Investigación sobre tecnología de restauración microecológica in situ de contaminantes derivados del petróleo en el suelo
Por lo tanto, se propuso una tecnología de degradación in situ de los contaminantes derivados del petróleo en el suelo: una tecnología de restauración microecológica in situ para suelos contaminados con petróleo. Esta tecnología aprovecha al máximo los elementos del entorno microecológico del suelo: una gran cantidad de microorganismos autóctonos que viven en simbiosis armoniosa, una temperatura adecuada y un entorno nutricional suficiente, y combina métodos físicos y químicos para degradar los contaminantes derivados del petróleo en el suelo.
1. Condiciones básicas para la restauración in situ de la microecología
El método de restauración in situ de la microecología no es omnipotente y tiene su propia adaptabilidad. Es decir, debe tener sus condiciones aplicables, es decir: primero debe haber microorganismos aptos para degradar y transformar contaminantes, un sitio donde se pueda implementar el método y factores ambientales adecuados.
1) Microorganismos adecuados son el requisito previo para la restauración microecológica. Estos microorganismos tienen funciones fisiológicas y metabólicas normales y pueden degradar o transformar contaminantes, entre los que las bacterias microbianas juegan un papel muy importante.
2) El lugar donde se puede implementar este método se refiere principalmente al lugar donde los microorganismos y bacterias utilizados para la degradación pueden entrar en contacto con las fuentes de nutrientes y contaminantes requeridos, como una determinada capa del suelo. zona vadosa como capa de activación; A los acuíferos contaminados se pueden añadir microorganismos y bacterias para la degradación y las fuentes de nutrientes necesarias.
3) Los factores ambientales adecuados se refieren a factores ambientales que permiten el crecimiento y metabolismo normal de microorganismos y bacterias, incluida la temperatura, el valor de pH, el valor de Eh, los nutrientes inorgánicos, los aceptores de electrones, etc.
El segundo es implementar tecnología de restauración microecológica.
La restauración microecológica es un proyecto sistemático que se basa en ingeniería, ciencias ambientales, biología, ecología, microbiología, geología, cooperación en ciencia del suelo, hidrología. , química y otras disciplinas. Para determinar si la tecnología de restauración microecológica es adecuada para un determinado entorno contaminado y determinados contaminantes, es necesario diseñar proyectos de restauración microecológica.
(1) Recopilación de información sobre sitios contaminados
La investigación incluye los siguientes cinco aspectos.
1) Tipos y propiedades químicas de los contaminantes, distribución y concentración en el suelo, y momento de la contaminación.
2) Tipo, cantidad, actividad y distribución de microorganismos en el suelo en condiciones locales normales y después de la contaminación, analizar e identificar el género y especie de microorganismos, y detectar la actividad metabólica de los microorganismos para determinar si existen Microorganismos adecuados en la zona. Poblaciones microbianas para la restauración ecológica. Los métodos específicos incluyen microscopía (tinción y corte), medición bioquímica de biomasa (medición de ATP) y actividad enzimática, y técnicas de revestimiento.
3) Características físicas y químicas del suelo, zona vadosa y aguas subterráneas, como temperatura, porosidad, permeabilidad, valor de pH, valor de Eh, TDS, DO, análisis hidroquímico, etc.
4) La geografía, hidrogeología, condiciones meteorológicas y factores espaciales del sitio contaminado (como superficie de terreno disponible y zanjas).
5) Leyes y reglamentos de gestión pertinentes, y establecer objetivos de recuperación de acuerdo con las leyes y reglamentos correspondientes.
(2) Consulta técnica
Después de obtener información local, consulte las unidades relevantes (como centros de información, sitios web de información, colegios y universidades, institutos de investigación científica, etc.). ) Respecto a si se ha realizado biorremediación en situaciones similares, para aprender de las experiencias de otras personas. Por ejemplo, en Estados Unidos, el asesoramiento técnico debe dirigirse al Centro de Información sobre Tecnologías de Tratamiento Alternativo (ATTI).
(3) Selección de ruta técnica
Basado en la información del sitio, evaluar de manera integral y objetiva varias tecnologías de remediación, incluida la biorremediación y sus posibles combinaciones, y enumerar las opciones factibles. Determinar la mejor tecnología. .
(4) Prueba de tratabilidad
Si la tecnología de biorremediación es factible, es necesario diseñar pruebas pequeñas y piloto para obtener información sobre factores limitantes como la toxicidad de los contaminantes, la temperatura, los nutrientes y oxígeno disuelto para proporcionar parámetros básicos del proceso para la implementación específica del proyecto.
Los experimentos de tamaño pequeño y mediano se pueden realizar en el laboratorio o en el campo. En los ensayos de tratabilidad, se deben seleccionar métodos avanzados de muestreo y análisis para obtener datos detallados que demuestren la confiabilidad de los resultados. Durante el proceso de prueba piloto, no se debe ignorar el factor de escala; de lo contrario, las capacidades del equipo a escala de campo y los costos de procesamiento derivados de los datos de la prueba piloto pueden estar lejos de la situación real.
Los métodos de prueba para pruebas pequeñas y piloto incluyen:
1. Prueba de desinfección del suelo
Seleccione un suelo representativo, mézclelo uniformemente y colóquelo en un recipiente. . Los contenedores se dividen en dos grupos: un grupo se esteriliza a alta temperatura o se trata con medicamentos apropiados para matar los microorganismos del interior; el otro grupo no se esteriliza y se aplica y cultiva en el aire una cantidad igual de contaminantes objetivo. Durante un período de tiempo, se controló periódicamente la desaparición del contaminante en los dos grupos de suelos para determinar finalmente si se trataba de una sustancia degradable microbianamente y su tasa de degradación. Si el período de prueba excede los 7 días, se debe agregar agua estéril para facilitar la actividad de los microorganismos del suelo. El mismo principio se puede utilizar para analizar el agua subterránea.
2. Ensayo de columna de suelo
Generalmente se utiliza el tipo de suelo contaminado a reparar y la profundidad de la capa de arado para ensamblar la columna de suelo según el grado de holgura correspondiente. (peso a granel) El diámetro interior de la columna de suelo es de al menos 5 cm. Los acuíferos de agua subterránea también se pueden modelar como pruebas de columnas de arena.
3. Prueba en matraz Erlenmeyer
Normalmente, la solución de cultivo se pone en matraces Erlenmeyer para realizar un cultivo discontinuo para controlar la degradación de los contaminantes. Los pasos generales son los siguientes: Preparar un medio de cultivo con contaminantes como principal fuente de carbono en un matraz Erlenmeyer, agregar N, P, S, auxinas y otros nutrientes, y ajustar el valor del pH (si es necesario, ajustarlo a neutro, ligeramente líquido de cultivo alcalino y ligeramente ácido para satisfacer las necesidades de bacterias y hongos respectivamente). El grupo de tratamiento que no está inoculado con microorganismos se establece como control. Los microorganismos inoculados pueden ser uno o más, o lodos activados domesticados pueden inocularse y cultivarse en diferentes condiciones ambientales y de temperatura. Durante un período, se monitorearon continuamente los cambios en el medio en cada matraz Erlenmeyer a intervalos regulares. Puede incluir cambios en la apariencia física, como croma, turbidez, color, olor, etc.; cambios en los microorganismos, como cepas, biomasa y cambios químicos, como cambios de pH, DQO, DBO5 y cantidades de contaminantes; .
4. Prueba de reactor
La prueba de reactor a escala de laboratorio generalmente consta de un recipiente de 2 ~ 5 litros. Los contaminantes o sustratos se introducen en el recipiente mediante una bomba de flujo constante y la temperatura se controla mediante un controlador de temperatura adecuado. Los valores de pH y Eh en el recipiente se mantienen a través de varios controladores conectados a bombas de flujo constante y medidores de flujo. El recipiente está equipado con un dispositivo de agitación para garantizar la uniformidad de las propiedades físicas, químicas y biológicas de la mezcla de lodo y agua. Retire periódicamente las muestras del recipiente utilizando una jeringa o tubos de muestreo de microperforación para su análisis. Las muestras deben mantenerse estériles. La cantidad de microorganismos en el contenedor se puede expresar como ATP, y la desaparición de los contaminantes objetivo y la formación de productos como el CO2 indican la degradación y mineralización de los contaminantes.
(5) Evaluación del efecto de restauración
A partir del estudio de viabilidad, realizar una evaluación técnica y económica del plan seleccionado. La evaluación del efecto técnico es la siguiente:
Tasa de eliminación del contaminante principal = (concentración original - concentración existente)/concentración original × 100%
Tasa de aumento del contaminante secundario = (concentración existente - original concentración)/concentración original×100%
Tasa de aumento de la toxicidad del contaminante = (nivel de toxicidad original-nivel de toxicidad existente)/nivel de toxicidad original×100%
La evaluación del efecto económico incluye una sola vez inversión de capital para restauración y gastos de operación durante el período de servicio.
(6) Diseño de ingeniería práctica
Si las pruebas piloto y piloto muestran que la atenuación natural es técnica y económicamente factible, se puede comenzar el diseño detallado del plan de remediación microbiana, incluido el tratamiento. Equipo, ubicación y profundidad del pozo, perfil del suelo, nutrientes y otros aceptores de electrones.