專利名稱：原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種修復受污染地下水，尤其是原位修復受污染地下水污染的生物可滲透反應墻裝填介質及其制備方法。
背景技術：
可滲透反應墻技術是上個世紀90年代發(fā)展起來的一項新興地下水污染治理技術，具有投資少、擾動小、對污染物可以長期治理等優(yōu)點，近年來得到迅速發(fā)展。生物可滲透反應墻是指在污染源的下游修建可滲透反應墻，并設置電子受體和營養(yǎng)物供給系統(tǒng)，激活土著微生物或在反應區(qū)中接種目標污染物的優(yōu)勢降解菌，形成的具有生物活性的反應墻。當污染地下水流經反應墻時，地下水中的污染物會被反應墻中的微生物所降解。
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對生物可滲透反應墻的研究主要集中在發(fā)達國家，而我國的研究僅處于起步階段。生物可滲透反應墻中多采用植物碎屑、石英砂、草炭土、活性炭、土壌等天然材料作為裝填介質，微生物的投加方式多為一次性投加降解菌或一次性吸附固定優(yōu)勢降解菌，菌體易于流失，抗沖擊能力差，不利于長期修復。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供ー種原位修復受污染地下水的生物可滲透反應墻裝填介質；本發(fā)明的另ー目的是提供ー種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的制備方法；本發(fā)明的再一目的是提供ー種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的應用。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的(I)裝填介質的制備原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質，是以聚こ烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚こ烯醇凝膠化的交聯劑，以草炭土作為磷酸化聚こ烯醇的添加剤。原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的制備方法，包括以下順序和步驟a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標污染物的優(yōu)勢降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25 mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應24h制成裝填介質；e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。
草炭土粒徑為0. 18-0. 83mm, PVA溶液的濃度為10% (m/v)。(2)裝填介質的應用
根據可滲透反應墻的滲透系數要求，裝填介質成品與0. 25mm-5mm粒徑的沙子混合，裝填介質成品砂子=I : 0-4v/v。有益效果該裝填介質能穩(wěn)定地向水中釋放C源和P源，不需為可滲透反應墻設置營養(yǎng)物供給系統(tǒng)。305g該裝填介質，在水流速為14. 19cm/d、溫度為12°C的條件下，COD釋放量為85-200mg/L, H2P04_釋放量漸趨近于2mg/L,如圖2、圖3所示。可根據污染場地的實際情況，包埋目標污染物的優(yōu)勢降解菌，將裝填介質成品與不同粒徑的砂子按照不同比例混合，從而調整C源、P源的釋放量及可滲透反應墻的滲透系數，制成滿足污染場地實際需要的可滲透反應墻的。 生物可滲透反應墻裝填介質是質將目標污染物的優(yōu)勢降解菌包埋固定在其內，避免優(yōu)勢降解菌的流失，提高其抗沖擊能力；同時為優(yōu)勢降解菌的代謝繁殖提供營養(yǎng)物質，從而，在建造生物可滲透反應墻時不必另設營養(yǎng)物質供給系統(tǒng)。


圖I是原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質實驗裝置結構圖。圖2是裝填介質成品釋放C源情況圖。圖3是裝填介質成品釋放P源情況圖。圖4是按裝填介質成品的體積比為100%的比例裝填的可滲透反應墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。圖5是按裝填介質成品的體積比為100%的比例裝填的可滲透反應墻出水全掃描圖。圖6是按裝填介質成品的體積比為50%的比例裝填的可滲透反應墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。圖7是采用注入發(fā)投加目標污染物優(yōu)勢降解菌、以砂子為介質裝填的可滲透反應墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例作進ー步的詳細說明原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的制備方法，包括以下順序和步驟a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標污染物的優(yōu)勢降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應24h制成裝填介質；e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。草炭土粒徑為0. 18-0. 83mm, PVA溶液的濃度為10% m/v。
根據可滲透反應墻的滲透系數要求，裝填介質成品與0. 25mm-5mm粒徑的沙子混合，裝填介質成品砂子=I : 0-4v/v。實施例I以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應墻裝填介質原位修復對象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；
d、于30°C反應24h制成裝填介質；e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。根據可滲透反應墻的滲透系數為101. 88m/d,以裝填介質成品為介質裝填可滲透反應墻，修復阿特拉津污染地下水。從圖3可以看出，l-5d，水流速為4. 39-7. 64cm/d,阿特拉津去除率達到95 %以上；6-9d，水流速為11. 19-14. 56cm/d，阿特拉津去除率達到90%以上；10_13d，地下水流為17cm/d左右，阿特拉津去除率在96%以上；14-22d，水流速增加到17. 15-23. 44cm/d,阿特拉津去除率在90%以上；23-30d，流速由23. 44cm/d逐漸增加到30. 96cm/d,阿特拉津去除率降到75%，但在第30d吋，由于微生物的生長繁殖，即達到了 90%。出水全掃描結果如圖5和表I所示，在可滲透反應墻出水中僅檢測到西瑪津、阿特拉津和撲滅津，這三種物質均來源于實驗中所用的エ業(yè)級阿特拉津，未檢測到裝填介質向水中釋放其它有機物質，因此，該裝填介質應用于地下水污染原位修復時不會造成二次污染。表I可滲透反應墻出水有機物全掃描檢出物質
—叩配度
保留時間名稱分子式結構式
/%
17.8 兩瑪津 C7H12ClN5fI,、丨9、
c人八へ
H ^3
Cl
17.97 阿特拉津 CsHi4ClN5 CHi_文 AH—ア 99
HlCy\
CH3
18 05 撲滅津 C9H16CIN5I iHs95
H3C,'人、へ人實施例2
以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應墻裝填介質原位修復對象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應24h制成裝填介質；e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。根據可滲透反應墻的滲透系數為89. 92m/d,將裝填介質成品與0. 4_2mm粒徑的砂 子按體積I : I的比例混合，裝填到可滲透反應墻中，修復阿特拉津污染地下水。由圖6可看出，第1-3天，水流速為28. 64-28. 82cm/d,由于草炭土和PVA的吸附作用，出水中阿特拉津去除率即達到85%以上；第4-16天，水流速為4. 49-14. 52cm/d,出水中阿特拉津去除率在80% -90%之間；第17-28天，水流速由15. 27cm/d逐漸增加到25. 99cm/d，穩(wěn)定運行后，出水中阿特拉津去除率達到80%以上。實施例3以受除草劑阿特拉津污染的地下水為生物可滲透反應墻裝填介質原位修復對象，a、按體積比草炭土 PVA = 40 : 60 (v/v)制成混合物；b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的阿特拉津降解菌-Pseudomonas W4,混勻后倒入大容器，使其厚度為5_ ；C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/LNaH2PO4 和 I. 25mol/L Na2HPO4 ；d、于30°C反應24h制成裝填介質；e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。根據可滲透反應墻的滲透系數為82. 74m/d,將裝填介質與0. 4-2. Omm粒徑的砂子按體積I : 4的比例混合，裝填到可滲透反應墻中，修復阿特拉津污染地下水。圖7是采用注入發(fā)投加目標污染物優(yōu)勢降解菌、以砂子為介質裝填的可滲透反應墻中水流速及出水中阿特拉津濃度變化圖。從圖7可以看出，第1-2天，水流速為18. 59cm/d，第I天，出水中未檢出阿特拉津，第2天，出水中阿特拉津去除率降至28. 54% ;第3-11天，水流速為3. 73-16.91cm/d，出水中阿特拉津去除率為5. 36-21.91% ;12_18d，水流速為19. 86-28. 28cm/d,出水中阿特拉津去除率小于5%。由此可見，由于菌體的流失及營養(yǎng)物質的缺乏，以砂子為裝填介質的可滲透反應墻修復阿特拉津污染地下水的效果差。而本發(fā)明所提供的裝填介質，在不設置營養(yǎng)物質供給系統(tǒng)的情況下，能夠長期穩(wěn)定的修復阿特拉津污染地下水。
權利要求
1.ー種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質，其特征在于是以聚こ烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚こ烯醇凝膠化的交聯劑，以草炭土作為磷酸化聚こ烯醇的添加剤。
2.ー種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的制備方法，其特征在于，包括以下順序和步驟 a、按體積比草炭土 PVA = 40 60v/v制成混合物； b、按IL該混合物中加入Ig離心收集的目標污染物的優(yōu)勢降解菌，混勻后倒入大容器，使其厚度為5mm ； C、然后在其上覆蓋ー層5mm厚的磷酸鹽溶液，該磷酸鹽溶液中含有I. 25mol/L NaH2PO4和 I. 25mol/L Na2HPO4 ； d、于30°C反應24h制成裝填介質； e、將制得的裝填介質切成5mmX5mm的小塊即為裝填介質成品。
3.按照權利要求2所述的原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的制備方法，其特征在于草炭土粒徑為O. 18-0. 83mm, PVA溶液濃度為10% m/v。
4.ー種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質的應用，其特征在于根據可滲透反應墻的滲透系數要求，裝填介質成品與O. 25mm-5mm粒徑的沙子混合,裝填介質成品砂子=I : 0-4v/vo
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原位修復地下水的生物可滲透反應墻裝填介質及制備方法。是以聚乙烯醇作為包埋固定化優(yōu)勢降解菌的載體，以磷酸鹽作為聚乙烯醇凝膠化的交聯劑，以草炭土作為磷酸化聚乙烯醇的添加劑。根據可滲透反應墻的滲透系數要求，裝填介質成品與不同粒徑的沙子混合后裝填到反應墻中。該生物可滲透反應墻裝填介質將目標污染物的優(yōu)勢降解菌包埋固定在其內，避免優(yōu)勢降解菌的流失，提高其抗沖擊能力；同時為優(yōu)勢降解菌的代謝繁殖提供營養(yǎng)物質，從而，在建造生物可滲透反應墻時不必另設營養(yǎng)物質供給系統(tǒng)。
文檔編號C02F3/00GK102701642SQ201210022650
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權日2012年2月1日
發(fā)明者劉娜, 張?zhí)m英, 朱博麟, 畢海濤 申請人:吉林大學