[發明專利]微生物電化學呼吸器強化修復石油污染土壤的方法及系統

有效

• 申請號: 201810588384.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108817076B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 林宏飛;梁銀春;廖長君;黃錦孫;黎秋君;潘小蓮;秦豪
• 申請（專利權）人: 廣西博世科環保科技股份有限公司
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10;B09C1/08
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 劉小萍

本發明公開了一種微生物電化學呼吸器強化修復石油污染土壤的方法及系統，所述系統包括石油污染土壤厭氧反應系統、石油污染土壤好氧反應系統以及微生物電化學呼吸器系統，微生物電化學呼吸器系統包括微生物電化學呼吸器，呼吸器的陽極設在厭氧反應系統內，陰極設在好氧反應系統內，好氧反應系統內安裝有生物堆通風設備以及生物營養物滴濾設備；厭氧反應系統設有物料和營養物質投加口、污污排放口、攪拌器以及氣體導出、活性污泥處理設備。通過微生物電化學呼吸器耦合厭氧反應系統以及耦合好氧反應系統進行修復。本發明能夠同時修復不同含水率的石油污染土壤，能最大效率的去除石油烴，且處理周期短、修復效果好、不產生二次污染、可持續運行。

技術領域

本發明涉及污染土壤修復技術領域，具體是一種微生物電化學呼吸器強化修復石油污染土壤的方法和系統。

背景技術

隨著我國社會經濟的繁榮和發展，石油資源得到深化利用，從而推動了石油開采事業的發展。然而由于石油其在利用過程存在管理與技術的缺陷，大量的原油直接或簡介流入土壤中，導致大面積的土壤受到嚴重的污染。石油灌滿土壤的空隙不僅影響土壤的通透性，還嚴重破壞原油的土壤水、氣、固的三相結構，影響土壤微生物的生長以及土壤中植物根系的呼吸作用及營養物質和水分的吸收，導致植物根系腐爛壞死，嚴重危害植物的生長。同時，土壤中的石油隨著土壤中的水分不斷的遷移擴散，導致地下水也遭到污染。

目前污染土壤修復的技術大致可分為三類，即物理方法、化學方法和生物方法。其中前兩類方法修復效果有限，費用高，且容易造成二次污染，而第三類方法則不會產生類似的問題。熱處理法是用于處理石油污染土壤常用的物理法。由于石油污染土壤類型較多，開挖出來后的石油污染土壤含水率也各不相同，存在含水率極高的石油污染土壤，若采用熱處理方法處理該含水率極高的石油污染土壤，則在石油污染土壤去除水分的過程會產生大量的能耗，導致處理成本極高，處理效率較低。而化學法處理極易造成二次污染，生物方法處理只適用于較低濃度石油污染土壤的修復并且修復周期長。

石油污染土壤自然修復過程周期長、效率低，為降低石油土壤污染的危害，發達國家目前已經制定了相關土壤修復計劃，探索有效的修復技術，如何高效安全低成本地修復石油污染土壤已成為環境領域的重要課題之一。

與其他修復技術相比，微生物燃料電池(microbial?fuel?cells，MFCs)是一種利用產電微生物將化學能直接轉化為電能的技術，其在運行期間不消耗外接能量且無二次污染，在產電、污染土壤修復、溫室氣體減排和污染毒性檢測等方面有巨大的潛力。而目前國內外對MFCs產電性能的研究進展比較緩慢，相對于產電能力，利用其能夠降解有機物的特性進行污染物處理應用則更易實現。MFCs的性能用功率/電流曲線來表征，通過外電路不同的電阻來得到這種曲線。非常高的電阻或者斷路，電壓是最高的，但是電流為零導致功率為零。減少電阻導致電壓降低，然后電流增加導致出現鐘形曲線。當電阻很小時，或細胞在短路時，MFCs提供最大電流，因為沒有電壓使得功率減少到零。在能源產生方面，MFCs最佳的功率點是在功率最大的那個點。而在優化污染物治理的目的，最優運行點是在短路時，短路的MFC提供最大的電流，這意味著保證了有機物最高的氧化率。微生物電化學呼吸器(microbial?electrochemical?snorkel，MES)是一種短路的新型MFCs。MES不能提供電流，而是將降解有機污染物產生的電流原位利用于污染物的優化處理當中，能最大化的氧化有機物，系統不需要含有膜或任何其他類型的隔板。MES在處理污染物期間不產生二次污染，也不會有惡臭產生，是一種清潔能源技術，也是一種修復污染物的綠色技術。因此將MES應用于修復石油污染污染土壤中，能夠加速修復處理過程，提高修復效果。

但目前尚未見有利用微生物電化學呼吸器與石油污染土壤厭氧反應系統和石油污染土壤好氧反應系統相結合以進行強化修復石油污染土壤的相關報導。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種微生物電化學呼吸器強化修復石油污染土壤的方法和系統，該系統能同時處理不同含水率的石油污染土壤，并且能充分利用通風過程中微生物沒利用完的氧氣有效降低能耗，不產生二次污染，綠色清潔，可持續。