一种用于裂隙残留NAPL生物封存的技术

摘要

本发明公开了一种用于裂隙介质地下水中残留NAPL(非水相化合物)生物封存的新技术。该技术主要利用微生物对尿素水解产生碳酸根离子，使其与钙离子结合形成碳酸钙晶体。根据裂隙介质中水流特点，碳酸钙晶体将主要分布于残留非水相化合物团块四周，阻断其向水中的扩散溶解，从而迅速降低地下水中非水相化合物的浓度。本发明简单便捷，能节约大量工程投资，且对地下水层无破坏，十分环保。

说明书

技术领域

本发明属于地下水污染修复技术。

背景技术

地下水是宝贵的水资源和能源，与人类的生活密切相关。我国地下水资源中，平原、盆地松散沉积层地下水、喀斯特地下水和裂隙岩层地下水三者之间的比例，大体上为3∶2∶4，裂隙岩层地下水为储量最丰富的地下水资源。在众多污染源中，非水相液体(NAPL-Non Aqueous Phase Liquid)化合物的污染程度已经超过重金属而成为世界性的环境问题。NAPL是存在于地表以下的微溶于水的碳氢化合物，具有致癌、致畸、致突变的高危害性。NAPL进入含水层后，极易被分散成微小团块并残留其中形成无数污染源。目前国内外对于裂隙介质中残留非水相化合物的修复方式基本上为抽水处理法、化学催化法，其中抽水处理法成本十分昂贵，而化学催化法极易对地下水造成二次污染。水环境的微生物修复法是目前国内外的一个研究热点，但其对污染的降解作用十分缓慢，耗时过长。同时，目前几乎所有的NAPL污染修复技术都是从彻底消除污染源着手，然而事实证明要彻底消除污染源几乎是不可能的。本技术另辟蹊径，提出将污染源进行封存，切断其与水之间的水力联系，从而达到降低水中NAPL浓度的目的。微生物固化是国内外出现的一项新技术，但其应用范围主要集中在土体的固结加固和防渗，尚未见其在裂隙NAPL污染修复方面的应用。

发明内容

发明的目的：提供一种用于裂隙介质中残留非水相化合物生物封存的技术，能快速降低裂隙地下水中非水相化合物的浓度。

技术方案：利用特定的微生物对尿素的水解作用产生碳酸根离子，并与钙离子结合形成碳酸钙结晶。根据裂隙介质中水流特点，碳酸钙晶体将分布于残留非水相化合物四周，阻断污染物向水体中扩散溶解的途径，从而降低地下水中污染物浓度。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：适用范围广，施工简单便捷能节约大量工程投资，且对地下水层无破坏，十分环保。

附图说明

图1为本发明所述封堵前裂隙内部残留NAPL的示意图；

图2为本发明所述封堵完成后裂隙内部示意图。

其中：1，裂隙内部残留NAPL团块；2，裂隙内部水流流线；3，钻孔注入口；4，NAPL团块四周碳酸钙结晶；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

生物固结现象是微生物繁殖及新陈代谢过程中的一种自然现象，通常伴随着复杂的生物、化学过程。该技术的主要原理是，通过向地下土体中注入适量的营养物质及矿物质，激发地下土体或裂隙中的细菌活性，使其大量繁殖，产生碳酸根离子，同时加速水中矿物质沉积，该技术对地下含水层不产生破坏，也不会产生有毒有害物质，十分环保，且能节约大量的工程投资。目前该技术主要用于土体加固或防渗，将其用于裂隙介质中残留NAPL封存尚属首次。该技术中，所选用的细菌为巴氏芽孢杆菌(Sporocarcina pasteurii)，之所以选择该菌，是因为和其它类似细菌相比，其对尿素的水解能力更高，需时更短。具体实施方式如下：

首先选用培养的巴氏芽孢杆菌作为细菌浓缩液，并将胰蛋白胨、豆蛋白胨和葡萄糖等混合形成营养液。通过钻孔(3)向裂隙中注入细菌浓缩液和一定量的营养液，由于NAPL具有一定的毒性，起初需不断地注入营养液以维持细菌的繁殖，待细菌繁殖稳定后，逐步降低营养液的注入量以至停止。由于细菌具有较强的环境适应能力，在营养液供应不足的条件下，部分细菌会转而消耗NAPL(1)以维持繁殖和新陈代谢需要，这就会在NAPL四周形成巴氏芽孢杆菌的活跃带。根据巴氏芽孢杆菌活跃带的分布位置及裂隙水流在NAPL团块四周的绕流特点，此时注入适量的尿素和氯化钙溶液，尿素将主要在NAPL四周被细菌水解生成碳酸根离子，并与钙离子结合形成碳酸钙沉积于NAPL团块四周(4)，逐渐切断NAPL向水中溶解的途径，完成封存，此时裂隙水中的NAPL浓度能大幅度降低。