[發明專利]一種降解土壤中多環芳香烴類和多氯烴類污染物的方法

無效

• 申請號: 201310472290.5
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN104550206A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 曹惠忠;李卓坪
• 申請（專利權）人: 南京科盛環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/10;B09C1/08
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要涉及含有機固體污染物的土壤、沉積物、污泥和泥漿的修復技術，有機固體污染物包括多環芳香烴類物質、多氯烴類物質。這個過程通常涉及有氧生物降解、化學氧化、再次微生物有氧消化三個工藝步驟。

背景技術

土壤是非常復雜的多相體系，污染物進入土壤后，通過稀釋、擴散和遷移等作用降低污染物的濃度；通過酸堿反應或氧化還原反應等改變污染物的形態和毒性，或污染物在膠體表面發生吸附或凝聚而被固持，抑或被生物或微生物降解、吸收與轉化。因而土壤對外來污染物有一定的接納和緩沖能力，而土壤污染往往不易被直觀發現。多環芳烴(?PAHs?)和多氯烴如多氯聯苯（PCBs），是最常見的有機污染物，存在于污染的土壤、沉積物、淤泥和泥漿中。PCBs具備難降解性、生物毒性、生物蓄積性和遠距離遷移性等特性。PCBs在進入環境后，受各種因素影響，在不同的介質中會發生一系列的轉化，并最終進入土壤中，嚴重威脅著人類和其他生物的健康。而PAHs主要源自有機物的不完全燃燒或高溫裂解的副產物，具有潛在的致畸性。致癌性和基因毒性。這兩有機污染物均具有極低的水溶性，在環境中難以消除。

目前對于含有這兩類固體有機污染物的土壤的修復技術主要由物理修復、化學修復和生物修復三類。物理修復主要是安全填埋和高溫焚燒，適用于高污染土壤，但其耗資巨大，而且對環境有二次污染的風險，實際應用受到很大限制。

針對土壤中這兩種固體有機污染物的修復，國內常見有化學氧化法和化學還原法。可向土壤中投加氧化劑，如臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀或是芬頓試劑等，使其與污染物發生化學反應而實現凈化土壤的目的。但由于土壤中的固體有機污染物分布并不均一，污染物本身為難溶固體，如添加化學表面活性劑，尤其其本身具有毒性，又會對土壤造成污染。因此，化學氧化分解對于土壤的修復作用并不能取得理想結果。

生物修復是利用生物對環境污染物的吸收、代謝、降解等功能，加速去除環境中污染物質的過程，可分為微生物修復、植物修復及聯合修復。微生物修復可利用土著菌群，通過提供氧或投加營養源，加強的菌群的分解能力，或是直接向污染環境中投入外援微生物以加強修復作用，但土著菌群雖分解潛力較大，但由于土壤生物復雜，很難調控，另外投入的外源工程菌在土壤中又很難持續維持高活性，在實際應用中也收到一定的限制。而種植植物以吸收消化污染物，對于難溶性的固體有機物作用效果并不顯著，而且整個周期較長。

發明內容

本發明主要提供了有效降解土壤中多環芳香烴類和多氯烴類污染物的技術方法。利用本項技術處理后，污染物降解的量大于90%。

污染的土壤、沉積物、淤泥、泥漿等，其中含有的有機固體污染物主要是多環芳香烴類和多氯烴類，如多氯聯苯。修復的過程就是利用生物-化學-生物連續的處理過程，可達到降解有機污染物的目的。所謂“降解”就是將污染物PBCs和PAHs轉化成無害形式，并不一定全部生產二氧化碳。眾所周知，烴基類有機化合物的降解的必要步驟就是生物降解，也可以增加PAHs的溶解度。因此，第一步就是生物處理過程，可選用真養產堿菌屬和假單胞菌，此步驟中PH值范圍為4.0-6.0，最好PH值為5.0。盡管有文獻報道產堿菌屬和假單胞菌，在PH值為7.5的環境下，可最大限度的降解PCBs。但實驗中發現，略降低PH值，對有機污染物的降解雖然有一定的影響，但是PH值在4.0-6.0的范圍，有利于下一步化學處理步驟。

通過第一步生物有氧或厭氧消化有機污染物后，其產物可進入下一步化學氧化分解步驟。這一過程中，溫度約為20℃-40℃，應用芬頓試劑。芬頓試劑是由亞鐵離子(Fe2+)與過氧化氫(H2O2)組成的體系，以亞鐵離子為催化劑用過氧化氫進行化學氧化，它能生成強氧化性的羥基自由基，在水溶液中與難降解有機物生成有機自由基使之結構破壞，最終氧化分解。

實驗也證實，化學處理后產生的烴類物質，更容易被生物再次降解。因此，土壤中的有機污染物修復的第三步，就是利用微生物進行第二次有氧或厭氧消化。而且化學氧化過程中產生的二氧化碳和少量的乙醇也有利于生物消化的完全。

固體有機污染物經過生物消化、化學氧化分解和再次生物消化，PBCs和PAHs的分解率近99%。

圖表說明

圖1所示為本項發明的原理示意圖；

圖2-6為應用產堿桿菌屬對多氯聯苯的降解實驗結果；

圖7-10為應用假單胞菌屬對多氯聯苯的降解實驗結果；

圖11-12為應用產堿桿菌屬和假單胞菌屬聯合菌液對多氯聯苯的降解實驗結果。