基本信息
- 项目名称：
- 新型生物反应墙构建及修复地下水中石油烃污染物
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为有效修复地下水中溶解态石油烃污染物，在研究填充介质配比基础上，分别利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂和泥炭-粗砂构建了泥炭生物和非生物反应墙，考察了反应墙对地下水中BTEX、PAHs的修复效果。研究表明：生物反应墙对BTEX、PAHs修复效果良好，去除率分别为83.6%-97.83%、97.48%-99.85%，污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解。
- 详细介绍：
- 为有效修复地下水中溶解态石油烃污染物，在研究填充介质配比基础上，分别利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂和泥炭-粗砂构建了泥炭生物和非生物反应墙，考察了反应墙对地下水中BTEX、PAHs的修复效果。结果表明：泥炭与粗砂最适体积比为20：80，此时墙体渗透系数为1.17×10-4 m/s，有效空隙率为7.5%；非生物反应墙对BTEX去除率为32.63%-79.15%，吸附寿命为50-55d，吸附能力大小为二甲苯>乙苯≈甲苯>苯，出水萘、α-甲基萘、β-甲基萘和菲浓度均低于2.85μg/L；生物反应墙对BTEX、PAHs修复效果良好，去除率分别为83.6%-97.83%、97.48%-99.85%，微生物降解作用明显，BTEX降解率为75.66%-90.16%。研究表明：泥炭生物反应墙内污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解，泥炭对石油烃特别是多环芳烃具有很强的吸附能力，生物降解能有效延长泥炭对污染物的吸附寿命。研究表明：泥炭生物反应墙内污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解，泥炭对石油烃特别是多环芳烃具有很强的吸附能力，生物降解能有效延长泥炭对污染物的吸附寿命。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：针对国内石油化工区的石油烃污染地下水问题，研制出能够有效修复污染地下水的新型可渗透生物反应墙，研究旨在为我国石油烃污染地下水的治理提供新技术。 思路：在查阅资料和前期试验基础上，将具有低温降解石油烃功能的微生物菌群固定于泥炭介质上；同时根据实际污染场地要求，研究泥炭/粗砂的配比，确定合适的渗透速度、空隙度；最后构建新型生物反应墙，并进行室内模拟，考察反应墙对地下水中石油烃的修复效果。
科学性、先进性及独特之处
- 1．首次利用已固定化石油烃降解微生物的泥炭作为填充介质构建可渗透生物反应墙修复石油烃污染地下水。2．该新型生物反应墙能够在10℃低温下，有效修复地下水中的苯系物、多环芳烃，这对我国石油化工区、油田区域污染地下水的修复具有重要实际应用价值。3． 新型生物反应墙中的泥炭介质在运行过程中能有效吸附地下水中的石油烃污染物，且能够为石油烃降解微生物提供营养；这为泥炭资源在地下水环境中的环保利用提供了新思路。
应用价值和现实意义
- 1．新型生物反应墙的成功构建与运行，对解决国内石油烃污染地下水问题具有重要实际应用价值和现实意义。 2． 泥炭介质在生物反应墙中的成功应用，可为国内泥炭资源环保利用提供了新途径。 3． 新型生物反应墙中添加的功能微生物，能够在10℃低温下对地下水中石油烃进行有效降解，这对于提高实际地下水环境中污染物的生物修复效率具有重要现实意义，对于其他有机物污染地下水的生物修复提供了新借鉴。
学术论文摘要
- 为有效修复地下水中溶解态石油烃污染物，利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂构建了新型生物反应墙，考察了反应墙对地下水中BTEX、PAHs的修复效果。结果表明：泥炭与粗砂最适体积比为20：80，此时墙体渗透系数为1.17×10-4 m/s，有效空隙率为7.5%；生物反应墙对BTEX、PAHs修复效果良好，去除率分别为83.6%-97.83%、97.48%-99.85%，微生物降解作用明显，BTEX降解率为75.66%-90.16%。研究表明：泥炭生物反应墙内污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解，泥炭对石油烃特别是多环芳烃具有很强的吸附能力，生物降解能有效延长泥炭对污染物的吸附寿命。
获奖情况
- 1.发明专利：泥炭作为添加介质用于石油烃污染地下水的原位修复方法.申请号：200910217811.6 2.发明专利：一株低温降解多环芳烃菌株及其在石油烃污染场地地下水生物修复中的应用.请号：201110003125.6 3.《泥炭生物反应墙构建及修复地下水中石油烃》，被“土木建筑与环境工程”接受（EI刊源） 4.《新型生物反应墙原位修复石油烃污染地下水》，被“重庆大学学报”接受（EI刊源）
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 罗兰. 我国地下水污染现状与防治对策研究[J]. 中国地质大学学报(社会科学版). [2]Seo Y, Bishop P L. The monitoring of biofilm formation in a mulch biowall barrier and its effect on performance [J]. Chemosphere. [3] He L, Huang G H, Zeng G M, et al. An integrated simulation, inference, and optimization method for identifying groundwater remediation strategies at petroleum contaminated aquifers in western Canada [J]. Water Research.
同类课题研究水平概述
- 随着国民经济对石油工业依赖程度的日趋增加，在石油开采、储存、运输、加工及制品使用等过程中，频繁出现石油烃污染地下水事件，部分地下水源亦受到影响。因溶解能力不同，芳香烃往往是石油烃在地下水中的主要存在形式，而此类物质又具有或可疑“致癌，致畸，致突变”效应，因此有必要对其进行有效的控制与治理。 在众多USEPA推荐的石油烃污染地下水修复方法中，可渗透反应屏障（PRB）技术因修复费用相对节省、对周围环境扰动少等优点，被广泛应用于国外污染场地；因反应介质不同，PRB已发展成不同的吸附和生物式反应墙。沸石、活性炭、共代谢物质、释氧化物常用作PRB反应介质，但近年来，价格相对低廉的土壤有机材料和有机覆盖物常用于生物滞留系统中，来提高反应屏障的修复效率。 泥炭是一种含有不同分解度有机物的复杂土壤材料，主要含有木质素、纤维素、半-纤维素、腐植酸、溶解性醚醇、丙酸盐和含氮化合物等，因廉价、容易获得、生态安全被认为是一种处理污染水的有效材料。前期测试表明泥炭可有效吸附苯、甲苯、乙苯、五氯酚等疏水性污染物，其含有的丰富碳、氮源可为微生物代谢生长供给营养。此外，许多芳香烃（BTEX、PAHs）可以在地下环境中被降解成二氧化碳和水等无害物质，以上为泥炭联合低温石油烃降解微生物进行原位生物强化修复地下水中石油烃污染物提供了新思路。 为此，研究者设计了好氧生物可渗透模拟系统，并在研究填充介质配比基础上，分别利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂和泥炭-粗砂构建泥炭生物和非生物式反应墙，考察反应墙对地下水中石油烃BTEX、PAHs的修复效果，并探讨泥炭和微生物的修复作用，力求建立一种行之有效的石油烃污染地下水修复方法，旨为项目后期工程化提供技术支持。
