[發明專利]一種表面活性劑強化有機污染土壤電動-生物修復的方法

有效

• 申請號: 201610289730.7
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105750313B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 魏小娜;李法云
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08;B09C1/10
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

技術領域

本發明涉及有機污染土壤修復技術，具體的說是一種表面活性劑強化有機污染土壤電動-生物修復的方法及裝置，屬于環保技術領域。

背景技術

有機污染物(石油烴、農藥等)進入土壤后，能夠與土壤顆粒緊密結合，改變土壤結構，降低土壤通透性，影響土壤微生物活性，阻礙植物生長，其中的“三致”類污染嚴重威脅人體健康，對環境和區域生態系統帶來了極大的危害。因此，發展高效可行的有機污染土壤修復方法與技術是本領域研究人員一直關注的重要課題。

生物降解是去除土壤中有機污染物的主要途徑之一。與其他污染土壤處理技術相比，生物修復技術具有成本低、對環境影響小等優點。然而，有機污染土壤普遍存在通透性差，均質性差，生物毒性強等問題。有機污染物的降解主要通過微生物吸收溶解態有機物來實現，然而有機污染物通常疏水性強、粘度大、吸附性強，與土壤顆粒緊密結合而很難分離，土壤中有機污染物的生物可利用性成為限制其生物降解的主要因素。

近年來的研究表明，在有機污染土壤中加入表面活性劑可明顯提高有機污染物的生物降解率。然而表面活性劑易被土壤吸附導致吸附損失，表面活性劑的加入還可能對微生物產生毒害作用，有些表面活性劑還可作為微生物可利用的生長基質而被優先降解，從而大大限制了該方法的應用。生物炭對土壤中石油烴污染物的遷移轉化、生物有效性、污染物吸附-解吸效果具有明顯作用。生物炭的多孔結構可為微生物的生存提供附著點位和適宜的棲息場所，通過生物炭固定不同功能特性微生物，可強化土壤中一些營養物質的釋放，其表面的官能團、易解碳源和氮源還有助于增強微生物活性，提高污染物的降解效率。

將電動技術與微生物方法結合，建立了一種新的電動-微生物(EK-Bio)聯合修復方法，目前正成為土壤修復領域研究的新熱點。通過合適的電場運行控制，能夠輸送營養物質或化學藥劑到達特定位點，增加微生物與污染物及營養物質的接觸，加速生物傳質過程、提高部分微生物的活性，電熱效應還可使土壤溫度保持在微生物生長適宜的環境溫度下，有利于增強微生物的活性及增加微生物的數量，有利于提高污染物的去除率。

在EK-Bio修復過程中，電滲析、電遷移等電動效應，會引起水分、營養物質、電子受體、污染物和微生物發生遷移，造成它們在土壤中的分布發生改變，形成各自的富集區域。事實上在EK-Bio修復過程中這些物質(微生物)的富集區域往往是不重疊的，比如污染物與微生物富集區域、營養鹽和電子受體與微生物富集區域等，這一結果必然產生修復效率存在明顯的空間差異，導致總體修復效率降低。

發明內容

本發明的目的是解決有機污染土壤電動-生物聯合修復中存在的有機污染物生物可利用性低、修復效率空間差異大、總體修復效率低等問題，提供一種一種表面活性劑強化有機污染土壤電動-生物修復的方法及裝置，有效提高生物修復有機污染土壤的效率。

為實現上述目的，本發明的采用的技術方案為：

電動修復裝置，包括陰極室和陽極室，陰極室設置在中心，陰極室的外側設置陽極室，電極均勻布設于陰極室和陽極室,陰極室和陽極室構成圓筒形電極矩陣結構，陰極室中的每個陰極和陽極室中的每個陽極之間距離相等，形成空間和場強上的對稱結構；所述的陰極和陽極均與電控柜相連。

所述的陰極室和陽極室之間設有土壤處理室，陰極室與土壤間布設陽離子離子交換膜，陽極室與土壤間布設陰離子交換膜。

一種表面活性劑強化有機污染土壤電動-生物修復的方法，包括下述步驟：

(1)將表面活性劑加入陰極室，在電場作用下以陰極傳輸方式向有機污染土壤注入表面活性劑；

(2)將生物炭固定化微生物填充到修復土壤系統中，沿陽極內側構成環形生物PRB。

所述的步驟(1)中，表面活性劑為陰離子表面活性劑或陰-非離子混合表面活性劑，其中陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)，非離子表面活性劑為Tween80，陰-非離子表面活性劑的摩爾配比為，陰離子表面活性劑:非離子表面活性劑＝2:1～10:1，所述的表面活性劑添加濃度為400～1000mg/L。

所述的步驟(2)中，生物PRB為以廢棄生物質為原料制備的生物炭材料作為載體，采用吸附法固定化微生物，將制備的生物炭固定化微生物填充到修復土壤系統中，保持相同壓實度，構建生物PRB。

所述的步驟(1)和步驟(2)中，修復過程中，電壓梯度為1～2V/cm，陰極電解液為濃度2000mg/L的KNO₃溶液，陽極電解液為水，運行期間保持土壤含水率為15-20％。

由于上述技術方案的運用，本發明所具有的優點：