[实用新型]微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统

说明书

本实用新型公开了一种微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，所述系统包括石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统，微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，呼吸器的阳极设在厌氧反应系统内，阴极设在好氧反应系统内，好氧反应系统内安装有生物堆通风设备以及生物营养物滴滤设备；厌氧反应系统设有物料和营养物质投加口、污污排放口、搅拌器以及气体导出、活性污泥处理设备。通过微生物电化学呼吸器耦合厌氧反应系统以及耦合好氧反应系统进行修复。本实用新型能够同时修复不同含水率的石油污染土壤，能最大效率的去除石油烃，且处理周期短、修复效果好、不产生二次污染、可持续运行。

技术领域

本实用新型涉及污染土壤修复技术领域，具体是一种微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统。

背景技术

随着我国社会经济的繁荣和发展，石油资源得到深化利用，从而推动了石油开采事业的发展。然而由于石油其在利用过程存在管理与技术的缺陷，大量的原油直接或简介流入土壤中，导致大面积的土壤受到严重的污染。石油灌满土壤的空隙不仅影响土壤的通透性，还严重破坏原油的土壤水、气、固的三相结构，影响土壤微生物的生长以及土壤中植物根系的呼吸作用及营养物质和水分的吸收，导致植物根系腐烂坏死，严重危害植物的生长。同时，土壤中的石油随着土壤中的水分不断的迁移扩散，导致地下水也遭到污染。

目前污染土壤修复的技术大致可分为三类，即物理方法、化学方法和生物方法。其中前两类方法修复效果有限，费用高，且容易造成二次污染，而第三类方法则不会产生类似的问题。热处理法是用于处理石油污染土壤常用的物理法。由于石油污染土壤类型较多，开挖出来后的石油污染土壤含水率也各不相同，存在含水率极高的石油污染土壤，若采用热处理方法处理该含水率极高的石油污染土壤，则在石油污染土壤去除水分的过程会产生大量的能耗，导致处理成本极高，处理效率较低。而化学法处理极易造成二次污染，生物方法处理只适用于较低浓度石油污染土壤的修复并且修复周期长。

石油污染土壤自然修复过程周期长、效率低，为降低石油土壤污染的危害，发达国家目前已经制定了相关土壤修复计划，探索有效的修复技术，如何高效安全低成本地修复石油污染土壤已成为环境领域的重要课题之一。

与其他修复技术相比，微生物燃料电池(microbial fuel cells，MFCs)是一种利用产电微生物将化学能直接转化为电能的技术，其在运行期间不消耗外接能量且无二次污染，在产电、污染土壤修复、温室气体减排和污染毒性检测等方面有巨大的潜力。而目前国内外对MFCs产电性能的研究进展比较缓慢，相对于产电能力，利用其能够降解有机物的特性进行污染物处理应用则更易实现。MFCs的性能用功率/电流曲线来表征，通过外电路不同的电阻来得到这种曲线。非常高的电阻或者断路，电压是最高的，但是电流为零导致功率为零。减少电阻导致电压降低，然后电流增加导致出现钟形曲线。当电阻很小时，或细胞在短路时，MFCs提供最大电流，因为没有电压使得功率减少到零。在能源产生方面，MFCs最佳的功率点是在功率最大的那个点。而在优化污染物治理的目的，最优运行点是在短路时，短路的MFC提供最大的电流，这意味着保证了有机物最高的氧化率。微生物电化学呼吸器(microbial electrochemical snorkel，MES)是一种短路的新型MFCs。MES不能提供电流，而是将降解有机污染物产生的电流原位利用于污染物的优化处理当中，能最大化的氧化有机物，系统不需要含有膜或任何其他类型的隔板。MES在处理污染物期间不产生二次污染，也不会有恶臭产生，是一种清洁能源技术，也是一种修复污染物的绿色技术。因此将MES应用于修复石油污染污染土壤中，能够加速修复处理过程，提高修复效果。

但目前尚未见有利用微生物电化学呼吸器与石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统相结合以进行强化修复石油污染土壤的相关报导。

实用新型内容