[发明专利]一种用于修复有机污染土壤的螺旋搅拌型生物反应器及方法

说明书

本发明公开了一种用于修复有机污染土壤的螺旋搅拌型生物反应器及方法，属于有机污染土壤生物修复领域。该反应器主要由反应器罐体、底座支架、液体喷淋装置、左右旋向螺旋搅拌装置、激振固液分离装置、驱动装置、曝气装置等组成。利用该反应器进行有机污染土壤修复的步骤包括：污染土壤由进料口投入罐体内，喷淋装置喷淋生物清洗液、菌液；通过螺旋搅拌，使土壤与清洗液充分混合；利用曝气装置保证罐体内含氧量不低于1.5mg/L；同步搅拌、曝气一定时间后，利用激振固液分离装置分离水土，完成修复。本发明传质效果好、反应彻底、污水处理负荷低、处理效率高，可有效处理中高浓度、难降解有机污染土壤。

技术领域

本发明涉及有机污染土壤生物修复技术领域，特别涉及一种用于修复有机污染土壤的螺旋搅拌型生物反应器及方法。

背景技术

随着工业生产和乡镇企业及农村城镇化的迅速发展，土壤有机污染问题已日趋严重。治理有机污染土壤主要使用物理、化学和生物修复法。物理修复法虽可降低污染物的浓度，但处理成本较高；化学修复法虽能实现多种污染物的去除，但也存在二次污染及处理费用昂贵等缺点；生物修复法是利用微生物的生命代谢活动减少有机污染物的浓度或使其完全无害化，并且可同时降解不同类型的有机污染物，具有成本低廉、修复后的土壤可恢复正常功能等优势，且修复费用仅为传统物理、化学修复法的30％～50％。但生物修复过程复杂而缓慢，且影响修复效率的环境因素较多，传统生物修复法如土耕法、生物通气法、预制床法、堆肥法等过程参数控制难。

生物反应器法是一种基于泥浆体系的微生物修复技术，是将受污染的土壤挖掘出来与2～5倍体积的水混合搅拌成泥浆，将土壤中大部分污染物转移至水中，并在体系中接种微生物进行处理，再将土壤经脱水后进行处置。其基本原理是利用微生物将有机污染物降解为CO2和H2O，通过调控土壤pH、湿度、温度、通气及营养盐添加等参数来加速污染物的降解过程，也可接种特殊驯化与构建的工程微生物提高降解效率。该方法相较于传统生物修复法具有处理周期短，降解条件易于控制和处理效果好的特点。

然而在利用生物反应器修复有机污染土壤时，由于黏性土颗粒较细、比表面积大、细颗粒间强结合水含量高等原因，有机污染物紧密吸附在土壤颗粒表面，甚至占据小部分土壤孔隙，而微生物大部分存在于土壤的水相中，因此微生物很难与污染物接触而发生有效的生物降解作用。同时，有机污染物疏水性较高，仅使用清水不能有效促进污染物从土壤颗粒上的解吸和转移，导致污染物与微生物的接触面积有限，修复效率受限，通常需要2～3个月的养护时间。因此，运用生物反应器技术在修复有机污染土壤时，存在修复时间较长、工艺复杂、费用较高等缺陷。

发明内容

针对现有生物反应器技术存在的不足，本发明的目的是提供一种集螺旋搅拌、液体高压喷淋、激振固液分离、好氧曝气、实时监测等装置为一体的卧式螺旋搅拌型土壤修复生物反应器及方法，该反应器可提高物料搅拌均匀度，增加土壤与清洗液、菌液的接触面积，促进污染物从土壤中的解吸，且可同步在罐内进行固液分离，提升有机污染物去除效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于修复有机污染土壤的螺旋搅拌型生物反应器，该反应器由反应器罐体、鼓风机、生物清洗液储罐、菌液储罐组成。

进一步地，所述反应器罐体为卧式密封罐体，罐体外侧包裹有保温层，反应器罐体顶部依次开设有土壤进料口、排气口、监测口，进料口外部安装有密封盖，内部安装有5cm×5cm网格筛，排气口连接有活性炭吸附装置，所述反应器罐体内部从上至下依次设有液体喷淋装置、左右旋向螺旋搅拌装置、激振固液分离装置、集水箱。

进一步地，所述监测口上设置有在线监测系统，该在线监测系统包括温度探头、pH探头、含氧量探头。

进一步地，所述喷淋装置沿罐体顶部轴向设有多根液体补给管，液体补给管上安装有流量计与高压喷嘴，所述液体补给管与罐体外部的生物清洗液储罐、菌液储罐连接。