生物修复技术

null生物修复技术生物修复技术 生物修复(Bioremediation)： 生物修复(Bioremediation)： 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术，一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。 狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的技术。 用于生物修复的生物 用于生物修复的生物土著微生物 外来微生物 基因工程菌 采用基因工程技术，将降解性质粒转移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高效降解难降解污染物的工程菌。 用于生物修复的其他生物 这些生物包括藻类、微型动物、植物等。难降解有机污染物和重金属及其相应的降解转化微生物难降解有机污染物和重金属及其相应的降解转化微生物nullnullnull适宜的环境条件适宜的环境条件营养 微生物的生长需要维持一定量的C:N:P营养 物质及某些微量营养元素。 电子受体 环境中的有机污染物在微生物的作用下被氧化分解时需耗氧。 有毒有害有机污染物的化学性质 污染现场和土壤的特性 微生物在环境污染治理中的作用微生物在环境污染治理中的作用微生物对有机污染物的降解与转化 微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机污染物彻底氧化，分解成CO2、H2O、SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等无机物。 在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成小分子有机酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修复中污染物降解的主力军。null微生物对重金属的转化与固定 微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。 ①汞的去甲基化及还原 例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75% 。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。 null ②累积及固定重金属 在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。nullnullnullnullnullnullnullnull植物在环境污染治理中的作用植物在环境污染治理中的作用植物修复的概念 利用绿色植物清除环境中的污染物，使其去除降低或消失称作植物修复(phytore-mediation) ( Raskin等.1994)。植物修复的主要对象是有毒重金属和有机污染物。null 研究明，许多细菌、真菌、藻类和植物都有从周围环境富集重金属的能力，然而至今仍没有一种经济有效的从土壤中回收富集了重金属的微生物。相比较而言，回收富集了重金属的植物则较容易。尤其是那些将重金属吸收到地上部的植物的回收更加简便易行。null一、植物修复的类型 一、植物修复的类型 植物固定(Phytostabilization) 根系降解(Rhizodegradation) 植物促进(Phytoaccumulation) 植物降解(Phytodegradation) 植物挥发(Phytovolatilization) 挥发转移(Evapotranspiration) null植物固定(Phytostabilization) 利用植物将有毒有害污染物如重金属聚集在根系地带, 降低其活动性, 阻止其向深层土壤或地下水中扩散, 但并不为植物利用, 即根系对污染物起固定作用。null根系降解(Rhizodegradation) 植物中超过20%的营养成分如糖分、氨基酸、有机酸等都聚集在根部, 因此会生长很多微生物, 尤其在根表面向外1-3mm 的地方, 这些微生物是没有种植过植物的土壤的3-4 倍。一些微生物可以同植物相结合促进重金属的降解, 也可以矿化某些有机污染物如PAHs、PCBs。null植物促进(Phytoaccumulation) 也称之为植物提取(phytoextraction) ,植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者0.01%的Cd的植物。目前世界上有500多种这样的植物。null植物降解(Phytodegradation) 植物的根、茎、叶吸收或降解污染物, 主要是有机污染物如PAHs、TPHs、PCBs, 无机污染物如氮氧化物、硫氧化物。判断这些污染物能否进入植物体内的指标是该物质在辛醇—水中的分配系数( logKOW )。logKOW 在1-3.5 之间的物质可以被植物吸收降解。null植物挥发(Phytovolatilization) 某些易挥发污染物被植物吸收后从植物表面组织空隙中挥发。如桉树降解三氯乙烯(TCE)、甲基叔丁基醚(MTBE)，印度芥菜降解硒化合物；烟草挥发甲基汞。从植物茎叶挥发出的物质可能被空气中的活性羟基分解。如有毒的Hg2+经植物挥发后变成了低毒的Hg，高毒的硒变成了低毒的硒化物气体等。 null挥发转移(Evapotranspiration) 植物通过叶表孔隙挥发水分的形式转移在水系中的污染物。如白杨、桉树、河香柏等树木具有很深的根系, 每天可以蒸腾大量的水, 将水中某些污染物转移至植物体内。二、植物修复在环境污染中的应用 二、植物修复在环境污染中的应用 植物修复在空气污染中的应用 植物在水环境污染中的应用 植物在土壤污染中的应用 null植物修复在空气污染中的应用 氮氧化物NxOy是污染空气的一类主要化合物，NO2同O3在光照的条件下容易形成光化学烟雾，N2O是一种能引起温室效应的气体，它可以辐射传热, 破坏同温层的O3。某些植物将氮氧化物转化为氨基酸或以其为氮源加以利用, 利用这些植物去除空气中的氮氧化物无疑是环保节能的好方法 。null Hiromichi Morikawa 等人详细研究了NO2被217种高等植物、50种野生草本植物、60种人工培育的草本植物和107种木本植物吸收和还原为N2的情况，结果表明辛荑对NO2吸收最高，达12.7mg/g (干重) ；菊科、桃金娘科、茄科和杨柳科有较高的还原N2的能力。null植物在水环境污染中的应用 水环境中的污染大致可分为三类: （1）无机营养元素如氮、磷等； （2）有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃PAH s、炸药等； （3）重金属的污染 。 null（1）无机营养元素如氮、磷等去除 利用水生植物去除由氮、磷等无机营养元素引起的水体富营养化问题已有大量研究。 种植莲藕、水稻既可以去除氮、磷, 又有很好的经济价值；被制成浮床的大椿草、水芹、水荣草、多花黑麦草等对去除水体中的氮、磷和抑制藻类滋生均有明显的作用。这些植物发达的根系及与根系共生或混生的微生物往往共同对水环境起着净化作用。 null（2）有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃PAH s、炸药等去除 利用某些植物降解、矿化污染物为毒性弱的小分子、具有无机物的特性, 修复受污染的水体。 水葫芦可以去除水体中的有机磷农药、染料、酚、多环芳烃、甲基对硫磷等有机污染物；浮萍、伊乐藻对杀虫剂DDT降解有明显的作用, 金鱼藻、伊乐藻或浮萍可以显著降低地表水中异丙甲草胺浓度; 长春花可用于修复受炸药TNT 污染的地表水;龙葵能有效地降解PCBs。 null（3）重金属去除 植物通过根系吸收、浓缩和沉淀水体中有毒有害重金属是非常具有吸引力的一种含重金属废水的处理方法, 是目前研究的热点问题。 用于修复水体污染物的植物大多是沉水和水面漂浮植物, 其中如绿藻对Cd、Hg、Cu、Pb 的去除率可达80%-90%;黑麦草对黄金废水不仅有很强的净化能力, 而且也具有很高的富集功能, 其根部的含金量最高可达784 g/t (干重)。 null 植物种苗对水中重金属的去除作用比植物根的去除作用更强，利用植物种苗去除水中重金属被称为种苗过滤，是修复含重金属废水发展的新方向。 渠荣遴等人研究了玉米、豌豆、蓖麻和向日葵等作物种苗对水体中Zn、Pb、Cu的去除作用，结果表明:蓖麻对Zn的积累最高，达30.0m g/g； 向日葵对Pb的积累最高, 达91.6mg/g；向日葵对Cu 的积累最高, 达24.3 m g/g，其茎、叶中也有一定量的铜积累。null植物在土壤污染中的应用 土壤中的污染物主要为： （1）有机物如有机农药、石油类(TPH)、酚类、氯溴代有机化合物等； （2）重金属等。null（1）植物修复有机污染物 植物修复有机污染物的方式主要以植物固定、植物降解为主。 紫花苜蓿, 黑麦草, 小蓝茎草已成功地用于土壤中PAHs的修复,在6个月内可以将PAHs总量降低57%；银合欢可以吸收和代谢二溴甲烷、三氯乙烯；转基因胡萝卜根须中聚集的苯酚浓度可达1000mmol/L，氯酚50mmol/L，在120h内可降解90% 以上的苯酚类化合物,研究表明根须中的过氧化酶null 可以促进这些物质的代谢; 在黑麦与大豆轮作的地块上TPH消失量显著高于无植被的地块；植物还能降解杀虫剂和除草剂，桑科植物及蔷薇科植物的根系分泌物能促进PCB降解菌的生长。柳树、鹅掌揪、落羽松、掸木及栋属植物都能有效地降解除草剂灭草松。 null（2）植物修复土壤中重金属污染 植物修复主要是选用超富集植物通过根系吸收固定这些重金属, 并转移到地面部分, 可采用收割的方式去除土壤中重金属。 宝山堇菜是一种Cd超富集植物, 它不仅可以超量吸收Cd，而且可以从地下向地上部位有效输送。蜈蚣草不仅有较强的耐受和富集Sn的能力, 同时也具有较强的耐Pb、Zn的能力, 具有生长速度快和生物量大的特点, 通过改善植物生长条件等可以大幅度提高其富集能力, 是有潜力的Zn、Cd污染土壤的修复植物。null总结——优点 与传统的修复技术相比, 植物修复是一种容易接受、成本低、技术要求低的修复方法, 它可应用于空气、地表水、地下水、土壤中污染物的修复。植物修复技术可清除的污染物包括无机污染物如氮、磷、重金属等;有机污染物如农药、炸药、有机氯化物、杀虫剂、除草剂等。null总结——缺点 要求植株具有高的生物量；对污染物的耐受性要高; 受植物根系分布的限制; 受气候、土质等的影响; 清除污染物所需的时间长; 转基因技术的应用可能会造成潜在的环境污染等等。但随着各方面研究和实践的深入, 它必将得到广泛推广与应用, 并为环境保护和治理工作带来新的前景与希望。 null水污染控制中的生物修复技术生物氧化塘是一种利用生物天然净化能力净化污水的处理系统，可辅以人工曝气、投加污染物和底泥高效降解菌剂、放养适生水生生物等强化措施，污水经过氧化塘处理，可形成多级食物链组成的复合生态系统，这对城市水环境的生物修复极为有利。 人工湿地利用基质微生物，水生植物，动物符合生态系统的物理、化学吸收、动物消费和微生物分解来实现对污水的高效净化。河道和湖泊人工增氧技术 通过一定的增氧设备，增加水体中溶解氧，能加速河湖水体和底泥微生物对污染物的分解，为水体中各种水生生物呼吸提供氧气，促进系统生物多样性。河道和湖泊人工增氧技术 通过一定的增氧设备，增加水体中溶解氧，能加速河湖水体和底泥微生物对污染物的分解，为水体中各种水生生物呼吸提供氧气，促进系统生物多样性。生物强化技术 实际上是外源微生物投放技术。在我国城市水环境治理中，应用的微生物制剂主要包括美国的Clear—Flo、CBS、日本EM、我国的光合细菌(PSB)、硝化细菌等，并取得了一定的治理效果。生物强化技术 实际上是外源微生物投放技术。在我国城市水环境治理中，应用的微生物制剂主要包括美国的Clear—Flo、CBS、日本EM、我国的光合细菌(PSB)、硝化细菌等，并取得了一定的治理效果。生物促生技术 生物促生技术是通过对自然界中污染物降解者（土著微生物）的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。 生物促生技术 生物促生技术是通过对自然界中污染物降解者（土著微生物）的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。 生态混凝土技术 所谓生态混凝土是一类混凝土介质，具有特殊的结构与表面特性，其上可附着生长适生生物，过滤净化入流的污染物。它能减轻环境负荷，与生态环境相协调。 生态混凝土技术 所谓生态混凝土是一类混凝土介质，具有特殊的结构与表面特性，其上可附着生长适生生物，过滤净化入流的污染物。它能减轻环境负荷，与生态环境相协调。 底泥生物氧化技术 通过把药物注射到河道底泥表面，对河道黑臭泥进行生物氧化，可有效降低底泥有机物含量和耗氧速率，提高底泥对上覆水体的生物降解能力，促进底泥微量营养释放和藻类生长。底泥生物氧化技术 通过把药物注射到河道底泥表面，对河道黑臭泥进行生物氧化，可有效降低底泥有机物含量和耗氧速率，提高底泥对上覆水体的生物降解能力，促进底泥微量营养释放和藻类生长。生物操纵技术 生物操纵就是利用调整生物群落结构的方法控制水质。其主要原理是调整鱼群结构，保护和发展滤食性的浮游动物，从而控制藻类的过量生长。其核心是利用浮游动物滤食浮游藻类，增加水体透明度。生物操纵技术 生物操纵就是利用调整生物群落结构的方法控制水质。其主要原理是调整鱼群结构，保护和发展滤食性的浮游动物，从而控制藻类的过量生长。其核心是利用浮游动物滤食浮游藻类，增加水体透明度。水生植被恢复技术 水生植被主要是指大型挺水植物，沉水植物、浮叶植物、漂浮植物等。水生植被恢复是城市水环境生物修复十分重要的环节，同时也是城市水质污染重要的指标生物。水生植被恢复技术 水生植被主要是指大型挺水植物，沉水植物、浮叶植物、漂浮植物等。水生植被恢复是城市水环境生物修复十分重要的环节，同时也是城市水质污染重要的指标生物。水生生态恢复技术 水生生态恢复是提高城市水环境自净能力，维护生物修复治理成果的必要措施，是生物修复的最高形式。通过生态恢复，使黑臭或富营养化水体向洁净好氧生态系统转化，提高水环境生物多样性和自净能力。水生生态恢复技术 水生生态恢复是提高城市水环境自净能力，维护生物修复治理成果的必要措施，是生物修复的最高形式。通过生态恢复，使黑臭或富营养化水体向洁净好氧生态系统转化，提高水环境生物多样性和自净能力。电动力学修复技术电动力学修复技术null原理nullnull地下水修复地下水修复null深层地下水超采引起生态环境恶化 深层地下水超采引起生态环境恶化 地下水位持续下降形成区域性降落漏斗 地面沉降 现状 地下水位持续下降形成区域性降落漏斗地下水位持续下降形成区域性降落漏斗深层地下水超采使地下水位持续下降,造成大量泵井失效,泵井更新,单井出水量降低,提水成本增高。在地下水漏斗区,为适应水位下降和用水需要,不少深井更换了高扬程水泵,并在打井时增大变径管深度。受这类高强度开采井的影响,使大量较浅的深井和小扬程的水泵失效,经济损失巨大。 地面沉降地面沉降超采深层地下水,形成大面积区域性地下水位降落漏斗,改变了地下水压力、开采含水层和含水层上下滞水层的应力状态,产生了粘性土的释水以及含水层、滞水层的压缩效应,从而导致地面沉降。由于地面沉降,造成城区排水不畅。尤其暴雨过后,城区马路积水严重,影响城市交通和群众正常生活。原因是原建成区通往市郊的地下排水管道因市区地面沉降形成倒坡,致使管道淤积严重,流水不畅。地面沉降降低了水利工程的行洪标准。地面沉降使测量标志失准。国家投巨资在区内建设的水准点、三角点测量设施,由于地面沉降,导致水准高程失效,给水利、交通建设带来很大困难。 现状现状目前，全国有近70个城市因不合理开采地下水诱发了地面沉降，沉降范围6.4万平方千米，沉降中心最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原、西安、苏州、无锡、常州等城市，其中天津塘沽的沉降量达到3.1米。此外，西安、大同、苏州、无锡、常州等城市的地面沉降同时伴有地裂缝，对城市基础设施构成严重威胁，而在河北、山东、云南、广东、海南等地也有不同程度的地裂缝发生。 地下水超采的修复：调度可利用的水资源替代深层地下水的开采 地下水超采的修复：调度可利用的水资源替代深层地下水的开采 建设水库，冬天引蓄水代替开采地下水 建设城区咸水中水道开发利用咸水 集蓄雨洪径流,回灌地下水 逐步关闭现有深机井,停止开采深层地下水 地下水的细菌污染 地下水的细菌污染 危害 地下水的细菌污染源主要来自动物粪便，因此，污染地下水的细菌主要是消化道的细菌，以大肠杆菌作为地下水细菌污染的标志也是出于这个原因。现已清楚，地下水的细菌污染问题一般是局部或区域性的，但近年来，随着大型废水处理厂的相继建立，大面积的污水灌溉和废水的次表层回注，细菌污染问题变得日趋严重。地下水源一旦受到细菌污染，不仅很难挽回而且限制了这些水源的充分利用，尤其是饮用水源依赖地下水，且饮水处理不良的地区，长期饮用含菌水势必影响人体健康和工农业经济的持续发展。 修复技术 修复技术 对于病原微生物来说,由于病原微生物存活期短,它的污染往往是局部的,因此可以在井中投加消毒剂,或设一坝,坝体内设置砂、粘土或粉砂土、含铁红土、磁铁矿砂、酸性腐殖土以去除病原微生物。因为细菌大小在0.5~10μm左右,病毒大小在0.001~1μm,吸附可以去除细菌及病毒,而过滤可以去除部分细菌。另外，在污水灌溉问题上要慎重考虑。重金属污染重金属污染矿产资源是人类社会文明必需的物质基础。随着工农业生产的发展, 人类精神、物质生活水平的提高, 社会对矿产资源的需求量日益增大。矿产资源的开发、加工和使用过程中产生的各种各样污染物质, 造成水环境污染, 给生态环境和人类带来不利影响。去除或降解水环境中的污染物质就需对受污染的水体进行修复处理。而地下水由于其隐蔽性和难以恢复性, 切断污染源后,仅靠自身的自然净化需长达十年、几十年、甚至上百年的时间。生物修复技术具有可现场进行,投资少, 运行费用低, 无二次污染, 最终产物少等特点, 应是地下水修复工程的主要修复技术。微电解- 生物法处理酸性重金属矿山地下水微电解- 生物法处理酸性重金属矿山地下水微电解—生物法组合工艺试验装置如图 所示。 1 - 培菌池; 2 - 原水调节池; 3 - 计量泵; 4 - 微电解反应柱; 5 - 生物反应器; 6 - 搅拌器微电解法机理 微电解法机理 铸铁为铁- 碳合金,碳以碳化铁颗粒分散在铁中。当铁屑浸入电解质溶液(矿山酸性地下水)时,便构成无数个Fe - C微原电池,纯铁为阳极,碳化铁为阴极,发生如下反应: null当有O2 时, 随着反应的不断进行,水中消耗了大量的H+ ,pH值会自动升高,使重金属离子形成氢氧化物沉淀:随着反应的不断进行,水中消耗了大量的H+ ,pH值会自动升高,使重金属离子形成氢氧化物沉淀:而且新生态Fe2 +和Fe3 +是良好的絮凝剂,在弱酸性条件下具有较高的活性,首先形成单核络离子,最终聚合成多核络离子,包括大量的羟基络合物和多核羟基铁络合物,这些络合物都是良好的絮凝剂,对沉淀物有良好的凝聚作用,对重金属离子也有良好的吸附作用。此外,由于废水中各金属离子的存在,还会发生共沉效应,从而改善了各重金属离子的沉淀条件,提高了去除率。 生物法机理 生物法机理 微生物法处理矿山酸性地下水是依据获得的高效功能菌对重金属离子有静电吸附作用、络合作用、絮凝作用和共沉淀作用,使得重金属离子被沉积,经固液分离,废水被净化我国的硝酸类氮污染状况 我国的硝酸类氮污染状况 由于农业灌溉施肥,工业的排放以及生物的转化而成等形式,大量的氮素进入土壤,而氮素没有被农作物吸收经微生物硝化作用，以硝态氮的形式进入土体和地下水(最主要)。浅层地下水已普遍受到氮素不同程度的污染。我国饮用水硝酸类氮污染状况不容乐观,自来水硝酸类氮和亚硝酸类氮的浓度标准以N 20mg·L - 1为基准值,WHO 的标准限制在10mg·L - 1以下,很多国家以1113mg·L - 1 作为基准值,我国的基准值高于国外,即使如此,许多地下水和地表水浓度仍超标。 硝酸性氮污染的生物处理技术硝酸性氮污染的生物处理技术脱氮菌一般是兼性厌氧性细菌,溶解氧存在的情况下用溶解氧进行呼吸,可是在氧不存在,硝酸性氮和亚硝酸性氮存在条件下,利用它们结合氧进行呼吸。生物学的脱氮反应一般不把细胞合成考虑进化学计量式。 2NO3- + 10H+ -----N2 + 4H2O + 2OH- (1) 根据氢供给体是否利用有机物,生物脱氮技术可分为异养型脱氮法和自养型脱氮法 异养型脱氮法 异养型脱氮法 在废水处理中,氢供体通常使用甲醇,由于其毒性,控制使用的场合很多。当然也不能把废水作为氢供体使用。地下水中的硝酸性氮的去除时,从安全性和成本方面考虑使用乙醇和醋酸较多,乙醇作为氢供体场脱氮反应可以表示成式(2) 的化学计量式: 5C5H5OH + 12NO3- →6N2 + 10CO2 + 9H2O +12OH- (2)自养型脱氮法 自养型脱氮法 脱氮菌中也有能用氢气、还原态硫化合物和二氧化碳等无机物作为氢供体的自养型细菌,这些都可应用于地下水硝酸性氮去除,一般情况下自养型细菌增长率低,增长速度慢,菌的增长量少,剩余污泥的产生量低。把氢气用作氢供给体的情况下的脱氮反应, (3) 式的化学计量式表示: 2NO3- + 5H2 →N2 + 4H2O + 2OH- (3)null另外还有原位净化法 、处理厂净化法 、离子交换树脂法 、RO(反渗透膜)ED(电渗析) 法，在此不作介绍。地下水硬度增高地下水硬度增高近年来，我国的一些以地下水为主要供水源的城市普遍存在着地下水硬度逐渐增高的现象。 我们通常所说的水的硬度一般是指钙和镁的浓度。 钙镁物质进入地下水的方式 钙镁物质进入地下水的方式 城市大量的工业废水与生活污水未经处理任意排放，污废水中的酸、碱和盐类等很多物质把土壤中的钙镁物质溶解或置换出来。 大量废置的工业废渣和城市生活垃圾里含有许多有机物与无机物发生分解，氧化还原后，也能将土壤中的钙镁物质置换出来。 长期以来居民利用浅井当作排放生活污水的渗井，使大量的污染物质直接进入地下含水层中，使地下水的硬度迅速增高。 过量的集中开采深层地下水，引起深层地下水位急剧下降，在水位压力差的作用下，高硬度的浅层地下水渗透补给深层地下水，从而污染了深层低下水。 对高硬度的地下水的软化方法石灰软化法 对高硬度的地下水的软化方法石灰软化法 原理：石灰软化是利用化学沉淀原理去除水中硬度的方法。将消石灰制成石灰乳投加到原水中后，根据水中硬度与pH值的关系，在pH值大于8.3的条件下，可发生下列反应： CO2+Ca (OH) 2→CaCO3↓+H2O Ca (HCO3)2+ Ca (OH) 2→CaCO3↓+2 H2O Mg (HCO3)2+ Ca (OH) 2→CaCO3↓+2 H2O +MgCO3 MgCO3+ Ca (OH) 2→CaCO3↓+Mg (OH) 2↓ 2NaHCO3+ Ca (OH) 2→CaCO3↓+2 H2O +Na2CO3过量石灰软化法 过量石灰软化法 首先根据化学计量式的计算结果投加石灰，使水的pH直达到10.3以上，可产生CaCO3沉淀，有效地降低Ca2+的含量。但镁的反应需要更高的pH值，故在计算值的基础上再增加35mg/L的石灰量，是镁离子充分反应，才能更好地将其去除。第二阶段是向出水中充入CO2气体，将pH值降到10.3使多余的Ca (OH) 2 与CO2 发生反应，进一步降低钙离子，而加入Na2CO3 则适用于去除非碳酸盐硬度。继续向水中充入CO2 气体，将pH值降低到8.5~9.5，使剩余的CO32- 离子转变成HCO3 - 离子，保持碳酸盐平衡，稳定出水水质。 分流处理软化法 分流处理软化法 一部分原水进行过量石灰软化，此部分水中钙、镁离子浓度降到最低，澄清后的出水与另一部分原水混合，利用澄清后出水中过剩的Ca (OH) 2与原水中的CO2和Ca (HCO3)2反应，产生CaCO3沉淀，降低混合后出水的硬度和pH值，而不需要再碳酸化。地下水石油烃污染 地下水石油烃污染 来源：石油开采过程中试油，洗井，油井大修，堵水，送泵，下泵等井下作业和油气集输。油箱或其他运输工具的渗漏以及地下储油灌的泄露。都会造成油类经包气带土层进入地下水中，危害地下水资源。最常见的石油烃为苯系物（BTEX），即苯，甲苯，乙苯。二甲苯的混合物。其中苯和甲苯是致癌物质。 地下水修复的现状：由于地下水所处地理环境、地质环境和流动特点不同，要发现和确定其是否被污染比较困难，而一旦发现受到污染，则已经比较严重，要恢复则更加困难。国外的调查报告显示，受到石油烃污染的地下水，在污染源受到控制后，一般几十年都难以在自然状态下复原。所以，如何经济，快速，有效地去除地下水中的石头烃污染物是各国环境学者和水文地址学者研究的热点。原位处理法 原位处理法 原位处理法是地下水石油烃污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对较低，而且还可以减少地表处理设施，最大程度的减少了石油烃的暴露，减少了对环境的潜在污染，是一种很有前景的地下水石油烃污染治理技术。 原位处理法包括原位化学氧化、土壤气抽出技术以及地下水曝气法 。原位化学氧化（In-Situ Chemical Oxidation,ISCO）原位化学氧化（In-Situ Chemical Oxidation,ISCO）ISCO是近年来提出的能够有效处理土壤和地下水中BTEX的一种技术。目前，ISCO所用的氧化剂是ClO2 和O3 。ClO2 通常以气体的形式直接进入污染区，氧化其中的石油烃，在反应过程中几乎不生成致癌性的三氯甲烷和挥发性的有机氯。O3以气体的形式通过注射井进入污染区，可自行分解为O2，使水中的DO含量增加，为后继微生物处理提供适合的条件。 土壤气抽出技术 （Soil vapor extraction，SVE） 土壤气抽出技术 （Soil vapor extraction，SVE） 土壤气抽出技术是指通过抽出井把非饱和区中的含气态污染物的土壤气抽出地层，从而达到消除污染物的目的。该法是当前有机污染物原位修复中十分有效的技术之一，其去除机理主要是挥发和生物降解。该技术应用于石油烃污染治理还有一些需要解决的问题，包括如何精确计算气体的逸出量，完成修复所需要的时间等。 地下水曝气法（Air Sparging，AS） 地下水曝气法（Air Sparging，AS） 地下水曝气法也称为生物注气技术（Bioventing），是原位修复石油烃污染的有效技术。实验表明，汽油泄露污染的含水层，空气喷射3天后大部分有机物被去除。AS常与AVE技术联合使用（成为AS-SVE）通过联合作用，不只可以收集饱和区和非饱和区的可挥发性石油烃，而且以供氧为主要手段，促进石油烃的生物降解。在一个地下储油罐泄露地点实施了AS-SVE联合工艺，渗流区的BTEX质量分数从5x10-6降到1x10-6。 建设城区咸水中水道开发利用咸水 建设城区咸水中水道开发利用咸水 在工业、农业、生活等领域凡有条件利用微咸水和咸水的不再使用淡水和自来水。在生活上,利用咸水洗涤、冲厕、洗车等。在工业上,工厂冷却用水、工地冲洗砂石料等。在环境上,喷洒道路、消防用水、游泳池、喷水池用水、微咸水浇灌绿地林带等。在农业上,用微咸水灌溉蔬菜作物,或咸水与淡水轮灌或混灌。公园湖塘水体养鱼用水等。 集蓄雨洪径流回灌地下水 集蓄雨洪径流回灌地下水 建立屋顶雨水集蓄回灌系统。用管道与落水管直接连接收集屋顶雨水,引入渗井回灌地下水。屋顶雨水直接引入人工湖,补充水体。马路、停车场、广场建透水路面,增大降雨入渗。改高草坪为平草坪或低草坪,增大汛雨滞蓄。实行雨污分流,雨水引入湖塘,增加城市水体,净化水质,不仅美化环境,还可增大雨洪调蓄能力,增加回灌地下水量。 逐步关闭现有深机井 停止开采深层地下水 逐步关闭现有深机井 停止开采深层地下水 停止对深层地下水的开采,终止深层水水位下降和地面沉降。还深层地下水以后备水源的地位。休养生息,涵养水源。从根本上修复和改善生态环境,以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。主要修复技术的比较主要修复技术的比较抽取-处理技术（P&T技术） 可渗透反应墙技术(permeable reactive barrier，PRB技术) 空气注入修复技术（ AS技术） 生物修复技术 修复对象的比较 1 修复对象的比较 1 修复对象的比较2 —局限性修复对象的比较2 —局限性工程上的利弊 考虑的因素包括水文地质条件,工程量,对周围环境的影响等工程上的利弊 考虑的因素包括水文地质条件,工程量,对周围环境的影响等所有地下水污染的修复方法都难免要考虑当地水文地质条件.各种修复方法都受其影响,同时也反过来影响着水文地质 不同的工程量不仅关系着修复的成本,也关系着修复工程对环境的潜在影响 对周围环境的影响包括对水文地质条件的影响和对微生物生态系统的影响.污染源的条件对各种修复方法的限制污染源的条件对各种修复方法的限制环境条件的限制作用：生物修复>AS>PRB>P&T工程量工程量工程完成后有可能造成的影响工程完成后有可能造成的影响P&T技术： 1 涉及地下水的抽提或回灌 ,工程量大，对修复区干扰较大 ,可能造成地面沉降。 2 P&T 技术中抽出处理工程所采用的钻井等设备在污染治理完毕以后还可以用于其他方面 ,如地下供水、人工回灌等 PRB技术： 透性反应墙修复工程一经投入 ,其设施就已固定在地下 ,不可以作其他用途。造成浪费。 生物修复技术： 在封闭式地下水系统中，生物修复往往造成氧气量不足 原地生物修复技术可能会破坏原有的微生态环境平衡成本的比较 成本的比较 一分钱，一分货 ，修复的效果有好有坏： P&T 〉 AS 〉 PRB 〉 生物修复 发展情况与前景发展情况与前景分析抽取-处理技术（P&T技术）这种方法应用较早, 是应用最广泛、成熟程度最高的技术。到目前为止已发展了几十年,对其主要过程和所发生的反应了解较为清楚;在美国有68%的地下水污染场地选用该技术 。但由于对修复区干扰较大，使用有下降的趋势 。 可渗透反应墙技术 (PRB技术) 有应用前途，但发展时间不长，技术不够成熟，处理的污染物种类还很有限。应用前景广阔，但是到目前为止,我国尚未使用这种技术进行现场污水处理  空气注入修复技术（AS技术）近年来 ,AS技术已成为地下水原位处理技术的首选。  生物修复技术 欧洲各国从80年代中期开始广泛使用这一技术, 并取得了相当的成功。为了进一步提高生物修复效率,又相应的发展了不少辅助技术。如利用计算机作为辅助工具来最佳的修复环境,预测微生物的生长动态和污染物降解的动力学，并将注意点转移到通过植物根际环境改善微生物的栖息环境。人们也寄希望于遗传工程通过降解质粒或基因螯合来获得降解能力更强,清除极毒和极难降解有机污染物效果更好的微生物。综合比较综合比较P&T在处理各类污染物应用的频率P&T在处理各类污染物应用的频率P&T在处理三氯乙烯时去除率可达90%，效果显著，是目前处理地下水中三氯乙烯的主要方法nullAS技术与PRB技术都是目前原位处理地下水污染的重要方法，明显地AS技术的应用更为广泛。