CN106475409A - 一种注射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注射系统，包括：微生物养分供给源，与第一主管道连通；用于给污染土壤中注入微生物养分的第一注入口，第一注入口通过第一支管道与第一主管道连通；第一控制开关阀，连接于第一支管道；含氧气体供给源，与第二主管道连通；用于给污染土壤中注入含氧气体的第二注入口，第二注入口通过第二支管道与第二主管道连通；第二控制开关阀，连接于第二支管道；控制箱，与第一控制开关阀和第二控制开关阀均电连接，并通过第一控制开关阀和第二控制开关阀分别控制第一支管道和第二支管道的通断。本发明的注射系统可以精确控制注入到污染土壤中的微生物养分和含氧气体量，促进微生物的繁殖，加快污染物的降解。

Description

一种注射系统

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种注射系统。

背景技术

目前，我国污染土壤修复研究正经历由实验室向实用规模过渡阶段，但是污染土壤修复技术的发展远远不能适应日益加剧的土壤污染。

污染土壤的修复大致可以分为三类，即物理修复方法、化学修复方法和微生物修复方法。其中：

物理修复方法是指通过物理的方法进行污染土壤的修复，主要有翻土、淋洗、固化、填埋等。其工程量大、投资大，仅适用于小面积的污染区。

化学修复方法是通过化学方法将土壤中的有机物氧化还原为无毒或低毒性物质。该技术可以有效地对污染物进行处理，降低污染物的毒性。但是化学修复技术存在着处理费用高，对环境易造成二次污染、可操作性差等缺点。此外，对于面积较大的污染土壤，化学修复方法存在着具体操作上的困难。

微生物修复方法主要是在土壤中添加外援微生物，利用微生物的作用降解土壤中的污染物。与物理修复方法和化学修复方法相比，微生物修复方法的成本较低、易于操作，适用于大规模的修复污染土壤应用。但是目前，微生物修复方法大多还停留在实验阶段。

如何实现规模化的微生物修复污染土壤，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种注射系统，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例公开了一种注射系统，包括：

微生物养分供给源，所述微生物养分供给源与第一主管道连通；

用于给污染土壤中注入微生物养分的第一注入口，所述第一注入口通过第一支管道与所述第一主管道连通；

第一控制开关阀，所述第一控制开关阀连接于所述第一支管道；

含氧气体供给源，所述含氧气体供给源与第二主管道连通；

用于给污染土壤中注入含氧气体的第二注入口，所述第二注入口通过第二支管道与所述第二主管道连通；

第二控制开关阀，所述第二控制开关阀连接于所述第二支管道；

控制箱，所述控制箱与所述第一控制开关阀和所述第二控制开关阀均电连接，并通过所述第一控制开关阀和所述第二控制开关阀分别控制所述第一支管道和第二支管道的通断。

可选地，所述微生物养分供给源为一个，所述第一注入口多于一个；

每个所述第一注入口对应连接于一个所述第一支管道，且每个所述第一支管道均连接有一个第一控制开关阀。

可选地，所述含氧气体供给源为一个，所述第二注入口多于一个；

每个所述第二注入口对应连接于一个所述第二支管道，且每个所述第二支管道均连接有一个第二控制开关阀。

可选地，每个所述第一支管道均连接有第一流量计和第一单向阀。

可选地，每个所述第二支管道均连接有第二流量计和第二单向阀。

可选地，沿微生物养分的注入方向，所述第一主管道中依次连接有减压阀、第一干燥罐、第一压力传感器、第一过滤器；

沿含氧气体的注入方向，所述第二主管道中依次连接有第二干燥罐、调压阀、第二压力传感器以及第二过滤器。

可选地，所述第一注入口的注入量为0.024L/天/m³污染土壤至0.16L/天/m³污染土壤；第二注入口的注入量为4.8L/天/m³污染土壤至9.6L/天/m³污染土壤。

可选地，第一注入口将所述微生物养分以每小时脉冲10分钟注入所述污染土壤中；第二注入口将所述含氧气体以每小时脉冲10分钟注入所述污染土壤中。

可选地，微生物养分为丁烷，所述含氧气体为空气。

本发明的注射系统，通过控制箱控制第一开关控制阀和第二控制开关阀，以控制第一支管道和第二支管道的通断，从而可以精确控制注入到污染土壤中的微生物养分和含氧气体量，促进微生物的繁殖，加快污染物的降解。本注射系统简单易操控，适合大规模应用于实际的修复污染土壤。

附图说明

图1为本发明实施例的注射系统的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例1处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图；

图3是根据本发明的实施例2处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图；

图4是根据本发明的实施例3处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图；

图5是根据本发明的对照实施例1处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图；

图6是根据本发明的对照实施例2处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图；

图7是根据本发明的对照实施例3处理土壤之后，土壤中污染物含量的示意图。

附图标记

1—微生物养分供给源；2—含氧气体供给源；

111—第一主管道；112—第一支管道；12—减压阀；13—第一干燥罐；131—第一排气阀；14—第一压力传感器；15—第一过滤器；16—第一控制开关阀；17—第一流量计；18—第一单向阀；19—第一注入口；

211—第二主管道；212—第二支管道；222—空气过滤器组件；221—调压阀；23—第二干燥罐；231—第二排气阀；24—第二压力传感器；25—第二过滤器；26—第二控制开关阀；27—第二流量计；28—第二单向阀；29—第二注入口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本发明进行详细说明。

为了实现微生物修复污染土壤的规模化应用，本发明实施例公开了一种注射系统，可以精确控制注入到污染土壤中的微生物养分和含氧气体量，促进微生物的繁殖，加快污染物的降解。

为了实现上述目的，本发明实施例的注射系统包括两个部分，即微生物养分的注射和含氧气体的注射。其中，微生物养分作为基质，用来为土壤内的微生物提供能量、酶和辅助因素，刺激污染土壤内的土著微生物迅速生长，以降解土壤内的污染物。微生物养分可以为多种，例如菌类、烷类气体等。本实施例中，以丁烷为例来进行说明。

含氧气体为微生物的降解提供氧分，以加快微生物的降解过程。本实施例中以空气作为含氧气体即可，以节省成本。

参见图1，本发明实施例的注射系统主要包括：用于微生物养分注射的微生物养分供给源1、第一注入口19、第一控制开关阀16；用于含氧气体注射的含氧气体供给源2、第二注入口29、第二控制开关阀26；以及控制箱（图1中未示出）。

其中：

微生物养分供给源1与第一主管道111连通；用于给污染土壤中注入微生物养分的第一注入口19通过第一支管道112与第一主管道111连通；第一控制开关阀16连接于第一支管道112，从而可以控制第一支管道112的通断。

可选地，微生物养分供给源1的数量，以及第一支管道112的数量可以为一个，也可以为多个。本实施例中，设置微生物养分供给源1为一个，为污染土壤提供微生物养分。设置多个第一支管道112，对应地设置多个第一注入口19，每个第一注入口19对应连接于一个第一支管道112，以同时给大面积的污染土壤均匀地注入微生物养分。该多个第一支管道112均与第一主管道111连接，且每个所述第一支管道112均连接有一个第一控制开关阀16。图1中的第一主管道111为一个，第一支管道112为两个。

可选地，每个第一支管道112均连接有第一流量计17和第一单向阀18。第一流量计17的作用是为了计算气体流量，并且可以将流量数据传输至控制箱，并在屏幕中显示。第一单向阀18的作用是为了防止第一支管道112内的气体产生倒流。

沿微生物养分的注入方向，即沿从微生物养分供给源1到第一注入口19的方向，第一主管道111中依次连接有减压阀12、第一干燥罐13、第一压力传感器14、第一过滤器15。其中，减压阀12的作用是为了保持第一主管道111内的气压稳定；第一干燥罐13的作用是将微生物养分干燥；第一压力传感器14的作用是为了获得第一主管道111内的压力数据，并且可以将压力数据传输至控制箱并在屏幕中显示；第一过滤器15的作用是为了过滤微生物养分的杂质。

另外，第一干燥罐13还连接有第一排气阀131，以防止气体压力过高而对第一干燥罐13造成损坏。

含氧气体供给源2与第二主管道211连通；用于给污染土壤中注入含氧气体的第二注入口29通过第二支管道212与所述第二主管道211连通；第二控制开关阀26连接于所述第二支管道212，从而可以控制第二支管道212的通断。

可选地，含氧气体供给源2的数量，以及第二支管道212的数量可以为一个，也可以为多个。本实施例中，设置含氧气体供给源2为一个，为污染土壤提供氧分。设置多个第二支管道212，对应地设置多个第二注入口29，每个第二注入口29对应连接于一个第二支管道212，以同时给大面积的污染土壤均匀地注入含氧气体。该多个第二支管道212均与第二主管道211连接，且每个第二支管道212均连接有一个第二控制开关阀26。图1中的第二主管道211为一个，第二支管道212为两个。

可选地，每个第二支管道212均连接有第二流量计27和第二单向阀28。第二流量计27的作用是为了计算气体流量，并且可以将流量数据传输至控制箱，并在屏幕中显示。第二单向阀28的作用是为了防止第二支管道212内的气体产生倒流。

沿含氧气体的注入方向，即沿从含氧气体供给源2到第二注入口29的方向，第二主管道211中依次连接有第二干燥罐23、调压阀221、第二压力传感器24以及第二过滤器25。其中，调压阀221的作用是为了调节第二主管道211内的气压；第二干燥罐23的作用是将微生物养分干燥；第二压力传感器24的作用是为了获得第二主管道211内的压力数据，并且可以将压力数据传输至控制箱并在屏幕中显示；第二过滤器25的作用是为了过滤微生物养分的杂质。

另外，第二干燥罐23还连接有第二排气阀231，以防止气体压力过高而对第二干燥罐23造成损坏。

并且，在第二干燥罐23之前，第二主管道211还连接有空气过滤器组件222，以对输入第二主管道211的空气进行初步的过滤。

控制箱与第一控制开关阀16和第二控制开关阀26均电连接，并通过第一控制开关阀16和第二控制开关阀26分别控制第一支管道112和第二支管道212的通断。通过控制箱对第一控制开关阀16和第二控制开关阀26的自动控制，便无需人工操作注入微生物养分以及含氧气体，节省人力。

在一个示意性的实施方案中，第一注入口19的注入量为0.024L/天/m³污染土壤至0.16L/天/m³污染土壤，并且第一注入口19将微生物养分以每小时脉冲10分钟注入污染土壤中。第二注入口29的注入量为4.8L/天/m³污染土壤至9.6L/天/m³污染土壤，并且第二注入口29将所述含氧气体以每小时脉冲10分钟注入污染土壤中。

在一个示意性的实施方案中，污染土壤的温度范围是15℃至45℃，污染土壤的含水量范围是10%至20%。

在一个示意性的实施方案中，污染土壤中包括选自下述污染物中的至少一种：三氯苯、六氯苯、以及多芳烃，如苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、二苯并(ah)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘。

实施例1

准备包括苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、二苯并(ah)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘的土堆，尺寸为5m×5m×2.5m，含水量为12%。

在27℃下通过上述注射系统的第一注入口19将丁烷注入土堆，每次注入丁烷的量为3L，每小时注入10分钟，0.125L。

将空气通过上述注射系统的第二注入口29注入土堆，每次注入空气的量为480L，每小时注入10分钟，20L。

如上述程序，每4天注入丁烷和空气一次，持续6个月的时间。

在处理后的第0天、第45天、第90天、第120天和第180天对处理的土壤取样。检测样品中各种污染物在不同时间点的含量。结果见图2中所显示。

实施例2、3以及对照实施例1-3

使用如上述实施例1相同的处理步骤，采用下面表1中所列举的不同的参数进行下述实施例。

在上述实施例中，在处理后的第0天、第45天、第90天、第120天和第180天对处理的土壤取样。检测样品中各种污染物在不同时间点的含量。结果分别见图2-7中所显示。

结果：

从图2中可见，随着丁烷和空气的注入，多环芳烃的浓度大幅下降的过程，最终在6个月之后多环芳烃的浓度下降了77%以上。

从图3中可见，随着丁烷和空气的注入，在6个月之后多环芳烃的浓度下降了55%。

从图4中可见，随着丁烷和空气的注入，在6个月之后多环芳烃的浓度下降了61%。

而对于没有同时注入丁烷和空气的对照实施例1-3，从图5-7中可见，在经过180天的实验之后，土壤中的污染物浓度几乎没有变化。

在注入了丁烷和空气的实施例中，各类多环芳烃的降解比未注入丁烷的降解更快。实施例1-3最终都能达到较好的修复效果。

本发明的注射系统，通过控制箱控制第一开关控制阀和第二控制开关阀26，以控制第一支管道112和第二支管道212的通断，从而可以精确控制注入到污染土壤中的微生物养分和含氧气体量，促进微生物的繁殖，加快污染物的降解。本注射系统简单易操控，适合大规模应用于实际的修复污染土壤。

本发明人发现原位微生物修复不需要挖掘、迁移污染土壤，而通过向污染土壤中注入微生物营养物质或供氧，就能够促进污染土壤中微生物的生长繁殖，利用微生物的代谢活动来降解污染物。

本发明将丁烷和空气注入污染土壤，刺激了能降解污染物的土著微生物的生长，通过微生物代谢或共代谢实现对污染物的降解。

本发明中，将丁烷和空气注入污染土壤中，丁烷迅速扩散，为土著微生物提供养分。微生物首先通过加氧酶活化丁烷，在有氧条件下生成醇，进一步氧化生成醛，最后直接被同化产生生物质或被氧化成二氧化碳并且产生能量。微生物种群数量大幅度增加，从而快速完成土壤中污染物的降解。在微生物利用丁烷生长繁殖进行代谢过程中，同时消耗污染物，污染物提供微生物代谢中的中间物质，使污染物实现降解作用。微生物在生长过程中通过代谢或者共同代谢作用完成对污染物的降解。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种注射系统，其特征在于，包括：

微生物养分供给源(1)，所述微生物养分供给源(1)与第一主管道(111)连通；

用于给污染土壤中注入微生物养分的第一注入口(19)，所述第一注入口(19)通过第一支管道(112)与所述第一主管道(111)连通；

第一控制开关阀(16)，所述第一控制开关阀(16)连接于所述第一支管道(112)；

含氧气体供给源(2)，所述含氧气体供给源(2)与第二主管道(211)连通；

用于给污染土壤中注入含氧气体的第二注入口(29)，所述第二注入口(29)通过第二支管道(212)与所述第二主管道(211)连通；

第二控制开关阀(26)，所述第二控制开关阀(26)连接于所述第二支管道(212)；

控制箱，所述控制箱与所述第一控制开关阀(16)和所述第二控制开关阀(26)均电连接，并通过所述第一控制开关阀(16)和所述第二控制开关阀(26)分别控制所述第一支管道(112)和第二支管道(212)的通断。

2.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，

所述微生物养分供给源(1)为一个，所述第一注入口(19)多于一个；

每个所述第一注入口(19)对应连接于一个所述第一支管道(112)，且每个所述第一支管道(112)均连接有一个第一控制开关阀(16)。

3.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，

所述含氧气体供给源(2)为一个，所述第二注入口(29)多于一个；

每个所述第二注入口(29)对应连接于一个所述第二支管道(212)，且每个所述第二支管道(212)均连接有一个第二控制开关阀(26)。

4.根据权利要求1或2所述的注射系统，其特征在于，每个所述第一支管道(112)均连接有第一流量计(17)和第一单向阀(18)。

5.根据权利要求1或3所述的注射系统，其特征在于，每个所述第二支管道(212)均连接有第二流量计(27)和第二单向阀(28)。

6.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，

沿微生物养分的注入方向，所述第一主管道(111)中依次连接有减压阀(12)、第一干燥罐(13)、第一压力传感器(14)、第一过滤器(15)；

沿含氧气体的注入方向，所述第二主管道(211)中依次连接有第二干燥罐(23)、调压阀(221)、第二压力传感器(24)以及第二过滤器(25)。

7.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，所述第一注入口(19)的注入量为0.024L/天/m³污染土壤至0.16L/天/m³污染土壤；

所述第二注入口(29)的注入量为4.8L/天/m³污染土壤至9.6L/天/m³污染土壤。

8.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，所述第一注入口(19)将所述微生物养分以每小时脉冲10分钟注入所述污染土壤中；

所述第二注入口(29)将所述含氧气体以每小时脉冲10分钟注入所述污染土壤中。

9.根据权利要求1所述的注射系统，其特征在于，所述微生物养分为丁烷，所述含氧气体为空气。