就土壤來說,目前實際應(yīng)用的生物修復(fù)工程技術(shù)有三種:

1、原位處理 

    這種方法是在受污染地區(qū)直接采用生物修復(fù)技術(shù),不需要將土壤挖出和運輸.一般采用土著微生物處理,有時也加入經(jīng)過馴化和培養(yǎng)的微生物以加速處理.需要用各種工程化措施進(jìn)行強化,例如,在受污染區(qū)鉆井,井分為兩組,一組是注水井,用來將接種的微生物、水、營養(yǎng)物和電子受體等物質(zhì)注入土壤中,另一組是抽水井,通過向地面上抽取地下水造成所需要的地下水在地層中流動,促進(jìn)微生物的分布和營養(yǎng)等物質(zhì)的運輸,保持氧氣供應(yīng)(圖11－3).通常需要的設(shè)備是水泵和空壓機.有的系統(tǒng),在地面上還建有采用活性污泥法等手段的生物處理裝置,將抽取的地下水處理后再注入地下.

    該工藝是較為簡單的處理方法,費用較省,不過由于采用的工程強化措施較少,處理時間會有所增加,而且在長期的生物修復(fù)過程中,污染物可能會進(jìn)一步擴散到深層土壤和地下水中,因而適用于處理污染時間較長、狀況已基本穩(wěn)定的地區(qū)或者受污染面積較大的地區(qū).

    生物通風(fēng)(bioventing)是原位生物修復(fù)的一種方式.在這些受污染地區(qū),土壤中的有機污染物會降低土壤中的氧氣濃度,增加二氧化碳濃度,進(jìn)而形成抑制污染物進(jìn)一步生物降解的條件.因此,為了提高土壤中的污染物降解效果,需要排出土壤中的二氧化碳和補充氧氣,生物通風(fēng)系統(tǒng)就是為改變土壤中氣體成分而設(shè)計的(如圖11－4所示).生物通風(fēng)方法現(xiàn)已成功地應(yīng)用于各種土壤的生物修復(fù)治理,這些被稱為“生物通風(fēng)堆”的生物處理工藝主要是通過真空或加壓進(jìn)行土壤曝氣,使土壤中的氣體成分發(fā)生變化.生物通風(fēng)工藝通常用于由地下儲油罐泄漏造成的輕度污染土壤的生物修復(fù).由于生物通風(fēng)方法在軍事基地成功的應(yīng)用,美國空軍將生物通風(fēng)方法列為處理受噴氣機燃料污染土壤的一種基本方法.　　

 

2、挖掘堆置處理

    該法又稱處理床或預(yù)備床,就是將受污染的土壤從污染地區(qū)挖掘起來,防止污染物向地下水或更廣大地域擴散,將土壤運輸?shù)揭粋�經(jīng)過各種工程準(zhǔn)備(包括布置襯里,設(shè)置通風(fēng)管道等)的地點堆放,形成上升的斜坡,并在此進(jìn)行生物修復(fù)的處理,處理后的土壤再運回原地(圖11－5).復(fù)雜的系統(tǒng)可以帶管道并用溫室封閉,簡單的系統(tǒng)就只是露天堆放.有時首先將受污染土壤挖掘起來運輸?shù)揭粋�地點暫時堆置,然后在受污染的原地進(jìn)行一些工程準(zhǔn)備,再把受污染土壤運回原地處理.從系統(tǒng)中滲流出來的水要收集起來,重新噴灑或另外處理.其他一些工程措施包括用有機塊狀材料(如樹皮或木片)補充土壤,如在一受氯酚污染的土壤中,用35m3的軟木樹皮和70m3的污染土壤構(gòu)成處理床,然后加入營養(yǎng)物,經(jīng)過三個月的處理,氯酚濃度從212mg／L降到30mg／L.添加這些材料,一方面可以改善土壤結(jié)構(gòu),保持濕度,緩沖溫度變化,另一方面也能夠為一些高效降解菌(如白地霉(Geotrichumcandidum))提供適宜的生長基質(zhì).將五氯酚鈉降解菌接種在樹皮或包裹在多聚物材料中,能夠強化微生物的五氯酚鈉的降解能力,同時可以增加微生物對污染物毒性的耐受能力.

    這種技術(shù)的優(yōu)點是可以在土壤受污染之初限制污染物的擴散和遷移,減小污染范圍.但用在挖土方和運輸方面的費用顯著高于原位處理方法,另外在運輸過程中可能會造成污染物進(jìn)一步暴露,還會由于挖掘而破壞原地點的土壤生態(tài)結(jié)構(gòu).

3、反應(yīng)器處理

    這種方法是將受污染的土壤挖掘起來,和水混合后,在接種了微生物的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行處理,其工藝類似于污水生物處理方法.處理后的土壤與水分離后,經(jīng)脫水處理再運回原地(圖11－6).處理后的出水視水質(zhì)情況,直接排放或送入污水處理廠繼續(xù)處理.反應(yīng)裝置不僅包括各種可以拖動的小型反應(yīng)器,也有類似穩(wěn)定塘和污水處理廠的大型設(shè)施.在有些情況下,只需要在已有的穩(wěn)定塘中裝配曝氣機械和混合設(shè)備就可以用來進(jìn)行生物修復(fù)處理.

    高濃度固體泥漿反應(yīng)器能夠用來直接處理污染土壤,其典型的方式是液固接觸式.該方法采用批式運行,在第一單元中混合土壤、水、營養(yǎng)、菌種、表面活性劑等物質(zhì),最終形成含20％～25％土壤的混合相,然后進(jìn)入第二單元進(jìn)行初步處理,完成大部分的生物降解,最后在第三單元中進(jìn)行深度處理.現(xiàn)場實際應(yīng)用結(jié)果表明,液固接觸式反應(yīng)器可以成功地處理有毒有害有機污染物含量超過總有機物濃度1％的土壤和沉積物.反應(yīng)器的規(guī)模在100m3／d～250m3／d之間不等,與土壤中污染物濃度和有機物含量有關(guān).

        和前兩種處理方法相比,反應(yīng)器處理的一個主要特征是以水相為處理介質(zhì),而前兩種處理方法是以土壤為處理介質(zhì).

    由于以水相為主要處理介質(zhì),污染物、微生物、溶解氧和營養(yǎng)物的傳質(zhì)速度快,且避免了復(fù)雜而不利的自然環(huán)境變化,各種環(huán)境條件(如 pH、溫度、氧化還原電位、氧氣量、營養(yǎng)物濃度、鹽度等)便于控制在最佳狀態(tài),因此反應(yīng)器處理污染物的速度明顯加快,但其工程復(fù)雜,處理費用高.另外,在用于難生物降解物質(zhì)的處理時必須慎重,以防止污染物從土壤轉(zhuǎn)移到水中.

二、地下水生物修復(fù)工程技術(shù)

    地下水生物修復(fù)工程技術(shù)可以分為三類:

1、原位處理 

    與土壤基本相同,參見上文所述.

2、物理攔阻 

    使用暫時的物理屏障以減緩并阻滯污染物在地下水中的進(jìn)一步遷移,該方法在一些受有毒有害污染物污染的地點已取得成功的經(jīng)驗.

3、地上處理 

    又稱為抽取-處理技術(shù),該技術(shù)是將受污染的地下水從地下水層中抽取出來,然后在地面上用一種或多種工藝處理(包括汽提法去除揮發(fā)性物質(zhì)、活性炭吸附、超濾臭氧／紫外線氧化或臭氧／雙氧水氧化、活性污泥法以及生物膜反應(yīng)器等),之后再將水注入地層.但實際運行中很難將吸附在地下水層基質(zhì)上的污染物提取出來,因此這種方法的效率較低,只是作為防止污染物在地下水層中進(jìn)一步擴散的一種措施.例如,在生物膜反應(yīng)器中,用沙作為固定生物膜的載體,以甲烷或天然氣為初始基質(zhì),能去除高于60％的多氯聯(lián)苯.

    進(jìn)行地下水生物修復(fù)處理時,應(yīng)注意調(diào)查該地的水力地質(zhì)學(xué)參數(shù)是否允許向地上抽取地下水并將處理后的地下水返注；地下水層的深度和范圍；地下水流的滲透能力和方向,同時也要確定地下水的水質(zhì)參數(shù)如pH、溶解氧、營養(yǎng)物、堿度、以及水溫是否適合于運用生物修復(fù)技術(shù).