專利名稱：一種新型電動注入微生物工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用電動修復(fù)技術(shù)對有機(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，有毒、有害的有機(jī)化合物在環(huán)境中不斷積累，到一定時間或一定條件下有可能給整個生態(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，一直備受學(xué)術(shù)界的青睞。但是，微生物修復(fù)技術(shù)存在著一些難以克服的障礙，主要表現(xiàn)為目標(biāo)污染物、 特效微生物在土壤中活動性低下，無論從宏觀上還是從微觀上都不能充分接觸，因此在某些場合下，特別是修復(fù)工程的后期，污染物降解效率低下。而且，在現(xiàn)場生物修復(fù)工程過程中，如果沒有適合的微生物來降解有機(jī)污染，也會降低微生物現(xiàn)場修復(fù)效率，因此，如何有效的為修復(fù)場址提供高效降解微生物并促使其遷移，并增加與目標(biāo)污染物的接觸是有機(jī)污染場址生物修復(fù)中的一個關(guān)鍵環(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)域的地下水至地表，進(jìn)行生物處理后，再注入土壤中，以再循環(huán)的方式改良土壤。但是，該方法只適用于滲透性好的不飽和土壤的生物修復(fù)，而且微生物遷移速率比較慢，利用率低。因此，怎樣將微生物成功的引入反應(yīng)區(qū)域并使其在土壤中遷移，并增加與污染物的接觸就成為了成功的原位生物修復(fù)的主要瓶頸之一。電動修復(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)點在于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)時間短；對土壤性質(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)在實驗室內(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)一項重要新興技術(shù)。將電動修復(fù)應(yīng)用到原位生物修復(fù)的過程中，可以解決一些制約微生物修復(fù)效率的瓶頸問題，如，土壤中目標(biāo)污染物生物有效性低，以及不能將特效微生物有效引入、利用率低等問題。因為電場不僅可以促進(jìn)目標(biāo)污染物在土壤中的流動，還可以幫助微生物運輸?shù)轿廴军c位，克服了單獨微生物修復(fù)技術(shù)中，污染物與微生物不能充分接觸，或結(jié)合態(tài)污染物生物有效性低下的問題。因此，電動注入技術(shù)，可以有效節(jié)省特效微生物，降低修復(fù)的成本，提高目標(biāo)污染物的生物有效性。2010年，孫紅文等將枯草芽孢桿菌和白腐真菌通過電動裝置注入菲污染的潮土中，通過研究兩種微生物在潮土中的遷移情況，將兩種微生物成功引入反應(yīng)微生物修復(fù)區(qū)域，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)污染物污染場址引入微生物及微生物利用率低下的問題，提供一種應(yīng)用電動注入微生物工藝的運行模式和參數(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)主要有以下幾個方面(1)設(shè)計并制作符合本發(fā)明目的的電動裝置；(2)裝置安裝好后進(jìn)行電動注入枯草芽孢桿菌試驗，采用單向電極運行方式，試驗的電壓梯度為lV/cm，電解液為枯草芽孢桿菌菌懸液^父^^^“??！^，其？?。?？^，調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，循環(huán)電解液流速為800ml/h。取電動裝置中從陽極到陰極均勻分布的5個土樣測定其枯草芽孢桿菌的遷移分布，研究細(xì)菌在此電動裝置和參數(shù)下電動注入的效果(3)電動注入白腐真菌試驗，用單向電極運行方式，試驗的電壓梯度為lV/cm，電動裝置填充土為菲污染的潮土，電解液為白腐真菌菌懸液(3. OX 108CFU/ml)，其pH值為 7. 3，循環(huán)電解液的流速為800ml/h，取電動裝置中從陽極到陰極均勻分布的5個土樣測定其白腐真菌的遷移分布，研究真菌在此電動裝置和參數(shù)下電動注入的效果。


圖1為電動裝置運行示意圖；圖2為枯草芽孢桿菌在土壤中的遷移變化示意圖；圖3為白腐真菌在土壤中的遷移變化示意具體實施例方式為了對本發(fā)明有明確的理解?，F(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。第一步自行設(shè)計并制作電動裝置參照國內(nèi)外相關(guān)研究，根據(jù)發(fā)明過程中具體的實驗要求并結(jié)合預(yù)備實驗的結(jié)論， 自行設(shè)計實驗所需的電動裝置，并進(jìn)行加工制造。第二步電動注入枯草芽孢桿菌安裝制作的電動裝置并進(jìn)行試驗，電動裝置填充土為菲污染的潮土，采用單向電極運行方式，試驗的電壓梯度為lV/cm，電解液為枯草芽孢桿菌菌懸液(2.8X108CFU/ml)， 其PH為7. 3，調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，循環(huán)電解液流速為800ml/h。試驗結(jié)果表明，當(dāng)試驗在運行16h后，在距陽極IOcm處可以檢測出枯草芽孢桿菌，并由圖2可以看出，此時枯草芽孢桿菌存在于潮土的各處，試驗運行36h后，潮土中各處所含細(xì)菌量大體相同約為1. IXlO8CFU/ go其中，根據(jù)試驗結(jié)果推算枯草芽孢桿菌向陽極遷移的速率大約為13. 5cm/d ；向陰極遷移的速率大約為7. 5cm/d。第三步電動注入白腐真菌采用單向電極運行方式，試驗的電壓梯度為lV/cm，電動裝置填充土為菲污染的潮土，電解液為白腐真菌菌懸液(3. 0X 108CFU/ml)，其pH值為7. 3，循環(huán)電解液的流速為 800ml/h，取在電動裝置中陽極到陰極均勻分布的5個土樣，測定白腐真菌土壤中的分布，試驗運行36h，每4h取1次樣。根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在試驗運行12h后，在距陽極IOcm處可以檢測出白腐真菌，并由圖3可以看出，此時白腐真菌存在于潮土的各處。試驗運行 36h后，靠近兩極處潮土中菌含量約為1.25X 108CFU/g，在距陽極IOcm處土壤的含菌量為 1.0X108CFU/g。其中，根據(jù)試驗結(jié)果推算白腐真菌向陽極運動的速率大約為18cm/d;向陰極遷移的速率大約為9cm/d。

電動注入枯草芽孢桿菌和白腐真菌試驗結(jié)果表明，采用本電動裝置在進(jìn)行電動注入微生物時，在此試驗參數(shù)運行下，能夠很好將微生物快速且均勻分布到土壤中，并實現(xiàn)了將微生物有效引入到待修復(fù)區(qū)域的目標(biāo)，有助于提高微生物與目標(biāo)污染物接觸，有效提高生物修復(fù)的效率。
權(quán)利要求
1.一種電動注入微生物工藝，此工藝的特征主要包括在電動注入微生物過程中電解液的使用方式、電極的運行方式，以及一些試驗參數(shù)，如電壓梯度、循環(huán)電解液流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在電動注入微生物過程中，其特征在于(1)兩極電解液混合循環(huán)使用，避免了兩極電解液流速的微弱差異引起長期運行過程中兩個電極區(qū)域產(chǎn)生很大差異的問題，以及土壤PH易發(fā)生酸堿變化的問題。(2)將微生物以菌懸液的形式作為電解液從電動裝置兩端注入。(3)采用單向電極運行，在電壓梯度為lV/cm，循環(huán)電解液的流速為800ml/h時，將枯草芽孢桿菌和白腐真菌注入土壤中，能使微生物很快的遷移并均勻分布于電動裝置的土壤中，將微生物成功引入到待修復(fù)的區(qū)域提高微生物與目標(biāo)污染物接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型電動注入微生物工藝，將微生物成功的引入反應(yīng)區(qū)域并增加其在土壤中與污染物的接觸，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)了電動修復(fù)和原位生物修復(fù)的研究。本工藝是采用單向電極運行方式，電壓梯度為1V/cm，電解液為菌懸液，pH值為7.3，循環(huán)電解液的流速為800ml/h進(jìn)行電動注入試驗。試驗結(jié)果表明這種新型電動注入微生物工藝能夠很好將微生物引入到待修復(fù)的區(qū)域并能提高微生物與目標(biāo)污染物接觸，克服了單獨微生物修復(fù)技術(shù)中，污染物與微生物不能充分接觸，或結(jié)合態(tài)污染物生物有效性低下的問題，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，有效提高生物修復(fù)的效率。
文檔編號B09C1/00GK102218443SQ201010149559
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者劉海濱, 孫紅文, 王翠蘋, 許偉 申請人:南開大學(xué)