[发明专利]用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染地下水生物修复技术领域，具体涉及到用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料及其制备方法。

背景技术

受环境水体排放的污染物种类和数量不断增加的影响，地下水中无机污染、有机污染和重金属污染程度和污染面积呈逐年累积扩大趋势。目前，地下水是国内外一些城镇的主要饮用水来源之一，而饮用受污染的地下水会对人体产生直接的致命危害或间接的伤害。

目前常用的地下水修复方法从技术原理上可以分为生物修复和物理化学处理方法两种。物理化学修复方法虽然修复效率高，但技术成本高、工艺复杂、处理能力有限；而生物修复方法以其高效低耗、运行费用低、操作简便、显著的环境修复效应等优点正越来越受到广泛关注。

地下水生物修复方法主要通过向受无机污染、有机污染或重金属污染等影响的含水层中补充微生物新陈代谢所需碳源和微量营养元素，在好氧或缺厌氧条件下利用土著微生物或者外来投加高效优势菌来去除或降解污染物。然而，常规方法补充的碳源（如乙醇、乙酸、葡萄糖、柠檬酸及其盐、琥珀酸、果糖等）在地下水水动力场条件下极易流失，投加其他碳源（如树皮、秸秆、木屑等）又存在着水质二次污染、易堵塞、碳源不可控等不足之处。这些方法和碳源投加方式不能持续、稳定的供给和补充微生物新陈代谢所需的碳源和微量营养元素，大大影响了地下水生物修复的效果和持续性。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有地下水生物修复方法中碳源补充方式的不足和缺点，本发明提供用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料及其制备方法，该材料采用生物相容性好的碳源原料、营养元素和多成分无机交结原料复合配方，采用了内核和外壳双层控释、均匀球型造粒技术，具有缓慢释碳、水阻系数小、生物相容性好、几乎不短流无绕流等技术优势，该材料适用于受无机污染物、有机污染物或重金属污染的地下水，使用方法为投加到生物反应器、地下水修复井或渗透墙中，配合微生物使用达到去除地下水污染物的目的。。

技术方案

发明原理：利用释碳原料和营养原料供给和补充微生物新陈代谢所需的碳源和微量营养元素，多成分无机交结原料复合配方（塑性粘结原料和高渗透性原料）控制缓释速率和满足材料机械强度，可满足地下水生物修复技术对碳源和营养元素的稳定持续供给需求，同时还具有经济可行，安全无污染的环境友好优势。

用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料，其包括内核、包覆所述内核的外壳；所述内核组成材料为占内核质量百分比为40~86%的释碳原料、1~25%的营养原料、5~45%的塑性粘结原料、5~20%的高渗透性原料，余量为水；所述外壳组成材料为占外壳质量百分比为10~40%的释碳原料、1~10%的营养原料、20~80%的塑性粘结原料、0~40%的高渗透性原料，余量为水。

所述释碳原料主要为微生物提供新陈代谢所需的碳源，包括玉米淀粉、小麦淀粉、甘蔗渣中的一种或两种以上混合。

所述营养原料主要为微生物提供新陈代谢所需的微量营养元素，包括EDTA·2Na、KH₂PO₄、ZnSO₄·7H₂O、CaCl₂·2H₂O、FeSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、CoCl₂·6H₂O、MnCl₂·4H₂O、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O中的两种或两种以上组合。

所述塑性粘结原料主要起到粘结所有原料，造粒成球的作用，包括普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、粉煤灰、凹凸棒石、蒙脱石或高岭土中的一种或两种以上混合。

所述高渗透性原料可使碳源缓释球形材料内部通过微孔结构与外部相互联通，具有一定的渗透率，从而控制碳源的释碳速率，包括硅藻土、粉煤灰、活性炭或50～125目细石英砂中的一种或两种以上混合。

所述用于污染地下水生物修复的碳源缓释材料的外径为0.6cm-4.5cm。

用于污染地下水生物修复的缓释碳源材料的制备方法，其步骤为：

（1）除高渗透性原料之外的释碳原料、营养原料、塑性粘结原料全部粉碎至150～200目备用；