物修复:生物修复技术是在生物降解的 基础上发展起来的一种新兴的清洁技术,它是传 统的生物处理方法的发展。是利用生物(包括动 物、植物和微生物),通过人为调控,将土壤中 有毒有害污染物吸收、分解或转化为无害物质的 过程。
污染物来源 市政污泥、化工厂残留物、 杂酚油污泥、食品加工厂污 泥、石油化工有害废物、纺 织厂污泥、炼油厂污泥、造 纸厂污泥等 有机化学污染物 苯、甲苯、乙苯、二甲苯; 汽油、柴油、石油;五氯酚; 多氯联苯;多环芳烃(蒽、 菲、二苯并呋喃、萘、苯并 [a]蒽等);农药
环境修复
7.4.2.3 预备床
环境修复
生物修复过程的评价方法
一般地说,污染土壤生物修复的评价方法应包括 以下3个方面的内容: ①记录生物修复过程中污染物的减少; ②以试验结果表明现场污染环境中的微生物具有 转化污染物的能力; ③用一个或多个例证表明试验条件下被证明的生 物降解潜力在污染场地条件下是否仍然存在。
环境修复
工程 螺钻
泵出 生物
用工程螺钻系统使表层污染土壤混合,并注入含有营养和 氧气的溶液,促进微生物最大限度地降解
将污染的地下水抽出经地表处理后与营养液按一定比例配 比后注入土壤,促进微生物最大限度地降解
环境修复
土壤生物修复的特点
污染土壤生物修复技术的特点:与物理、化学修复 污染土壤技术相比,它具有成本低,不破坏植物 生长所需要的土壤环境,环境安全,无二次污染, 处理效果好,操作简单、费用低廉等特点,是一 种新型的环境友好替代技术。
环境修复
1 2
生物修复过程的评价 异位微生物修复
3
原位微生物修复
环境修复
条形堆 :将污染土壤或污泥与疏松剂混合后,用机械压成条通过对流空 气运动供氧,每天翻耕保持微生物的好氧状态
堆 腐 法
静态堆: 通过布置在堆下的通风管,通过鼓风机强制性通气保持微生物的好 氧状态,静态堆一般为6m高,封闭操作可控制水分和尘土飞扬
反应器堆 :使用先进的传送和混合设备传送污染土壤及促进通气,该系统 以最佳 控制气流,但最小空间,但是欠灵活性,设备的维护也较 为复杂和昂贵
将污泥施入土壤,通过施肥、灌溉、添加石灰等方式 调节土壤的营养、湿度和pH,保持污染物在土壤上层 好氧降解 将污染土壤撒于地表(约0.5m),通过定期农耕的方 法改善土壤结构,供给氧气、水分和无机营养,促进 污染物降解 将土壤运输到一个经过各种工程准备的预备床上进行 生物处理,处理过程中通过施肥、灌溉、控制pH等方 式保持对污染物的最佳降解状态,有时也加入一些微 生物和表面活性剂
现场生物修复的监测
在试验条件下被证明的生物降解潜力是否在场地 条件下仍然存在比较困难,因为试验条件往往比 现场条件优越。 有两种技术用于现场生物修复的监测,即样品测 定和试验运行。但模型法更有助于对污染物归宿 的进一步理解。更为详细的试验方案取决于多组 因素,如污染物、场地地质特征.以及评价要求 的严格水平等,因此需进一步工作。
空气进口 压缩机 循 环 滤 预 处 液 理 的 固体 反 应 器 阶段1 泥浆混合器 反 应 器 阶段2
固体排除
澄清池 浓缩池
反应器 阶段3
环境修复
7.4.3 污染土壤的原位修复技术
原位处理法:污染土壤不经搅动、在原位和易残
留部位之间进行原位处理。最常用的原位处理方 式是进入土壤饱和带污染物的生物降解。可采取 添加营养物、供氧(加H2O2)和接种特异工程菌等 措施提高土壤的生物降解能力,亦可把地下水抽 至地表, 进行生物处理后,再注入土壤中,以再循 环的方式改良土壤。 特点:该法适用于渗透性好的不饱和土壤的生物修 复。在处理污染的过程中土壤的结构基本不受破 坏,对周围环境影响小,生态风险小;工艺路线 和处理过程相对简单,不需要复杂的设备,处理 费用较低;但是整个处理过程难于控制。
环境修复
7.4.2.4 堆腐法
堆腐修复工艺就是利用传统的积肥方法,堆积污 染土壤,将污染土壤与有机物(施加一定数量的稻草、 麦秸、碎木片和树皮等)、粪便等混合起来,依靠堆 肥过程中微生物的作用来降解土壤中难降解的有机污 染物。可以通过翻耕和增加土壤透气性和改善土壤结 构,同时控制湿度、pH和养分,促进污染物分解。
环境修复
c.平板计数法
平板计数法也是一种细菌计数的方法。这种方法可以 定量计数—组固定在固体介质(如营养基质)上的细菌。
d.MPN技术
MPN(most-probabale-number)技术也取决于介质 中细菌的生长状况。细菌计数是以统计学方法完成的
e.脱氧聚核苷酸探针
采用现代生物化学和分子生物学方法,使现场样品细 菌计数与鉴定更为精确。
环境修复
污染土壤的原位修复技术
类型 投菌法 生物 通风 生物 搅拌 技术方法描述 直接向污染土壤接入外源的污染降解菌, 同时提供这些细 菌生长所需营养 在不饱和土壤中通入空气,并注入营养液,为微生物降解 提供充足的氧气、碳源和能源,促进其最大限度地降解 向土壤饱和部分注入空气,从土壤不饱和部分吸出空气, 加大气体流动性为微生物供氧,促进其最大限度地降解 适用性 不同的菌种可处理不同的污染物质 适用于挥发/半挥发性、含卤和非卤和 多环芳烃等有机污染物 适于无机污染物、腐蚀性和爆炸性污 染物
环境修复
处理床挖掘堆置法
预备床的设计应满足处理高效和避免污染物外溢的要 求,通常具有淋滤液收集系统和外溢控制系统,从系 统中渗流出来的水要收集起来,重新喷散或另外处理。
环境修复
预备床技术的优点
可以在土壤受污染之初限制污染物的扩散和迁移, 减少污染范围。但用在挖土方和运输方面的费用 显著高于原位处理方法,另外在运输过程中可能 会造成进一步的污染物暴露,还会由于挖掘而破 坏原地点的土壤生态结构。
空气 直 接 传 动 混 合 器 CO2 收 集 器 土壤、水悬浮混 合液
环境修复
泥浆生物反应器修复过程流程图
该方法采用批式运行,在第一单元中混合土壤、水、 营养、菌种、表面活性剂等物质,最终形成含5%~40 %的泥水混合相,然后进入第二单元进行初步处理, 完成大部分的生物降解,最后在第三单元中进行深度 处理。 压.滤机
污染点的细菌经过一段时间驯化后,能产生代谢 污染物的能力,其结果是使原本在溢漏时不能够 转化的或转化非常低的污染物被代谢降解。这一 特性被称为代谢适应性,它为现场的污染生物修 复提供了可能。适应性可以导致能够代谢污染物 的细菌总数增加,或个体细菌遗传性或生理特性 发生改变。
环境修复
7.4.1.6 无机碳浓度
f.脂肪酸分析
脂肪酸分析是另一种细菌鉴定技术。这种技术利用存 在于细胞膜中的脂肪酸特征进行细菌鉴定。
环境修复
7.4.1.3 原生动物数
原生动物捕食细菌,所以原生动物数量的增加表明细菌 总数的增加。因此,原生动物种群数量增长所伴随的污 染物量的减少这一结果可为生物修复提供有效佐证。
环境修复
7.4.1.4 细菌活性率
细菌活性增加通常表明生物修复正在进行,细菌 活性是一个关键信号。对生物修复成功判定的一 个重要指标是潜在生物转化率。当潜在生物转化 率足够大时,表明系统能迅速去除污染物或防止 污染物的迁移。细菌活性越大,说明潜在生物转 化率越高,这一结果可为生物修复的成功运行提 供证据。
环境修复
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.4.1.5 细菌的适应性
降解有机污染物时,除了需要更多微生物外,在 降解过程中细菌会产生无机碳,通常为气态二氧 化碳、溶解态二氧化碳或HCO3-。因此,当样品 中含有丰富的水和无机碳气体时表明系统存在生 物降解活性。气态二氧化碳浓度可以用气相色谱 法检测,水样中的二氧化碳可进行无机碳分析。
环境修复
7.4.2 污染土壤的异位修复技术
环境修复
7.4.2.2 土壤耕作
土壤耕作属于好氧生物降解处理,使用土壤为微生 物生长基质,为加速微生物的降解需要人为促进通 风(翻耕、加蓬松剂)、加入营养液(化肥、粪 肥)、调节pH(加入石灰、明矾、磷酸)等手段加 以调控。 污染土壤
松土机 护道 砂砾层 垫层 监测井 集污沟
环境修复
可应用土壤耕作处理的污染物
植物修复 土壤修复的生态围隔阻控工程
4 5
环境修复
7.4.1 生物修复过程的评价
以充分的证据来表明微生物是减少污染物浓度的 主体,是生物修复的重要一环。这些评价方法可 为法规制定者和提供生物修复服务的商家提供一 种手段,来证明其所提出的或正在进行的原位生 物修复项目的真实性。研究者可以利用这一方法 评价现场试验的结果。
异位微生物修复是将受污染的土壤、沉积物移离 原地,在异地利用特异性微生物和工程技术手段 进行处理,最终污染物被降解,使受污染的土壤 恢复原有的功能的过程。主要的工艺类型包括土 地填埋、生物农耕、预备床、堆腐和泥浆生物反 应器。
环境修复
污染土壤的异位修复技术
类型
土地 填埋 土壤 耕作 预备床
技术方法描述
预备床就是将受污染的土壤从污染地区挖掘起来 进行异地处理,防止污染物向地下水或更广大地 域扩散。 这种方法的技术特点是需要很大的工程,即将土 壤运输到一个经过各种工程准备(包括布置衬里, 设置通气管道等)预备床上堆放,形成上升的斜坡, 并在此进行生物恢复的处理,处理过程中通过施 肥、灌溉、控制pH等方式保持对污染物的最佳降 解状态,有时也加入一些微生物和表面活性剂, 处理后的土壤再运回原地
环境修复
7.4.1.2 细菌总数
细菌种群测定的第一步是采样。原则上,最好的样品包 括团体基质(土壤和支撑地下水的岩石)及与之相连的孔 隙水 。 细菌种群测定的第二步是细菌总数分析。
a.微生物直接计数法 微生物直接计数法是一种传统技术,是通过用普通 显微镜观察样品进行细菌计数。 b.INT活性试验法 INT活性试验法可以通过鉴定电子迁移中的细菌活性 的方法增强直接的显微镜计数。
环境修复
静态堆示意图
静态堆
环境修复
7.4.2.5 泥浆生物反应器
泥浆生物反应器是用于处理污染土壤的特殊反应器, 可 建在污染现场或异地处理场地。污染土壤用水调成泥浆 , 装入生物反应器内, 通过控制一些重要的微生物降解条 件, 提高处理效果。驯化的微生物种群通常从前一批处 理中引入到下一批新泥浆。处理结束后通过水分离器脱 采样口 除泥浆水分并循环再用。 探头 泥浆生物反应器模型:
泥浆生物 反应器
环境修复
7.4.2.2 土地填埋
土地填埋:将废物作为一种泥浆,将污泥施入土壤, 通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营 养、湿度和pH,保持污染物在土壤上层的好氧降 解。用于降解过程的微生物通常是土著土壤微生 物群系。为了提高降解能力, 亦可加入特效微生物, 以改进土壤生物修复的效率。
适用性
广泛用于油料工业的油泥处理
适用于可降解的有机污染物,如杀虫剂/除 草剂,挥发/半挥发性、含卤和非卤有机污 染物和多环芳烃。不适于二噁英/呋喃和多 氯联苯 适用于挥发/半挥发性、含卤和非卤有机污 染物、多环芳烃及爆炸性污染物。
堆腐
适用于挥发/半挥发性、非卤有机污染物和 堆积污染土壤,通过翻耕和施加一定数量的稻草、麦 秸、碎木片和树皮等增加土壤透气性和改善土壤结构, 多环芳烃。 促进污染物微生物分解 污染土壤和水混合成泥浆在带有机械搅拌装置的反应 器内通过人为调控温度、pH、营养物和供氧等促进专 性微生物最大限度地降解污染物 适用于杀虫剂/除草剂,挥发/半挥发性、含 卤和非卤有机污染物、多环芳烃、二垩英/ 呋喃等有机污染物。
环境修复
现场生物修复的监测
样品测定
细菌总数
原生动物 数
细菌活性 率
细菌的适应 性
无机碳浓度
环境修复
7.4.1.1 样品测定
1、选择对照点进行采样分析,以此作为生物修复 技术评价的参照点。对照点选择的标准是:①具 有与处理点类似的水力地质条件特征;②未受污 染或不受生物修复系统影响的地带。 2、以生物修复系统开始运行前样品的分析结果作 为对照,以此作为生物修复技术修复效果评价的 参照值。然后,将生物修复过程各个时段采集样 品的分析结果与运行前的结果作比较,来考察系 统运行的动态状况。此方法只适合于工程生物修 复系统
相关文档
最新文档