[發明專利]一種追溯人工回灌過程中含水層微生物堵塞優勢菌種來源的方法

有效

• 申請號: 202110384582.8
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113122619B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 夏璐;游海池;劉金慧;吳文禮;高宗軍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;C12Q1/04;G01N15/08
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 邵朋程

本發明公開一種追溯人工回灌過程中含水層微生物堵塞優勢菌種來源的方法，包括以下步驟：將滅菌后的石英砂裝填到有機玻璃柱內；分別從回灌井和河水中采集水樣，并配制滅菌營養液；通過人工回灌模擬裝置來模擬不同的回灌方式進行回灌；記錄回灌時的出水體積和各測壓管水頭，進而計算飽和滲透系數，通過相對飽和滲透系數的變化反映有機玻璃柱的柱體內介質的堵塞情況；并對水樣一、水樣三和回灌試驗后采集的砂樣進行微生物學分析；通過對比不同回灌方式下含水層介質的飽和滲透系數和微生物群落特征，對堵塞過程中的優勢菌進行溯源。本發明可為提高人工回灌含水層效率和防治含水層堵塞提供科學參考。

技術領域

本發明屬于地下水環境保護領域，尤其涉及一種追溯地下水人工回灌過程中含水層微生物堵塞優勢菌種來源的方法。

背景技術

地下水人工回灌不僅可以有效解決地下水資源過度開采引起的諸多環境問題，同時也是實現水資源的地表和地下聯合調度，優化水資源配置，提高水資源綜合利用率的必經之路。然而，大量工程實踐表明，由于回灌水和地層水水質不匹配，引發回灌效率降低甚至回灌井嚴重堵塞。按照堵塞成因，可將含水層堵塞分為物理堵塞、化學堵塞和微生物堵塞。其中，微生物堵塞一旦形成，含水層滲透性很難恢復，且極易與物理、化學堵塞形成復合效應，加快含水層堵塞速率。人工回灌涉及到地表水和地下水的聯合調度，而不同水源中微生物群落特征差異較大。目前，針對人工回灌過程中導致含水層堵塞的菌種來源問題的研究不夠深入。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提出一種追溯人工回灌過程中含水層微生物堵塞優勢菌種來源的方法。

本發明所采用的技術解決方案是：

一種追溯人工回灌過程中含水層微生物堵塞優勢菌種來源的方法，其采用人工回灌模擬裝置，該裝置包括有機玻璃柱，有機玻璃柱的頂部進口通過進水管與進水槽連通，在進水管上設置有定水頭裝置，有機玻璃柱的底部出口通過出水管與出水槽連通，在有機玻璃柱的一側上部設置有溢流口，在有機玻璃柱的另一側上下間隔連接有測壓管，在測壓管的末端處設置有測壓板；

該方法包括以下步驟：

(1)將滅菌后的石英砂裝填到有機玻璃柱內；

(2)從回灌井中抽取兩份地下水水樣，一份水樣用于地下水微生物測序，記為水樣一，另一份水樣用于回罐模擬，記為水樣二；并從河水中采集兩份河水水樣，一份水樣用于河水微生物測序，記為水樣三，另一份水樣用于回罐模擬，記為水樣四；

(3)在實驗室配制滅菌營養液；

(4)將步驟(2)中的水樣二和水樣四，以及步驟(3)中的滅菌營養液作為回灌液，通過人工回灌模擬裝置來模擬不同的回灌方式進行回灌；

進水槽中的回灌液經定水頭裝置由有機玻璃柱的頂部進口進入，流經有機玻璃柱，從有機玻璃柱的底部出口排出；每隔一段時間，記錄人工回灌模擬裝置的出水體積和各測壓管水頭，進而計算飽和滲透系數，通過相對飽和滲透系數的變化反映有機玻璃柱的柱體內介質的堵塞情況；

(5)對水樣一、水樣三和回灌試驗后采集的砂樣進行微生物學分析；

(6)通過對比不同回灌方式下含水層介質的飽和滲透系數和微生物群落特征，對堵塞過程中的優勢菌進行溯源。

優選的，所述有機玻璃柱高20cm，內徑5cm；溢流口設置在有機玻璃柱的柱體左側距離頂部2cm處，有機玻璃柱的柱體右側距離頂部4、6、8、10和20cm處分別設置與測壓管相連通的端口；有機玻璃柱的有效填充高度為16cm；所述定水頭裝置為蠕動泵。

優選的，步驟(1)中：所述石英砂的粒徑為0.5mm，石英砂的滅菌過程為在120-130℃的烘箱中滅菌6-8h，石英砂作為模擬裝置含水介質以等厚度濕式裝填到有機玻璃柱內。