CN110193512A - 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 - Google Patents
二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110193512A CN110193512A CN201910425170.7A CN201910425170A CN110193512A CN 110193512 A CN110193512 A CN 110193512A CN 201910425170 A CN201910425170 A CN 201910425170A CN 110193512 A CN110193512 A CN 110193512A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- contaminated soil
- soil
- type organic
- petroleum
- organic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 26
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 21
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 19
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 16
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 9
- 235000014786 phosphorus Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 5
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 claims 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005067 remediation Methods 0.000 abstract description 9
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 8
- KCIDZIIHRGYJAE-YGFYJFDDSA-L dipotassium;[(2r,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl] phosphate Chemical compound [K+].[K+].OC[C@H]1O[C@H](OP([O-])([O-])=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O KCIDZIIHRGYJAE-YGFYJFDDSA-L 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 229910000754 Wrought iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- GTTYPHLDORACJW-UHFFFAOYSA-N nitric acid;sodium Chemical compound [Na].O[N+]([O-])=O GTTYPHLDORACJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 phosphoric acid hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
- B09C1/085—Reclamation of contaminated soil chemically electrochemically, e.g. by electrokinetics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置及方法，本发明在石油类有机物污染土壤修复的生物反应器中施加二维正交的交流电场，利用交流电场作用下的电动效应和电化学氧化作用，强化石油降解菌剂对石油类有机物的降解效果。二维正交的交流电场诱导的电动效应可促进土壤中物质在平面内进行小尺度的往复运动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，与此同时，电极表面发生的电化学氧化反应可协同石油降解菌剂降解石油类有机物，最终提高石油降解菌剂对石油类有机物的降解效果，提高修复效率。
Description
技术领域
本发明属于异位微生物修复石油类有机物污染土壤的技术领域，具体涉及一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法。
背景技术
相对于土壤重金属污染，有机污染由于组分复杂、种类繁多而处理难度更大。 石油类有机物作为一种难降解的有机污染物，主要分为烷烃和芳烃(单环芳烃和 多环芳烃)，进入土壤后将改变土壤的性状，肥力以及对该土壤上生长的作物以 及食物链相关的人畜造成严重危害。因此，有必要寻找经济高效的修复技术处理 石油类有机物污染土壤。
微生物修复技术是目前常见的石油类有机物污染土壤修复技术之一，是指利用微生物的生长代谢作用将土壤中有毒有害的污染物降解为无毒无害的产物的过程。微生物修复技术具有经济成本低、无二次污染的特点，已在国内外广泛应用。但由于土壤中营养物质、污染物等传质限制，微生物修复技术也存在降解周期长，修复效率低的问题。
有研究表明，电动修复技术通过在土壤介质中施加直流电场，诱导土壤中的物质发生电动效应(电渗透、电迁移和电泳)，强化土壤中各物质的运动，提高微生物对其他物质接触和利用的机率，从而提高微生物降解效率。与此同时，电极表面发生的电化学氧化反应可氧化降解部分污染物。因此，通过将电动修复技术与微生物修复技术相耦合，可强化微生物的修复效果，提高修复效率。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法，将交流电场与石油降解菌剂修复相耦合。交流电场类似于不断变化方向的直流电场，可以促进土壤中的各种物质(如离子、有机污染物、微生物等)，在电动效应的作用下进行小尺度往复运动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，最终提高石油降解菌剂对石油类有机物的降解效果，提高修复效率。
本发明所采用的具体技术方案如下：
本发明公布了一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置，包括生物反应器、带孔密封盖、控制***、喷淋***、可移动搅拌***、可移动取样监测***和导轨；所述生物反应器设置在导轨的中部，生物反应器呈方形，其内部作为反应区域，生物反应器的四面内壁上设有两对片状DSA电极；所述带孔密封盖设置在生物反应器顶部，带孔密封盖上设有若干圆孔；
所述喷淋***由储罐和喷淋管路组成，所述喷淋管路一端与储罐相连，另一端穿过带孔密封盖上的圆孔伸入生物反应器内；所述控制***带有交流电源和 PLC自动控制***，交流电源用于给两对DSA电极施加交流电压，PLC自动控制***用于控制喷淋***、可移动搅拌***和可移动取样监测***；所述可移动搅拌***设置在导轨上，包括第一升降轴和若干连接在第一升降轴上的搅拌辊；所述可移动取样监测***设置在导轨上，包括第二升降轴和若干连接在第二升降轴上的取样器。
作为优选，所述生物反应器四面内壁均贴靠有片状DSA电极。片状DSA电极可以保证施加电压后，土壤中的电场强度分布均匀，同时具有一定的电催化氧化作用，可协同石油降解菌剂降解污染物。
作为优选，所述带孔密封盖带有4个用于电极安放的长方形孔。
作为优选，所述控制***包括交流电源和PLC控制***。其中交流电源由变压器、交流稳压器和电压电流显示器组成，可以分别给两对DSA电极上施加稳定的正弦交流电。PLC自动控制***用于控制喷淋***的喷淋、可移动搅拌***和可移动取样监测***的移动。
作为优选，所述的喷淋***由储罐和喷淋管路组成。储罐分别用于存放土壤添加液和石油降解菌剂，可由控制***控制自动喷淋。
作为优选，所述的可移动搅拌***包含升降轴和搅拌辊。搅拌辊为实心不锈钢棒，通过升降轴的升降将搅拌辊***土壤中进行搅拌。***在导轨上的移动以及升降轴的升降由控制***中的PLC自动控制***控制。
作为优选，所述的可移动取样监测***包含升降轴和取样器。取样器为空心不锈钢棒，通过升降轴的升降将***土壤中进行取样。土样可从空心的取样器内取下。***在导轨上的移动和升降轴的升降由控制***中的PLC自动控制***控制。
本发明还提供了一种利用上述装置的二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)向生物反应器中加入污染土壤，盖上带孔密封盖，通过喷淋***向污染土壤注入土壤添加剂，在导轨上移动可移动搅拌***使搅拌辊位于带孔密封盖上的圆孔正上方；控制第一升降轴收缩，搅拌辊进入生物反应器内部并***污染土壤内，利用搅拌辊的转动对污染土壤进行翻搅，以调节污染土壤的理化性质；调节完毕后，可移动搅拌***复位至初始位置；
2)通过喷淋***(4)向污染土壤喷洒活化后的石油降解菌剂并利用搅拌***(5)翻搅均匀；
3)利用控制***(3)中的交流电源分别在两对DSA电极(8)上施加正弦交流电；
4)每隔设定时间，在导轨上移动可移动取样监测***；使取样器位于带孔密封盖上的圆孔正上方，控制第二升降轴收缩，取样器进入生物反应器内部并***污染土壤内取样，用于分析检测。
所述的石油降解菌剂的菌种为市售。将上述石油降解菌剂首先接种到葡萄糖培养基中活化3天，得到活化后的石油降解菌剂。活化后的石油降解菌剂的喷洒量为每吨污染土壤中喷洒0.25-0.5L。
进一步优选，步骤1)中所述的土壤添加剂用于调节土壤的理化性质，包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾。
进一步优选，步骤1)中所述的调节污染土壤的理化性质为调节污染土壤的含水率在30％～35％，调节污染土壤的pH在6～8。石油降解菌剂提供合适的土壤环境。
进一步优选，步骤1)中所述调节污染土壤的理化性质还包括调节污染土壤中碳∶氮∶磷的质量比为100∶(5～10)∶1。其中调节所用的氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。因此需根据污染土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度调节土壤添加剂中硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾的比例，其中硝酸钠和硫酸铵的质量比优选为1:1。
进一步优选，步骤3)中所述的交流电场频率为50Hz，峰值强度(即电极两端的电压/电极间距)为50-100V/m。由于使用的是正弦交流电，所以上述的峰值强度为正弦交流电压为峰值时的电场强度。此过程中需保持电源输出的电压稳定。
进一步优选，所述的石油类有机物污染为直链烃污染、支链烃污染或芳香烃污染中的一种或多种。
本发明与现有技术相比，所具有的有益效果是：
与传统生物反应器相比，施加的二维交流电场诱导的电动效应可使土壤中的物质在二维平面内进行小尺度的往复运动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质。与此同时，DSA电极具有较强的电化学催化氧化作用，可以协同石油降解菌剂降解，从而提高微生物修复效率，节约经济与时间成本。
附图说明
图1为交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置的示意图；
图2为生物反应器的结构示意图；
图3为带孔密封盖的结构示意图；
图中：生物反应器-1，带孔密封盖-2，控制***-3，喷淋***-4，可移动搅拌***-5，可移动取样监测***-6，导轨-7，DSA电极-8，储罐-9，喷淋管路-10，升降轴-11，搅拌辊-12，取样器-13。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域地技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实例仅仅使本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。对于本领域地技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。基于本发明中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
搭建如图1-3所示的二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置，包括生物反应器1、带孔密封盖2、控制***3、喷淋***4、可移动搅拌***5、可移动取样监测***6和导轨7。
生物反应器1四壁均贴靠有片状DSA电极8，可以保证施加电压后，土壤中的电场强度分布均匀，同时具有一定的电催化氧化作用，可协同石油降解菌剂降解污染物。
带孔密封盖带2有4个用于电极安放的长方形孔和4个用于喷淋、搅拌或取样监测用的圆孔。
控制***3包括交流电源和PLC控制***，集成在一个箱体内。其中交流电源由变压器、交流稳压器和电压电流显示器，用于给两对DSA电极8施加正弦交流电，交流电频率为50Hz。PLC自动控制***用于控制喷淋***4、可移动搅拌***5和可移动取样监测***6。
喷淋***4包括两套储罐9和喷淋管路10，分别用于喷淋土壤添加剂及石油降解菌剂，可通过控制***3控制自动喷淋。土壤添加剂用于调节土壤理化性质，包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾。石油降解菌剂从市场上购入，并将上述石油降解菌剂首先接种到葡萄糖培养基中活化3天，得到活化后的石油降解菌剂备用。每吨污染土壤中喷洒0.25-0.5L石油降解菌剂。
可移动搅拌***5包含升降轴11和搅拌辊12。搅拌辊12为实心不锈钢棒，通过升降轴11***土壤中进行搅拌。***在导轨7上的移动以及升降轴11的升降由控制***3中的PLC自动控制***控制。
可移动取样监测***6包含升降轴11和取样器13。取样器13为空心不锈钢棒，通过升降轴11***土壤中进行取样。土样可从空心的取样器内取下。***在导轨7上的移动和升降轴11的升降由控制***3中的PLC自动控制***控制。
实施例1
取机油污染土壤，过20目筛后加入生物反应器中，喷淋土壤添加剂调节土壤理化性质，调节土壤的含水率在30％～35％，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶5∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂，翻搅均匀后分别在生物反应器中的两对片状DSA电极上施加正弦交流电，电场频率为50Hz，峰值电压强度为100V/m。电场施加两周后，取样测得污染物降解率为29.8％。
实施例2
取汽油污染土壤，过20目筛后加入生物反应器中，喷淋土壤添加剂调节土壤理化性质，调节土壤的含水率在30％～35％，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶10∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂，翻搅均匀后分别在生物反应器中的两对片状DSA电极上施加正弦交流电，电场频率为50Hz，峰值电压强度为50V/m。电场施加两周后，取样测得污染物降解率为31.6％。
以下为生物反应器中不施加交流电场的实验结果：
对比例1
取机油污染土壤，过20目筛后加入生物反应器中，喷淋土壤添加剂调节土壤理化性质，调节土壤的含水率在30％～35％，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶5∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂，翻搅均匀后开始修复。修复两周后，取样测得污染物降解率为12.8％。
对比例2
取汽油污染土壤，过20目筛后加入生物反应器中，喷淋土壤添加剂调节土壤理化性质，调节土壤的含水率在30％～35％，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶5∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂，翻搅均匀后开始修复。修复两周后，取样测得污染物降解率为14.5％。
通过对比污染物降解度效果，本发明利用二维交流电场强化石油降解菌剂修复，即利用交流电场诱导产生的电动效应和电化学氧化作用强化石油降解菌剂对石油类有机物类有机物的降解效果。二维交流电场诱导的电动效应可促进土壤中物质在二维平面内的小尺度往复移动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，电极表面发生的电化学氧化反应可协同石油降解菌剂降解石油类有机物，最终提高石油降解菌剂对石油类有机物的降解效果，提高修复效率。
Claims (10)
1.一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置，其特征在于：包括生物反应器(1)、带孔密封盖(2)、控制***(3)、喷淋***(4)、可移动搅拌***(5)、可移动取样监测***(6)和导轨(7)；
所述生物反应器(1)设置在导轨(7)的中部，生物反应器(1)呈方形，其内部作为反应区域，生物反应器(1)的四面内壁上设有两对片状DSA电极(8)；
所述带孔密封盖(2)设置在生物反应器(1)顶部，带孔密封盖(2)上设有若干圆孔；
所述控制***(3)包括交流电源和PLC自动控制***，交流电源用于给两对片状DSA电极(8)施加正弦交流电，PLC自动控制***用于控制喷淋***(4)、可移动搅拌***(5)和可移动取样监测***(6)；
所述喷淋***(4)由储罐(9)和喷淋管路(10)组成，所述喷淋管路(10)一端与储罐(9)相连，另一端穿过带孔密封盖(2)上的圆孔伸入生物反应器(1)内；
所述可移动搅拌***(5)设置在导轨(7)的一端；包括第一升降轴和若干连接在第一升降轴上的搅拌辊(12)；
所述可移动取样监测***(6)设置在导轨(7)的另一端；包括第二升降轴和若干连接在第二升降轴上的取样器(13)。
2.根据权利要求1所述的二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置，其特征在于，所述的可移动搅拌***(5)在导轨(7)上的移动以及第一升降轴的升降由控制***(3)中的PLC自动控制***控制；搅拌辊(12)为实心不锈钢棒。
3.根据权利要求1所述的二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置，其特征在于，所述的可移动取样监测***(6)在导轨(7)上的移动以及第二升降轴的升降由控制***(3)中的PLC自动控制***控制；取样器(13)为空心不锈钢棒。
4.一种应用如权利要求1所述装置的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)向生物反应器(1)中加入污染土壤，盖上带孔密封盖(2)，通过喷淋***(4)向污染土壤注入土壤添加剂，在导轨(7)上移动可移动搅拌***(5)，使搅拌辊(12)位于带孔密封盖(2)上的圆孔正上方；控制第一升降轴收缩，搅拌辊(12)进入生物反应器(1)内部并***污染土壤内，利用搅拌辊(12)的转动对污染土壤进行翻搅，以调节污染土壤的理化性质；调节完毕后，可移动搅拌***(5)复位至初始位置；
2)通过喷淋***(4)向污染土壤喷洒活化后的石油降解菌剂并利用搅拌***(5)翻搅均匀；
3)利用控制***(3)中的交流电源分别在两对DSA电极(8)上施加正弦交流电；
4)每隔设定时间，在导轨(7)上移动可移动取样监测***(6)；使取样器(13)位于带孔密封盖(2)上的圆孔正上方，控制第二升降轴收缩，取样器(13)进入生物反应器(1)内部并***污染土壤内取样，用于分析检测。
5.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于，步骤1)中所述的土壤添加剂用于调节土壤的理化性质，包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾。
6.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于，步骤1)中所述的调节污染土壤的理化性质为调节土壤含水率在30％～35％，调节污染土壤的pH在6～8。
7.根据权利要求6所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于，步骤1)中所述调节污染土壤的理化性质还包括调节土壤中碳∶氮∶磷的质量比为100∶(5～10)∶1，其中，调节所用的氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供，其中硝酸钠和硫酸铵的质量比为1:1。
8.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于，步骤2)中所述的活化后的石油降解菌剂的制备方法为：将石油降解菌剂接种到葡萄糖培养基中活化3天，得到活化后的石油降解菌剂；步骤2)中所述的活化后的石油降解菌剂的喷洒量为每吨污染土壤中喷洒0.25-0.5L。
9.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于：步骤3)中所述的交流电场频率为50 Hz，峰值强度为50-100V/m。
10.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的方法，其特征在于，所述的石油类有机物污染为直链烃污染、支链烃污染或芳香烃污染中的一种或多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910425170.7A CN110193512B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910425170.7A CN110193512B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110193512A true CN110193512A (zh) | 2019-09-03 |
| CN110193512B CN110193512B (zh) | 2024-06-18 |
Family
ID=67752957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910425170.7A Active CN110193512B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110193512B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111054742A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 浙江大学 | 直流-交流耦合电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN112881131A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-01 | 武汉理工大学 | 土样含水率配制仪及其工作方法 |
| WO2021121339A1 (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 广东以色列理工学院 | 土壤重金属修复装置 |
| CN115055502A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-16 | 浙江大学衢州研究院 | 一种直流-交流耦合电场强化淋洗修复有机物污染土壤的装置和方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458747A (en) * | 1994-01-21 | 1995-10-17 | Electrokinetics, Inc. | Insitu bio-electrokinetic remediation of contaminated soils containing hazardous mixed wastes |
| WO1996041689A2 (en) * | 1995-06-08 | 1996-12-27 | Geo-Kinetics International Inc. | Electrochemically-aided biodigestion of organic materials |
| CN103160448A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-06-19 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 适合于电场条件下的石油烃降解菌及其应用 |
| CN203196987U (zh) * | 2013-04-02 | 2013-09-18 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 厌氧-好氧兼容式生物泥浆反应器 |
| CN203602605U (zh) * | 2013-11-30 | 2014-05-21 | 邴欣 | 实验室培养微藻反应器 |
| US20150104855A1 (en) * | 2013-10-12 | 2015-04-16 | Nankai University | Enhanced combination method for phytoremediation of petroleum contaminated soil by Impatiens balsamina L. associated with the indigenous microorganisms |
| CN105771821A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-20 | 张洪美 | 一种气液反应平行试验罐 |
| CN205869062U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-01-11 | 河南工程学院 | 一种土壤重金属电动修复实验*** |
| CN107570532A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-01-12 | 陆隽鹤 | 一种电动扩散‑电加热耦合修复土壤有机污染的方法 |
| CN207019928U (zh) * | 2017-07-07 | 2018-02-16 | 苏州汉宣检测科技有限公司 | 一种用于土壤取样、检测一体装置 |
| CN207379744U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-18 | 赵群 | 一种用于地下煤层勘探的取样器 |
| CN108447376A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-24 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种评估纳米粒子在地下环境中运移和归趋的模拟实验装置和方法 |
| CN109317511A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-12 | 中电建路桥集团有限公司 | 交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法 |
| CN210411897U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-04-28 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置 |
-
2019
- 2019-05-21 CN CN201910425170.7A patent/CN110193512B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458747A (en) * | 1994-01-21 | 1995-10-17 | Electrokinetics, Inc. | Insitu bio-electrokinetic remediation of contaminated soils containing hazardous mixed wastes |
| WO1996041689A2 (en) * | 1995-06-08 | 1996-12-27 | Geo-Kinetics International Inc. | Electrochemically-aided biodigestion of organic materials |
| CN103160448A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-06-19 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 适合于电场条件下的石油烃降解菌及其应用 |
| CN203196987U (zh) * | 2013-04-02 | 2013-09-18 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 厌氧-好氧兼容式生物泥浆反应器 |
| US20150104855A1 (en) * | 2013-10-12 | 2015-04-16 | Nankai University | Enhanced combination method for phytoremediation of petroleum contaminated soil by Impatiens balsamina L. associated with the indigenous microorganisms |
| CN203602605U (zh) * | 2013-11-30 | 2014-05-21 | 邴欣 | 实验室培养微藻反应器 |
| CN105771821A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-20 | 张洪美 | 一种气液反应平行试验罐 |
| CN205869062U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-01-11 | 河南工程学院 | 一种土壤重金属电动修复实验*** |
| CN207019928U (zh) * | 2017-07-07 | 2018-02-16 | 苏州汉宣检测科技有限公司 | 一种用于土壤取样、检测一体装置 |
| CN107570532A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-01-12 | 陆隽鹤 | 一种电动扩散‑电加热耦合修复土壤有机污染的方法 |
| CN207379744U (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-18 | 赵群 | 一种用于地下煤层勘探的取样器 |
| CN108447376A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-24 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种评估纳米粒子在地下环境中运移和归趋的模拟实验装置和方法 |
| CN109317511A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-12 | 中电建路桥集团有限公司 | 交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法 |
| CN210411897U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-04-28 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李婷婷;张玲妍;郭书海;黄殿男;: "完全对称电场对电动-微生物修复石油污染土壤的影响", 环境科学研究, no. 10, 15 October 2010 (2010-10-15) * |
| 陈峰;: "高密度电法在污染场地调查中的应用研究", 环境与发展, no. 07, 28 July 2018 (2018-07-28) * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021121339A1 (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 广东以色列理工学院 | 土壤重金属修复装置 |
| EP3936247A4 (en) * | 2019-12-17 | 2022-07-06 | Guangdong Technion Israel Institute of Technology | SOIL HEAVY METALS REMEDIATION APPARATUS |
| CN111054742A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 浙江大学 | 直流-交流耦合电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111054742B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-03-23 | 浙江大学 | 一种修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN112881131A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-01 | 武汉理工大学 | 土样含水率配制仪及其工作方法 |
| CN112881131B (zh) * | 2021-02-24 | 2024-01-26 | 武汉理工大学 | 土样含水率配制仪及其工作方法 |
| CN115055502A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-16 | 浙江大学衢州研究院 | 一种直流-交流耦合电场强化淋洗修复有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN115055502B (zh) * | 2022-06-09 | 2024-03-19 | 浙江大学衢州研究院 | 一种直流-交流耦合电场强化淋洗修复有机物污染土壤的装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110193512B (zh) | 2024-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110193512A (zh) | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 | |
| CN111054742B (zh) | 一种修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 | |
| CN109317511A (zh) | 交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法 | |
| Abid et al. | Feasibility of carbon dioxide sequestration by Spongiochloris sp microalgae during petroleum wastewater treatment in airlift bioreactor | |
| CN104003594B (zh) | 提高污水厂污泥生物稳定化速率的方法 | |
| CN209452489U (zh) | 一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置 | |
| CN102463254A (zh) | 一种新型电动强化生物修复多环芳烃污染土壤技术与工艺 | |
| CN107828684A (zh) | 适用于电动‑微生物协同修复石油烃污染土壤中混合菌剂及其制备和应用 | |
| CN104624622A (zh) | 一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法 | |
| CN210411897U (zh) | 一种二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置 | |
| Wu et al. | Enhancement of electrokinetic-bioremediation by ryegrass: sustainability of electrokinetic effect and improvement of n-hexadecane degradation | |
| CN109926440A (zh) | 一种工程菌-植物联合修复废弃油基钻井液沉积物的方法 | |
| CN110484275B (zh) | 一种厌氧硫酸盐还原菌协同铁基材料修复汞和铬深层污染土壤的方法和试剂 | |
| CN106635910A (zh) | 一种缺陷短波单胞菌、菌剂及其应用 | |
| Yilmaz et al. | An empirical model for parameters affecting energy consumption in boron removal from boron-containing wastewaters by electrocoagulation | |
| CN103667058B (zh) | 降解油泥中含氯多环芳烃的微生物组合物及其处理方法 | |
| CN202297234U (zh) | 一种垃圾渗滤液的前处理高级氧化装置 | |
| CN107999530A (zh) | 一种电动力学强化微生物去除土壤中石油烃的方法 | |
| Barba et al. | Towards the optimization of electro-bioremediation of soil polluted with 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid | |
| TWI648227B (zh) | 下水污泥轉製土壤改良材料之方法 | |
| CN105417909B (zh) | 一种含油污泥电化学生物耦合深度处理方法 | |
| CN114653734A (zh) | 利用电化学装置修复有机物污染的地下水的方法 | |
| CN103614324B (zh) | 一株短链脂肪酸降解菌及其应用 | |
| CN107759008B (zh) | 一种微生物电解池处理酸洗废液的方法 | |
| CN104877948A (zh) | 丙烯酸树脂降解菌的筛选鉴定及其降解性能研究方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |