專利名稱：一種新型電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)有機(jī)物污染土壤進(jìn) 行生物修復(fù)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土壤是人類賴以生存、發(fā)展的根本，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土壤污染 大致可分為重金屬污染、農(nóng)藥和有機(jī)物污染、放射性污染、病原菌污染等多種類型。其中， 土壤的有機(jī)污染作為影響土壤環(huán)境的主要污染物已成為國際上關(guān)注的熱點(diǎn)，有毒、有害的 有機(jī)化合物在環(huán)境中不斷積累，到一定時(shí)間或一定條件下有可能給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來災(zāi)難 性的后果。與傳統(tǒng)的物理化學(xué)修復(fù)污染土壤方法相比，微生物修復(fù)技術(shù)由于具有環(huán)境友好， 成本低，以及可以使有機(jī)污染物礦化為水和二氧化碳，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，一直備受學(xué) 術(shù)界的青睞。微生物降解有六個(gè)基本要素能源，碳源，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，電子受體，適合的微生物 以及適宜的環(huán)境條件。在現(xiàn)場(chǎng)微生物修復(fù)過程中，由于這些要素不能有效滿足，導(dǎo)致在某些 場(chǎng)合下，特別是修復(fù)工程的后期，污染物降解效率低下，因此限制微生物現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)效率的一 個(gè)重要限制因素就是不能活性微生物提供最佳條件，其中最主要是不能給微生物提供足夠 的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，向修復(fù)場(chǎng)址均勻提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是有機(jī)污染場(chǎng)址生物修復(fù)中的一個(gè)重要 環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的引入方法通過用泵抽提流經(jīng)反應(yīng)區(qū)域的地下水，從而使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在水力梯度 作用下進(jìn)入反應(yīng)區(qū)域，這種方法存在一些問題，首先費(fèi)用較高，其次水力作用不足可能會(huì)導(dǎo) 致某處富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而使微生物大量生長(zhǎng)，形成生物垢，而生物垢會(huì)阻塞流路而降低傳導(dǎo) 率，從而不利于體系的運(yùn)行，位于其他區(qū)域的污染物不能得到有效降解。因此，怎樣將營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)均勻的引入反應(yīng)區(qū)域成為了成功的原位生物修復(fù)的主要瓶頸之一。電動(dòng)修復(fù)(electrokinetic remediation)是近10年發(fā)展起來的新型原位修復(fù)技 術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于特別適用于低滲透性土壤(由于水力傳導(dǎo)性問題，其它傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用受 到限制)的修復(fù)；比起其它的傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)成本要少的多；修復(fù)時(shí)間短；對(duì)土壤性質(zhì)和生態(tài) 破壞較小，被稱為綠色修復(fù)技術(shù)。因此，該方法一經(jīng)提出，就引起廣泛關(guān)注，作為重金屬和有 機(jī)污染物污染土壤的修復(fù)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)被研究開發(fā)，顯示出良好的應(yīng)用前景，成為土壤 修復(fù)一項(xiàng)重要新興技術(shù)。將電動(dòng)修復(fù)應(yīng)用到原位生物修復(fù)的過程中，與傳統(tǒng)的引入方法相 比不僅能降低修復(fù)費(fèi)用，而且還能避免產(chǎn)生在引入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過程中形成生物垢及降低傳導(dǎo) 率等問題。但是，在電動(dòng)修復(fù)過程中也存在一些問題在電動(dòng)修復(fù)過程中土壤的PH易發(fā)生 劇烈變化，形成酸性遷移帶和堿性遷移帶，影響微生物的活性；地下污染區(qū)往往缺乏微生物 代謝活動(dòng)需要氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物，電動(dòng)技術(shù)可以為生物修復(fù)輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是其在土壤污 染區(qū)的輸送分布并不均勻，影響生物修復(fù)的效果。2009年，孫紅文等首次將電極切換和倆極電解液混合循環(huán)在電動(dòng)修復(fù)中聯(lián)合運(yùn) 用，基本解決了電動(dòng)修復(fù)過程中土壤PH易發(fā)生酸堿變化和原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染 場(chǎng)址營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏及不均勻等問題，為原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供有利條件，推進(jìn)了電動(dòng)修復(fù)和原位生物修復(fù)的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染場(chǎng)址營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏及不均勻而 引起修復(fù)效率低下的問題，提供一種新型應(yīng)用電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝的運(yùn)行模式和參數(shù)，為 原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供有利條件，有效提高了生物修復(fù)的效率。本發(fā)明的技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面(1)設(shè)計(jì)并制作符合本發(fā)明目的的電動(dòng)裝置；(2)裝置安裝好后進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)試驗(yàn)的電壓梯度為lV/cm，電解液 為試驗(yàn)用水自來水的自然中性PH(7. 3)，循環(huán)電解液時(shí)的流速為800ml/h時(shí)，能很好的控制 土壤中PH值在7. 0 7. 8之間，基本解決了在電動(dòng)修復(fù)過程中pH易發(fā)生劇烈變化，形成酸 性遷移帶和堿性遷移帶的問題；(3)電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽，測(cè)定電動(dòng)裝置中土壤中營(yíng)養(yǎng)鹽的分布情況，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)鹽的分 布變化確定出電極切換最佳時(shí)間為12h。(4)將試驗(yàn)確定的電極切換時(shí)間和循環(huán)電解液流速等參數(shù)應(yīng)用到電動(dòng)裝置上進(jìn) 行電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽試驗(yàn)，試驗(yàn)的參數(shù)為電壓梯度為lV/cm，電解液為營(yíng)養(yǎng)鹽溶液(含2g/ LNH4N03、KH2P04，pH值為7. ；3)，循環(huán)電解液的流速為800ml/h，電極切換時(shí)間為12h，試驗(yàn)的結(jié) 果表明在此條件下能很好的解決了電動(dòng)修復(fù)中PH易變化和注入營(yíng)養(yǎng)鹽分布不均勻問題， 能有效提高生物修復(fù)的效率。


圖1為電動(dòng)裝置運(yùn)行示意圖；圖2為銨根離子遷移分布圖；圖3為硝酸根遷移分布圖；圖4為pH值變化示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明有明確的理解?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。第一步自行設(shè)計(jì)并制作電動(dòng)裝置參照國內(nèi)外相關(guān)研究，根據(jù)發(fā)明過程中具體的實(shí)驗(yàn)要求和預(yù)備實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，自行 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所需的電動(dòng)裝置，并進(jìn)行加工制造。第二步確定循環(huán)電解液的流速安裝制作的電動(dòng)裝置并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的電壓梯度為lV/cm，電解液為自來水，其 PH為7. 3，調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，測(cè)定電動(dòng)裝置中土壤的pH變換。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)循環(huán)電解 液的流速為0ml/h，即不循環(huán)時(shí)，電動(dòng)裝置中土樣的pH值變化劇烈，試驗(yàn)運(yùn)行2d后，靠近陽 極的土樣PH值降到3以下，靠近陰極的土樣pH值升高到10以上；而當(dāng)循環(huán)電解液的流速 為800ml/h時(shí)，運(yùn)行2d后，卻能很好的控制電動(dòng)裝置中的土壤pH值在7. O 7. 8之間。第三步確定電極切換的時(shí)間間隔采用單向電極運(yùn)行方式，試驗(yàn)的電壓梯度為lV/cm，電解液為營(yíng)養(yǎng)鹽溶液(含2g/LNH4N03、KH2P04，pH值為7. 3)，循環(huán)電解液的流速為800ml/h，取在電動(dòng)裝置中陽極到陰極均 勻分布的5個(gè)土樣，測(cè)定銨根和硝酸根在裝置土壤中的分布，試驗(yàn)運(yùn)行48h，每他取次樣。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)運(yùn)行1 后，銨根離子從陽極向陰極遷移已越過土壤中間位置， 而硝酸根離子從陰極向陽極遷移已遷移到距陽極1/5處，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移速度和特點(diǎn)選 擇電極切換的時(shí)間為12h。第四步電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽試驗(yàn)這種新型電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝解決了電動(dòng)修復(fù)過程中土壤pH易發(fā)生酸堿變換以 及電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中存在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土壤中分布不均勻等問題，具體試驗(yàn)如下試驗(yàn)采用周期性變換電場(chǎng)方向的運(yùn)行方式，電極切換時(shí)間為12h，電壓梯度為IV/ cm,電解液為營(yíng)養(yǎng)鹽溶液(含2g/LNH4N03、KH2P04，pH值為7.幻，循環(huán)電解液的流速為800ml/ h，取在電動(dòng)裝置中陽極到陰極均勻分布的5個(gè)土樣，測(cè)定銨根和硝酸根在裝置土壤中的分 布以及土樣中PH的變換，試驗(yàn)運(yùn)行48h，每乩取次樣。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，銨根離子在5個(gè)取樣點(diǎn)土樣中的濃度分別為43. 4,58. 8,40. 9、 69. 0,84. 4mg/k,詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖2所示；硝酸根離子在5個(gè)取樣點(diǎn)土樣中的濃度分別為 74. 6,57. 3,41. 7,62. 8,88. 2mg/kg,詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖3所示；5個(gè)取樣點(diǎn)土樣中pH值分別為 7. 5,7. 4,7. 4,7. 4,7. 4，詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖4所示。試驗(yàn)結(jié)果表明電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)在此試驗(yàn)參數(shù)下，能夠很好的控制電動(dòng)裝置土壤 中PH的變化和使?fàn)I養(yǎng)鹽更均勻的分布，為原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供了有利 條件，能有效提高生物修復(fù)的效率。
權(quán)利要求
1.一種新型電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝，此工藝的特征主要包括在電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽過程中電 解液的使用方式、電極的運(yùn)行方式，以及一些試驗(yàn)參數(shù)，如電壓梯度、循環(huán)電解液流速、電極 切換間隔時(shí)間等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽過程中，其特征在于(1)倆極電解液混合循環(huán)使用，避免了兩級(jí)電解液流速的微弱差異，引起長(zhǎng)期運(yùn)行過程 中，兩個(gè)電極區(qū)域產(chǎn)生很大差異的問題，并且保證了電場(chǎng)中的土壤PH均勻，解決了電動(dòng)修 復(fù)過程中土壤PH易發(fā)生酸堿變化的問題。(2)采用間隔變換電極方向的運(yùn)行方式，可以解決電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽分布不均勻問題，為 原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供了有利條件。(3)在電壓梯度為lV/cm，循環(huán)電解液的流速為800ml/h時(shí)，能很好的控制電動(dòng)裝置土 壤中PH的變化。(4)在電壓梯度為lV/cm，電解液為營(yíng)養(yǎng)鹽溶液(含2g/LNH4N03、KH2PO4,pH值為7. 3)， 循環(huán)電解液的流速為800ml/h時(shí)，電極切換間隔時(shí)間為12h，在此條件下能使?fàn)I養(yǎng)鹽在土壤 中能更均勻的分布，為原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供有利條件，有效提高了生物 修復(fù)的效率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝，解決了原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染場(chǎng)址營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏及不均勻而引起修復(fù)效率低下的問題。本工藝是將電極切換和倆極電解液混合循環(huán)在電動(dòng)修復(fù)中聯(lián)合運(yùn)用，當(dāng)電壓梯度為1V/cm，電解液為營(yíng)養(yǎng)鹽溶液(含2g/LNH4NO3、KH2PO4，pH值為7.3)時(shí)，采用周期性變換電場(chǎng)方向的運(yùn)行方式，電極切換時(shí)間為12h，循環(huán)電解液的流速為800ml/h進(jìn)行電動(dòng)注入試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明這種新型電動(dòng)注入營(yíng)養(yǎng)鹽工藝能夠很好的控制電動(dòng)裝置土壤中pH的變化和使?fàn)I養(yǎng)鹽更均勻的分布，解決電動(dòng)修復(fù)過程中土壤pH易發(fā)生酸堿變化和原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染場(chǎng)址營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏及不均勻等問題，為原位生物修復(fù)有機(jī)污染物污染土壤提供了有利條件，能有效提高生物修復(fù)的效率。
文檔編號(hào)B09C1/08GK102049411SQ200910071160
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者孫紅文, 王翠蘋, 許偉, 閆朝霞 申請(qǐng)人:南開大學(xué)