專利名稱：原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修復(fù)受污染地下水，尤其是原位修復(fù)受污染地下水污染的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
可滲透反應(yīng)墻技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新興地下水污染治理技術(shù)，具有投資少、擾動(dòng)小、對(duì)污染物可以長(zhǎng)期治理等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到迅速發(fā)展。生物可滲透反應(yīng)墻是指在污染源的下游修建可滲透反應(yīng)墻，并設(shè)置電子受體和營(yíng)養(yǎng)物供給系統(tǒng)，激活土著微生物或在反應(yīng)區(qū)中接種目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌，形成的具有生物活性的反應(yīng)墻。當(dāng)污染地下水流經(jīng)反應(yīng)墻時(shí)，地下水中的污染物會(huì)被反應(yīng)墻中的微生物所降解。
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對(duì)生物可滲透反應(yīng)墻的研究主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，而我國(guó)的研究?jī)H處于起步階段。生物可滲透反應(yīng)墻中多采用植物碎屑、石英砂、草炭土、活性炭、土壌等天然材料作為裝填介質(zhì)，微生物的投加方式多為一次性投加降解菌或一次性吸附固定優(yōu)勢(shì)降解菌，菌體易于流失，抗沖擊能力差，不利于長(zhǎng)期修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種原位修復(fù)受污染地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)；本發(fā)明的另ー目的是提供ー種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的制備方法；本發(fā)明的再一目的是提供ー種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的應(yīng)用。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的(I)裝填介質(zhì)的制備原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)，是以聚こ烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢(shì)降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚こ烯醇凝膠化的交聯(lián)劑，以草炭土作為磷酸化聚こ烯醇的添加剤。原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的制備方法，包括以下順序和步驟a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25 mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)；e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。
草炭土粒徑為0. 18-0. 83mm, PVA溶液的濃度為10% (m/v)。(2)裝填介質(zhì)的應(yīng)用
根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)要求，裝填介質(zhì)成品與0. 25mm-5mm粒徑的沙子混合，裝填介質(zhì)成品砂子=I : 0-4v/v。有益效果該裝填介質(zhì)能穩(wěn)定地向水中釋放C源和P源，不需為可滲透反應(yīng)墻設(shè)置營(yíng)養(yǎng)物供給系統(tǒng)。305g該裝填介質(zhì)，在水流速為14. 19cm/d、溫度為12°C的條件下，COD釋放量為85-200mg/L, H2P04_釋放量漸趨近于2mg/L,如圖2、圖3所示?？筛鶕?jù)污染場(chǎng)地的實(shí)際情況，包埋目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌，將裝填介質(zhì)成品與不同粒徑的砂子按照不同比例混合，從而調(diào)整C源、P源的釋放量及可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)，制成滿足污染場(chǎng)地實(shí)際需要的可滲透反應(yīng)墻的。 生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)是質(zhì)將目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌包埋固定在其內(nèi)，避免優(yōu)勢(shì)降解菌的流失，提高其抗沖擊能力；同時(shí)為優(yōu)勢(shì)降解菌的代謝繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而，在建造生物可滲透反應(yīng)墻時(shí)不必另設(shè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給系統(tǒng)。


圖I是原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是裝填介質(zhì)成品釋放C源情況圖。圖3是裝填介質(zhì)成品釋放P源情況圖。圖4是按裝填介質(zhì)成品的體積比為100%的比例裝填的可滲透反應(yīng)墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。圖5是按裝填介質(zhì)成品的體積比為100%的比例裝填的可滲透反應(yīng)墻出水全掃描圖。圖6是按裝填介質(zhì)成品的體積比為50%的比例裝填的可滲透反應(yīng)墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。圖7是采用注入發(fā)投加目標(biāo)污染物優(yōu)勢(shì)降解菌、以砂子為介質(zhì)裝填的可滲透反應(yīng)墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的制備方法，包括以下順序和步驟a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)；e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。草炭土粒徑為0. 18-0. 83mm, PVA溶液的濃度為10% m/v。
根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)要求，裝填介質(zhì)成品與0. 25mm-5mm粒徑的沙子混合，裝填介質(zhì)成品砂子=I : 0-4v/v。實(shí)施例I以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)原位修復(fù)對(duì)象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；
d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)；e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)為101. 88m/d,以裝填介質(zhì)成品為介質(zhì)裝填可滲透反應(yīng)墻，修復(fù)阿特拉津污染地下水。從圖3可以看出，l-5d，水流速為4. 39-7. 64cm/d,阿特拉津去除率達(dá)到95 %以上；6-9d，水流速為11. 19-14. 56cm/d，阿特拉津去除率達(dá)到90%以上；10_13d，地下水流為17cm/d左右，阿特拉津去除率在96%以上；14-22d，水流速增加到17. 15-23. 44cm/d,阿特拉津去除率在90%以上；23-30d，流速由23. 44cm/d逐漸增加到30. 96cm/d,阿特拉津去除率降到75%，但在第30d吋，由于微生物的生長(zhǎng)繁殖，即達(dá)到了 90%。出水全掃描結(jié)果如圖5和表I所示，在可滲透反應(yīng)墻出水中僅檢測(cè)到西瑪津、阿特拉津和撲滅津，這三種物質(zhì)均來源于實(shí)驗(yàn)中所用的エ業(yè)級(jí)阿特拉津，未檢測(cè)到裝填介質(zhì)向水中釋放其它有機(jī)物質(zhì)，因此，該裝填介質(zhì)應(yīng)用于地下水污染原位修復(fù)時(shí)不會(huì)造成二次污染。表I可滲透反應(yīng)墻出水有機(jī)物全掃描檢出物質(zhì)
—叩配度
保留時(shí)間名稱分子式結(jié)構(gòu)式
/%
17.8 兩瑪津 C7H12ClN5fI,、丨9、
c人八へ
H ^3
Cl
17.97 阿特拉津 CsHi4ClN5 CHi_文 AH—ア 99
HlCy\
CH3
18 05 撲滅津 C9H16CIN5I iHs95
H3C,'人、へ人實(shí)施例2
以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)原位修復(fù)對(duì)象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)；e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)為89. 92m/d,將裝填介質(zhì)成品與0. 4_2mm粒徑的砂 子按體積I : I的比例混合，裝填到可滲透反應(yīng)墻中，修復(fù)阿特拉津污染地下水。由圖6可看出，第1-3天，水流速為28. 64-28. 82cm/d,由于草炭土和PVA的吸附作用，出水中阿特拉津去除率即達(dá)到85%以上；第4-16天，水流速為4. 49-14. 52cm/d,出水中阿特拉津去除率在80% -90%之間；第17-28天，水流速由15. 27cm/d逐漸增加到25. 99cm/d，穩(wěn)定運(yùn)行后，出水中阿特拉津去除率達(dá)到80%以上。實(shí)施例3以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)原位修復(fù)對(duì)象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)；e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)為82. 74m/d,將裝填介質(zhì)與0. 4-2. Omm粒徑的砂子按體積I : 4的比例混合，裝填到可滲透反應(yīng)墻中，修復(fù)阿特拉津污染地下水。圖7是采用注入發(fā)投加目標(biāo)污染物優(yōu)勢(shì)降解菌、以砂子為介質(zhì)裝填的可滲透反應(yīng)墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。從圖7可以看出，第1-2天，水流速為18. 59cm/d，第I天，出水中未檢出阿特拉津，第2天，出水中阿特拉津去除率降至28. 54% ;第3-11天，水流速為3. 73-16.91cm/d，出水中阿特拉津去除率為5. 36-21.91% ;12_18d，水流速為19. 86-28. 28cm/d,出水中阿特拉津去除率小于5%。由此可見，由于菌體的流失及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，以砂子為裝填介質(zhì)的可滲透反應(yīng)墻修復(fù)阿特拉津污染地下水的效果差。而本發(fā)明所提供的裝填介質(zhì)，在不設(shè)置營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給系統(tǒng)的情況下，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的修復(fù)阿特拉津污染地下水。
權(quán)利要求
1.ー種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)，其特征在于是以聚こ烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢(shì)降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚こ烯醇凝膠化的交聯(lián)劑，以草炭土作為磷酸化聚こ烯醇的添加剤。
2.ー種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下順序和步驟 a、按體積比草炭土 PVA = 40 60v/v制成混合物； b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ； C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/L NaH2PO4和 I. 25mol/L Na2HPO4 ； d、于30°C反應(yīng)24h制成裝填介質(zhì)； e、將制得的裝填介質(zhì)切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質(zhì)成品。
3.按照權(quán)利要求2所述的原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的制備方法，其特征在于草炭土粒徑為O. 18-0. 83mm, PVA溶液濃度為10% m/v。
4.ー種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)要求，裝填介質(zhì)成品與O. 25mm-5mm粒徑的沙子混合,裝填介質(zhì)成品砂子=I : 0-4v/vo
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原位修復(fù)地下水的生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)及制備方法。是以聚乙烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢(shì)降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚乙烯醇凝膠化的交聯(lián)劑，以草炭土作為磷酸化聚乙烯醇的添加劑。根據(jù)可滲透反應(yīng)墻的滲透系數(shù)要求，裝填介質(zhì)成品與不同粒徑的沙子混合后裝填到反應(yīng)墻中。該生物可滲透反應(yīng)墻裝填介質(zhì)將目標(biāo)污染物的優(yōu)勢(shì)降解菌包埋固定在其內(nèi)，避免優(yōu)勢(shì)降解菌的流失，提高其抗沖擊能力；同時(shí)為優(yōu)勢(shì)降解菌的代謝繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而，在建造生物可滲透反應(yīng)墻時(shí)不必另設(shè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C02F3/00GK102701642SQ201210022650
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者劉娜, 張?zhí)m英, 朱博麟, 畢海濤 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)