生物通风 法处理土壤石油污染

1、石石油油烃烃污污染染的的生生物物通通风风修修复复组长：吴帝卿组长：吴帝卿组员：李嫚嫚组员：李嫚嫚 贺方路贺方路 熊申祎熊申祎 修复前沿技术修复前沿技术 4修复技术特征修复技术特征 2修复案例修复案例 3修复机理修复机理1石油污染是指石油开采、输、装卸、加工和使用过程 中，由于泄漏和排放石油引起的污染。 输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类。 生物通风技术简介生物通风技术简介v 生物通风生物通风（bioventing） 又称土壤曝气，是基于改变生物降解的环境条件而设计的。它是原位生物

2、修复的一种方式。如图：v 生物通风法处理对象的范围较传统的SVE法，不仅适用于处理小分子石油组分，而且适用于修复原油中重组分对土壤的污染，该技术还可以大大降低抽提过程中尾气的处理成本。 生物通风技术简介生物通风技术简介v 生物通风是利用土壤中的微生物对不饱和区中的有机物进行生物降解，而在毛细管区和保护区的土壤不受影响。可采用向不饱和区注入空气（或氧气）、添加营养物（氮和磷酸盐）和接种特异工程菌等措施来提高生物通风过程中微生物的降解能力，空气的注入可以采用注射井或抽提井，采用抽提井的生物通风技术如下图所示：微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快。微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样。微生物繁殖

3、快，易变异，适应性强。能合成降解酶，体内具有调控系统 质粒，还具有共代谢作用。降解有机物的微生物特性降解有机物的微生物特性 一、修复机理一、修复机理 石油烃石油烃引起引起微生物细胞膜通透性的增加使之使之细胞膜的基本功能丧失蛋白质的组成进而改变膜的结构导致导致膜的屏障和能量转换功能被破坏同时同时还影响与膜结合或附着在膜上各种酶的活性另外另外增加了膜的流动性增加了膜的流动性改变改变石油污染生物降解芳香烃的生物降解石油污染生物降解环烷烃的生物降解石油污染生物降解直链烷烃的生物降解二、生物通风技术的特征二、生物通风技术的特征缺点缺点污染物的初始浓度很高污染物的初始浓度很高会对微生物有害作用。会对微生物

4、有害作用。操作时间长，受到土柱操作时间长，受到土柱微生物微生物类型的限制。类型的限制。 不适用于处理低渗透率、不适用于处理低渗透率、高含水率、高粘度的土壤。高含水率、高粘度的土壤。优点优点治理成本低治理成本低 处理效果好处理效果好没有或很少有二次污染没有或很少有二次污染操作灵活，简便操作灵活，简便1、生物通风技术的优缺点、生物通风技术的优缺点2、生物通风技术修复效果的影响因素、生物通风技术修复效果的影响因素污染物浓度污染物浓度可生物降解性可生物降解性污染物因素污染物因素 影响生物通风技术的因素很多，除污染物本身的性影响生物通风技术的因素很多，除污染物本身的性质外，还包括土壤的结构、环境因子以及

5、微生物的性质质外，还包括土壤的结构、环境因子以及微生物的性质等。等。 土壤因素土壤因素包括土壤的气体渗透率、土壤含水率、包括土壤的气体渗透率、土壤含水率、土壤的氧气含量、土壤温度、土壤土壤的氧气含量、土壤温度、土壤pH、土壤中营养物的含量和电子受体类型。土壤中营养物的含量和电子受体类型。土壤中石油污染物的生物降解与土壤中土壤中石油污染物的生物降解与土壤中可降解菌的含量有密切关系，土壤中加可降解菌的含量有密切关系，土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。速度。微生物因素微生物因素土壤中石油污染物的生物降解与土壤中土壤中石油污染物的生物降解与土壤中可降解菌

6、的含量有密切关系，土壤中加可降解菌的含量有密切关系，土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。速度。微生物因素微生物因素三、修复案例三、修复案例生物通风技术在美国犹他州的空军基地的应用生物通风技术在美国犹他州的空军基地的应用三、修复案例三、修复案例 1998年年底，美国犹他州某空军基地因航空发动机燃料年年底，美国犹他州某空军基地因航空发动机燃料泄露，使泄露，使0.4ha、深度达到、深度达到15m的土壤受到污染，土中油的的土壤受到污染，土中油的浓度最高达到浓度最高达到5000mg/kg。 为了处理约为了处理约90t航空燃料油的泄漏造成的地下及地表土航空燃料

7、油的泄漏造成的地下及地表土壤的污染，应用了生物通风技术，在污染区块的土壤中打了壤的污染，应用了生物通风技术，在污染区块的土壤中打了多口井，对应地安装鼓风机和抽真空机，将空气（空气中加多口井，对应地安装鼓风机和抽真空机，将空气（空气中加入氮、磷等营养元素，为土壤降解菌提供营养物质）强行注入氮、磷等营养元素，为土壤降解菌提供营养物质）强行注入土壤中，然后抽出，大部分低沸点、易挥发的有机物直接入土壤中，然后抽出，大部分低沸点、易挥发的有机物直接随空气一起抽出去除。而高沸点重组分的有机物主要是在微随空气一起抽出去除。而高沸点重组分的有机物主要是在微生物的作用下，被彻底矿化为二氧化碳和水。生物的作用下，

8、被彻底矿化为二氧化碳和水。 经过经过9个月的生物修复处理，共去除了个月的生物修复处理，共去除了62.6t的污染物，的污染物，经监测和研究发现，在去除的污染物中部分是由于微生物的经监测和研究发现，在去除的污染物中部分是由于微生物的降解完成的，大约占去除污染物的降解完成的，大约占去除污染物的15%20%。这也说明。这也说明，土壤中的微生物对燃料油也具有很大的降解活性。，土壤中的微生物对燃料油也具有很大的降解活性。四、修复前沿技术四、修复前沿技术1、生物通风的发展历史、生物通风的发展历史1980年，美国Texas研究所最先认识到了用土壤通风来促进石油有机物原位生物降解的价值。1989年美国Hill空

9、军基地用SVE对其由于航空燃料油泄漏引起的土壤污染进行修复。1995年以后，BV现场应用更加广泛，已成为原位土壤修复技术中最为有效和流行的一种方法。在1992-1995年期间，美国空军已经在142个地点应用了生物通风技术进行了土壤修复实验。发 展 史2、生物通风影响因素和强化技术的研究、生物通风影响因素和强化技术的研究添加营养物添加营养物质质实验和现场实验和现场应用都表明，应用都表明，适当添加营适当添加营养物可以促养物可以促进生物降解进生物降解在寒冷地区，在寒冷地区，土壤温度成土壤温度成为限制因素，为限制因素，增加土壤温增加土壤温度后可提高度后可提高生物降解性。生物降解性。温度温度氮源氮源除了

10、营养物除了营养物质外，其他质外，其他的环境因素的环境因素也经常成为也经常成为生物通风的生物通风的限制因素。限制因素。土壤湿度土壤湿度实验室中的实验室中的研究表明，研究表明，土壤温度大，土壤温度大，则生物转化则生物转化率高。率高。加入优势菌加入优势菌土壤中加入土壤中加入石油降解优石油降解优势菌能大大势菌能大大提高生物降提高生物降解速度。解速度。From:石油污染生物降解芳香烃的生物降解 芳香烃是重要的石油组分，是修复土壤污染应优先控制的污染物。其代谢机理为芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。邻位开环生成已二烯二酸，再氧化为-酮已二酸，后者再氧化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和乙酰辅酶A。间位开环生成2-羟已二烯半醛酸，进一步代谢生成甲酸、乙