以电动-微生物联合修复石油-重金属复合污染土壤的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于环境防治与治理领域，涉及石油‑重金属复合污染土壤的修复装置，其特征在于：所述装置包括电动修复池结构，微生物修复模块和电极pH监控系统结构，所述电动修复池结构设有土样填充池和位于土样填充池两端的阴电解池和阳电解池，以及还设有通过直流电源相连的阴电极和阳电极，阴电极和阳电极分别插入阴电解池和阳电解池中；阴电解池和阳电解池的上端部外侧设有电解液进口、下端部分外侧设有电解液出口；土样填充池和电解池之间采用能使固液分离的隔层。电解池外侧有电解液进出口，对电解液进行实时的更新和循环。保证微生物的活性和稳定的降解性能；弥补单纯微生物修复技术的不足，且易操作、成本低、修复效率高、不破坏原有自然环境。

Combination of electric and microbiological remediation of petroleum heavy metal compound contaminated soil

The utility model, which belongs to the field of environmental prevention and control, relates to a repair device for a heavy metal compound contaminated soil of petroleum, which is characterized in that the device comprises an electric repair pool structure, a microbial repair module and an electrode pH monitoring system structure, and the electric repair pool is equipped with a soil sample filling pool and a soil sample filling pool two. The negative electrode and positive electrode of the end are also provided with a negative electrode and a positive electrode connected by a DC power supply. The negative electrode and the positive electrode are inserted into the negative electrolysis pool and the positive cell respectively. The upper end of the negative electric pool and the positive cell is equipped with electrolyte inlet, the outer side of the lower end is provided with the electrolyte outlet, and the soil sample filling pool and the anode are provided. Separating the solid from the liquid is used between the electrolytic cells. There is electrolyte inlet and outlet on the outside of the electrolytic cell, and the electrolyte is updated and recycled in real time. Ensure the activity of microorganism and stable degradation performance, make up for the deficiency of simple microorganism repair technology, easy to operate, low cost, high repair efficiency, and do not destroy the original natural environment.

【技术实现步骤摘要】
以电动-微生物联合修复石油-重金属复合污染土壤的装置
本技术属于环境防治与治理领域，涉及石油-重金属复合污染土壤的修复装置，尤其涉及一种以电动-微生物联合修复石油-重金属复合污染土壤的装置。
技术介绍
石油是当今世界的主要能源，随着人类社会经济的繁荣与发展，世界各国对石油的需求也在不断的增加。但技术和管理的缺陷，石油勘探与开采、储运、运输、炼制、加工及其使用的过程中石油及其石油制品的泄漏或溢出会造成严重的环境污染，尤其以石油和重金属造成的复合污染土壤严重，危害了人类的生存环境。土壤重金属污染相比大气污染和水体污染而言，具有长期性、隐蔽性、不可逆性、以及不能完全分解或消逝等特点，并直接与农业生产相关，因此危害严重、治理困难。如何有效地防治和解决土壤石油-重金属复合污染问题越来越受到世界各国的重视以及如何高效安全低成本的修复石油-重金属污染土壤已经成为环境领域的重要课题之一。在修复技术中微生物修复技术具有成本低，不破坏植物生长所需的土壤环境，污染物氧化安全，无二次污染，处理效果好，操作简单等特点，因此一直是近年来生物石油污染修复技术研究的重点。但由于石油污染土壤中的营养严重失调，本土微生物不足，所以，在微生物石油污染土壤的修复过程中存在着污染物降解速率低，土壤修复周期长，多环芳烃类污染物难以降解等缺点。电动技术是20世纪70年代在荷兰和美国首先开展的一项新型土壤修复技术，早期用于重金属污染土壤的修复。也产生了许多关于电动修复的方法和相应装置，也有电动联用技术的实验装置。比如CN201454977U公开了一种点动力吸附复合修复重金属污染土壤的装置，所述装置包括采用石墨制成电极，电极包括阴极和阳极，阴极和阳极分别与直流电源的两端相连，阳极置于阳极取，阴极置于阴极区，由阳极区到阴极区，依次装置防止污染重金属离子扩散的隔板、吸附重金属的多孔材料活性炭、需处理的重金属污染土壤，并采用切换电极的方法防止阴极区域pH的上升和阳极区域pH的下降。CN102896143A公开发表了一种电动表面活性剂联合修复污染土壤的实验装置，所述装置包括主体和洗脱液调节池，其主体上半部分装入未污染的土壤，主体的侧面开有洗脱液出口，主体电极室多孔挡板与主体内侧面间构成两个电极室，两电极分别与直流电源连接。放置在主体上方的洗脱液调节池经阀门注入电极室。此装置保证了表面活性剂投加均一性、解决了洗脱液下渗污染问题。还比如CN1899717B公开了一种点动力和铁可渗透反应格栅联合修复重金属污染土壤的工艺，所述工艺是在土壤两侧安装石墨电极，两电极和待处理土壤间安放铁墙，接通电源，在电场作用下将金属阴离子迁移到阳极附近，而金属阳离子迁移到阴极附近，当重金属穿过铁墙时与之发生反应而得以吸附、还原和沉淀。CN102500610A公开了一种电动力学联合滴灌修复重金属污染土壤方法，该方法是在重金属污染土壤两端安装正负电极，在正负电极与污染土壤间分别放置吸附剂，在吸附剂附近土壤的上方设置滴灌装置，将电解液、缓冲液或络合剂等缓慢滴加到两侧污染土壤中，对电极进行周期性极性阴阳切换，重金属依靠电动迁移作用运动并被吸附剂吸附从而降低其在土壤中的浓度。CN204710408047145U公开了一种重金属污染土壤的淋洗电动联合修复装置，所述装置包括淋洗系统和电动修复系统；所述淋洗系统通过蠕动泵与污染土壤土槽相连通；淋洗液储罐内部设置有搅拌机；淋洗系统中的污染土壤储槽底部通过泥浆泵与电动修复室连通。采用所述装置，先对重金属污染土壤进行化学淋洗，然后对淋洗后土壤进行电修复。如上所述，虽然电动联用修复装置和方法很多，有着好的效果，还是存在着修复成本高、修复单一等技术问题。近年来也开始出现了采用电动-微生物联合修复对石油-重金属复合污染土壤进行修复，电动和微生物结合修复技术是目前新起的技术研究，此方法被认为是目前最具前景的土壤修复技术之一，具有一定的前沿性和创新性，但国内外在电场强化微生物修复的相关研究非常少。而且关于电动修复与微生物修复剂联用的实验装置少见涉及，又因大多数电动实验装置仅设置阳极池和阴极池而不添加电解液，电解池阳极产生的酸性环境不利于微生物的生长和繁殖，阴极的碱性环境导致重金属沉淀，去除率降低，同时又不利于微生物的生长。因此，适合电动-微生物联合修复石油-重金属污染土壤的装置和方法是现在所需要的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供一种以电动-微生物联合修复石油-重金属污染土壤的装置，可以很好的模拟电动-微生物联合技术修复复合污染土壤的情况，保证微生物的活性和稳定的降解性能；弥补单纯微生物修复技术的不足，且易操作、成本低、修复效率高、不破坏原有自然环境。解决以上技术问题的本技术中的一种以电动-微生物联合技术修复石油-重金属污染土壤的装置，其特征在于：所述装置包括电动修复池结构，微生物修复模块和电极pH监控系统结构，所述电动修复池结构设有土样填充池和位于土样填充池两端的阴电解池和阳电解池，以及还设有通过直流电源相连的阴电极和阳电极，阴电极和阳电极分别插入阴电解池和阳电解池中；阴电解池和阳电解池的上端部外侧设有电解液进口、下端部分外侧设有电解液出口；土样填充池和电解池之间采用能使固液分离的隔层。电解池外侧有电解液进出口，对电解液进行实时的更新和循环所述电极pH监控系统结构设有pH实时监控器和电解液更换池，pH实时监控器一端与电解液更换池连接，电解液更换池设有阳极电解液更换池和阴极电解液更换池；还设有进口蠕动泵和出口蠕动泵，蠕动泵一端与电解液进口连接，一端伸入电解液更换池中，出口蠕动泵一端与电解液出口连接，一端伸入电解液更换池中；用pH实时监控器实时显示pH的变化。所述微生物修复模块包括N个位于电动修复池中的微生物修复块。所述电动修复池结构还设有顶盖，位于土样填充池、阴电解池和阳电解池上端，阴电极和阳电极穿过顶盖分别插入阴电解池和阳电解池中。所述顶盖上设有有气孔，气孔数量≥1。顶盖利于温度的保持，其上有气孔，利于微生物的呼吸和气体交换。所述土样填充池分为N个小土壤室,N≥1;若N>1以上，则每个小土壤室之间用膜（11）隔开。所述N=5，膜为无机陶瓷膜，阴电极和阳电极为石墨。使用无机陶瓷膜作隔板用于固液分离。所述微生物修复块比表面积为1000m2/g，孔径大小2-50nm。微生物修复块为微生物修复重金属钝化剂，采用新型环保材料固定微生物，其具有比表面积大，孔隙率高，对石油污染物有很好的吸附作用，同时对重金属又有很好的吸附和钝化作用，使其毒性降低，有利于微生物的吸附和降解。孔隙率高又可以为微生物提供很好的栖息场所，加速微生物的生长，提高复合污染物的降解率。所述微生物修复块制备方法如下：步骤一:将多孔氧化硅加入到含有高效石油降解菌的液体培养基中，培养基为含有无机盐的牛肉膏培养基，成分为牛肉膏15-25%，NaCl0.5-3%，NH4SO40.1-5%，NaH2PO41%，Na2HPO40.5%，pH为7-7.5，多孔氧化硅在液体培养基中质量分数为0.1-1%;步骤二：恒温培养7天，离心、干燥即得负载有高效石油降解菌的微生物修复块。所述多孔氧化硅纳米材料的制备步骤如下：(1)以正硅酸四乙酯（TEOS）为硅源，以十六烷基三甲基溴化铵（CA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以电动‑微生物联合修复石油‑重金属污染土壤的装置，其特征在于：所述装置包括电动修复池结构，微生物修复模块和电极pH监控系统结构，所述电动修复池结构设有土样填充池(15)和位于土样填充池（15）两端的阴电解池（10）和阳电解池（9），以及还设有通过直流电源（1）相连的阴电极（14）和阳电极（13），阴电极（14）和阳电极（13）分别插入阴电解池（10）和阳电解池（9）中；阴电解池（10）和阳电解池（9）的上端部外侧设有电解液进口（7）、下端部分外侧设有电解液出口（8）；所述电极pH监控系统结构设有pH实时监控器（2）和电解液更换池（5），pH实时监控器（2）一端与电解液更换池（5）连接，电解液更换池（5）设有阳极电解液更换池（5‑1）和阴极电解液更换池（5‑2）；还设有进口蠕动泵（3）和出口蠕动泵（4），蠕动泵（3）一端与电解液进口（7）连接，一端伸入电解液更换池（5）中，出口蠕动泵（4）一端与电解液出口（8）连接，一端伸入电解液更换池（5）中；所述微生物修复模块包括N个位于电动修复池中的微生物修复块（6）。

【技术特征摘要】
1.一种以电动-微生物联合修复石油-重金属污染土壤的装置，其特征在于：所述装置包括电动修复池结构，微生物修复模块和电极pH监控系统结构，所述电动修复池结构设有土样填充池(15)和位于土样填充池（15）两端的阴电解池（10）和阳电解池（9），以及还设有通过直流电源（1）相连的阴电极（14）和阳电极（13），阴电极（14）和阳电极（13）分别插入阴电解池（10）和阳电解池（9）中；阴电解池（10）和阳电解池（9）的上端部外侧设有电解液进口（7）、下端部分外侧设有电解液出口（8）；所述电极pH监控系统结构设有pH实时监控器（2）和电解液更换池（5），pH实时监控器（2）一端与电解液更换池（5）连接，电解液更换池（5）设有阳极电解液更换池（5-1）和阴极电解液更换池（5-2）；还设有进口蠕动泵（3）和出口蠕动泵（4），蠕动泵（3）一端与电解液进口（7）连接，一端伸入电解液更换池（5）中，出口蠕动泵（4）一端与电解液出口（8）连接，一端伸入电解液更换池（5）中；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琋，马永松，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川,51