[发明专利]一种强化反硝化和补充碳源修复受有机污染地下水的方法

说明书

本发明公开的方法是通过增强生物反硝化来去除土壤和地下水中烃类污染物的过程。首先确定地下水和土壤的污染区，确定要处理的污染区的体积或区域。将硝酸盐添加到污染物区域，用作电子受体，以增强对石油烃的生物修复。添加二次碳源，以形成围绕硝酸盐处理区的屏障，刺激从处理区迁移的任何硝酸盐的降解。一旦烃类污染物的初始碳源被破坏，还会添加另外的碳源来刺激任何残留的硝酸盐降解。

技术领域

本发明涉及一种修复污染地下水和土壤方法。更具体地说，这是一种通过增强生物反硝化来去除土壤和地下水中烃类污染物过程的方法。

背景技术

世界各地数千个地点的地下水和土壤中均存在烃类污染。这种污染通常是储存，运输或转运装置（包括但不限于储罐，管道，分配泵，轨道车和油罐车）意外释放燃料（例如汽油或柴油）的结果。这种石油污染往往对人类或当地的生态系统造成健康危害，因此有必要去除此类污染。

由于地下水在许多地区被用作饮用水，因此地下水是一种有价值的天然资源，且在生态和自然水循环中具有重要作用。为了保护自然资源和恢复受污染的地下水，已研究出许多技术来去除或破坏地下水和土壤中的石油烃污染物。处理方法从简单的污染土壤和水的物理清除到更复杂的方法，如通过自然降解或增强生物降解（生物修复）或化学转移来达到去除污染物的目的。值得一提的是，生物修复由于其经济性已被广泛应用于石油烃污染修复。

烃类化合物的生物修复通常是将石油烃微生物氧化成二氧化碳和水，并且在该过程中需要电子受体作为间接氧化剂。合适的电子受体包括但不限于氧，硫酸盐和硝酸盐。虽然每个电子受体的特定细菌和机制不同，但可以添加任何这些电子受体来刺激生物修复土壤和水混合物中石油烃。添加氧缓蚀剂的方法已经广泛使用并成功地进行了近二十年。通常基于过氧化镁或过氧化钙提供缓释氧源。硝酸盐或硫酸盐可以用作电子受体。这两者的成本都比碱土金属过氧化物低得多，并且水溶性非常好，因此硝酸盐或硫酸盐可通过土壤和地下水广泛地分布在地下。

反硝化过程涉及将硝酸盐或其他氮氧化物通过生物转化为分子氮。在对受石油污染的地下水进行修复时，硝酸盐的加入会刺激反硝化过程，从而将烃类污染物作为电子供体用于生物还原硝酸盐而消耗。

虽然硝酸盐成本低，但硝酸盐的固有毒性通常阻碍其应用于地下水修复。在不超过某一浓度阈值的情况下，应用和分布足够数量的硝酸盐是不切实际和低效的。因此，存在一种对允许在地下水中控制并安全使用硝酸盐进行石油烃修复技术的需要。对于从业人员来说，需要一种技术可以使用过量的硝酸盐进行修复，并且不会污染附近的干净地下水，同时在修复项目完成后不会在地下水中遗留硝酸盐。另外还希望在反硝化过程中及结束后防止硝酸盐从目标处理区迁移出去。

发明内容

本发明具体地解决和减轻了本领域的上述缺陷。具体地，本发明涉及用于被烃类化合物污染的地下水和土壤的反硝化过程。所述方法包括识别地下水和土壤的位置或区域，并将其边界标出以限定具有相应体积的三维区域的步骤。这样便可初步确定应用本发明方法的污染区域。这种区域可以进一步明确包含地下水流经的特定场所或区域。

一旦定义了污染区，硝酸盐和二次碳源（主要来源是造成污染区内的烃类污染物）被选择性地引入到地理空间关系中，通过反硝化促进生物修复。将硝酸盐引入不希望有石油烃的污染区中，以充当电子受体增强生物修复。合适的硝酸盐源包括硝酸钠，硝酸钾，硝酸钙和硝酸。

相反地，二次碳源可被选择性地添加到污染区的周边，至少一部分限定了基本屏障。在这方面，二次碳源的目的是将硝酸盐包含在需要的污染区域，以及增强残留硝酸盐的降解。二次碳源包含可以被微生物代谢以刺激厌氧条件的任何物质。例如糖浆，乳酸钠，乳酸，植物油，聚乳酸酯及其组合，包括本领域已知的其它有机材料。在此操作中，尽管可渗透水分二次碳源的区域有助于产生由二次碳源的发酵引起的厌氧条件，这继而可确保通过污染区的硝酸盐被足够降解。在这方面，二次碳源区域最适合确定一个破坏硝酸盐迁移的区域。