CN109292974B

CN109292974B - 一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法

Info

Publication number: CN109292974B
Application number: CN201811503626.9A
Authority: CN
Inventors: 陈波洋
Original assignee: Beijing Bosen Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Bosen Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2038-12-10
Also published as: CN109292974A

Abstract

本发明提供一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，该生物修复方法通过布设修复井，在修复井中注入营养物质，或兼作电子供体，必要时补充加注硫酸盐或硝酸盐等电子供体。再注入驯化好的厌氧生物菌，通过注入压缩气体快速把营养物质、电子供体或厌氧生物菌扩散至修复井修复半径范围内，实现快速厌氧生物修复地下水和含水层土壤的目的，同时通过对修复井的布设，能够清楚的确定可修复的区域。

Description

一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法

技术领域

本发明涉及一种土壤与地下水污染治理技术，具体涉及一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法。

背景技术

地下水和含水层土壤原位生物修复技术是借助微生物对地下水和含水层土壤中有机污染物的生物降解作用，将污染物转变成无毒物质的修复技术。微生物通过直接代谢或共代谢降解有机污染物，将有机污染物降解为毒性较低的污染物或彻底降解为二氧化碳和水。原位生物修复技术按生物菌的好氧或厌氧特性可以分为原位好氧生物修复技术和原位厌氧生物修复技术。四氯化碳、氯仿、四氯乙烯和三氯乙烯等污染物很难通过好氧生物降解，但可以通过厌氧生物降解。

美国环保署在《Engineered Approaches to In Situ Bioremediation ofChlorinated Solvents: Fundamentals and Field Applications》（EPA 542-R-00-008，July 2000 revised）一书中论述了动态循环井地下水原位生物修复技术。该技术在地下水上游布设抽提井，将污染的地下水抽提上来通过地面设施添加营养物质或菌剂后，回注到在地下水下游布设的回注井，形成地下水动态循环。地下水中的微生物将获得营养物质后生长繁殖以降解有机污染物。此技术是缺点是难以确定动态循环井所能修复的地下水范围；另外需要将地下水抽提上来进行处理，能耗较高，且所需要建设的地面设施投资较大。另外，此书未论述地下水注射井在平面上如何布局。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法。该生物修复方法通过布设修复井，在修复井中注入营养物质，必要时加注硫酸盐或硝酸盐等电子供体，可再注入驯化好的厌氧生物菌，通过注入压缩氮气、氩气或二氧化碳曝气快速把营养物质、电子供体或厌氧生物菌扩散至修复井修复半径范围内，实现快速厌氧生物修复地下水和含水层土壤的目的，同时通过对修复井的布设，能够清楚的确定可修复的区域。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）布设修复井井群；

2）在修复井中加压注入营养物质；

3）在修复井中再注入地下水和含水层土壤目标污染物驯化好的厌氧生物菌；

4）每口修复井间歇式小剂量注入营养物质，使得地下水营养物质浓度达到2mg/L以上，持续运行直至地下水及含水层土壤达标。

在修复井中加压注入营养物质时，必要时还加压注入硫酸盐或硝酸盐作为电子供体。

在步骤2）、3）、4）中注入物质后，均有通过修复井注入气体使得注入物质扩散至周边地下含水层的步骤。

所述营养物质为乳酸盐、醋酸盐、植物油或糖蜜，所述营养物质或兼做电子供体。

所述气体为压缩的氮气、氩气或二氧化碳。

所述修复井既用于加压注入营养物质和厌氧生物菌，又用于加压注入气体。

所述布设修复井井群包括如下步骤：

1a）确定修复半径R；

1b）在拟修复场地内布设四个修复井，使得四个修复井之间形成边长为2R的正四边形，再在正四边的中央设置一个修复井；

1c）按照步骤1b）的方法陆续布置其他修复井，使得所有圆的交集覆盖拟修复场地，所述圆指的是以修复井为中心，半径为修复半径R的圆。

更进一步，还包括步骤1d）布设监测井。

所述确定修复半径R的方法为：在拟修复的地下水场地内建设一修复井，在该修复井周围等间隔2m依次布设多个监测井，往修复井持续注射压缩氮气30~90分钟后，地下水中溶解氮气浓度能上升到1mg/L以上的离修复井最远的监测井的距离确定为修复半径R。

所述布设监测井包括：在任意两个圆的相切点上布设监测井。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1) 本技术方案中的地下水修复井既用于加压注入乳酸盐、醋酸盐、植物油或糖蜜等营养物质（或兼作电子供体），硫酸盐或硝酸盐等电子供体，以及厌氧生物菌，又用于加压注入压缩氮气、氩气或二氧化碳等惰性气体快速把以上物质快速扩散至修复井周边的地下水含水层中。厌氧生物菌大量生长繁殖降解了污染物，达到了快速修复地下水和含水层土壤的目的;

2) 动态循环井地下水原位生物修复技术难以确定每对动态循环井所能修复的地下水范围，本发明可以很清晰地明确地下水修复井为中心，半径为修复半径的圆的交集覆盖了所需要修复的地下水污染区域。另外动态循环井地下水原位生物修复技术需要将地下水抽提上来进行处理，能耗较高，且所需要建设的地面设施投资较大。本技术无需建设地面水处理设施。

附图说明

下面结合附图做进一步的说明：

图1为本发明所述方法中修复井群的布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的方法和效果作进一步的详细说明。

一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，采用修复井进行修复，包括如下步骤：

1）在拟修复的地下水场地内建设一口修复井J1，在离修复井2m、4m、6m...等间隔为2m布设监测井，最大距离一般不超过20m。往修复井J1持续注射压缩氮气30~90分钟后，地下水溶解氮气能上升到1mg/L以上的离修复井最远的监测井的距离确定为修复半径R。

2）地下水修复井布设方法如图1所示，在修复井J1任意方位上距离为2R的位置上布设修复井J2，以J1和J2为顶点，构造一个正四方形。在这个正四方形的另外两个顶点位置布设修复井J7和修复井J8；在这个正四方形的中心位置布设修复井J4。实际上四个修复井J1、J2、J7和J8为中心，修复半径为R的四个圆相切，中间形成的空隙的几何中心为第五个修复井J4的位置。

3）按此方法陆续布设其他修复井，使得所有以修复井为中心，半径为修复半径的圆的交集覆盖所需要修复的地下水污染区域。可以在任意两个圆的相切点上布设地下水监测井，监测地下水修复效果。

4）采用水泵向每一口修复井加压注入一定数量乳酸盐、醋酸盐、植物油或糖蜜等营养物质（或兼作电子供体），并通过每一口修复井注入压缩氮气、氩气或二氧化碳快速把营养物质快速扩散至修复井周边的地下水含水层中。必要时向每一口修复井加压注入一定数量硫酸盐或硝酸盐等电子供体，并通过注入压缩氮气、氩气或二氧化碳等惰性气体快速把硫酸盐或硝酸盐快速扩散至修复井周边的地下水含水层中。

5）为快速达到修复效果，可采用水泵再向每一口修复井加压注入一定数量厌氧生物菌剂。该厌氧生物菌剂须经事先筛选、驯化，对拟治理的污染物有良好生物降解效果。通过每一口修复井注入压缩氮气、氩气或二氧化碳等惰性气体快速把厌氧生物菌快速扩散至修复井周边的地下水含水层中。

6）每口修复井间接式小剂量加压注入乳酸盐、醋酸盐、植物油或糖蜜等营养物质（或兼作电子供体），并通过注入压缩氮气、氩气或二氧化碳等惰性气体使得营养物质快速扩散，使得地下水营养物质浓度达到2mg/L以上。

7）地下水含水层中土著厌氧生物菌或注入的厌氧生物菌大量生长繁殖降解拟治理的污染物，直至地下水及含水层土壤达标。

下面提供具体的实施例

实施例1

1）如图1所示，布设地下水修复井J1、J2、J3...J9，布设地下水监测井H1、H2、H3和H4，修复半径为8m；

2）J1修复井持续注射压缩氮气30分钟后，可以使得距离J1修复井8m外的H1监测井地下水溶解氮气上升到1mg/L；

3）采用水泵向每一口修复井加压注入80L乳酸钠饱和溶液后，持续注射压缩氮气30分钟，快速把乳酸钠扩散至修复井周边的地下水含水层中。

4）采用水泵向每一口修复井加压注入100L厌氧生物菌液，持续注射压缩氮气30分钟，快速把厌氧生物菌剂扩散至修复井周边的地下水含水层中。

5）每一口修复井以每小时100L的流量持续加压注入乳酸钠饱和溶液30分钟后，持续注射压缩氮气30分钟，然后间歇12小时再加压注入乳酸钠。如此循环，地下水监测井H1、H2、H3和H4中乳酸钠浓度维持在2mg/L以上。直至地下水及含水层土壤达标。

实施例2

1）如图1所示，布设地下水修复井J1、J2、J3...J9，布设地下水监测井H1、H2、H3和H4，修复半径为12m；

2）J1修复井持续注射压缩氮气50分钟后，可以使得距离J1修复井12m外的H1监测井地下水溶解氮气上升到1mg/L；

3）采用水泵向每一口修复井加压注入120L乳酸钠饱和溶液后，持续注射压缩氮气50分钟，快速把乳酸钠扩散至修复井周边的地下水含水层中。

4）采用水泵向每一口修复井加压注入150L厌氧生物菌液，持续注射压缩氮气50分钟，快速把厌氧生物菌剂扩散至修复井周边的地下水含水层中。

5）每一口修复井以每小时200L的流量持续加压注入乳酸钠饱和溶液30分钟后，持续注射压缩氮气50分钟，然后间歇12小时再加压注入乳酸钠。如此循环，地下水监测井H1、H2、H3和H4中乳酸钠浓度维持在2mg/L以上。直至地下水及含水层土壤达标。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）布设修复井井群；

2）在修复井中加压注入营养物质；

4）每口修复井间歇式小剂量注入营养物质，使得地下水营养物质浓度达到2mg/L以上，持续运行直至地下水及含水层土壤达标；

在步骤2）、3）、4）中注入物质后，均有通过修复井注入气体使得注入物质扩散至周边地下含水层的步骤；

所述气体为压缩的氮气、氩气或二氧化碳；

所述修复井既用于加压注入营养物质和厌氧生物菌，又用于加压注入气体；

其中，所述布设修复井井群包括如下步骤：

1a）确定修复半径R；

1c）按照步骤1b）的方法陆续布置其他修复井，使得所有圆的交集覆盖拟修复场地，所述圆指的是以修复井为中心，半径为修复半径R的圆；

2.如权利要求1所述的一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，在修复井中加压注入营养物质时，必要时还加压注入硫酸盐或硝酸盐作为电子供体。

3.如权利要求1所述的一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，所述营养物质为乳酸盐、醋酸盐、植物油或糖蜜，所述营养物质或兼做电子供体。

4.如权利要求1所述的一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，还包括步骤1d）布设监测井。

5.如权利要求1所述的一种地下水和含水层土壤原位厌氧生物修复方法，其特征在于，所述布设监测井包括：在任意两个圆的相切点上布设监测井。