3生物控制技术
3.1原位生物控制技术
原位生物处理控制技术是指:在原地通过投加具有高效降解作用的微生物和营养物,有时还 需外加电子受体或供氧剂,以减少底泥的容积、污染物的量或污染物的溶解度、毒性或迁移性。
第一个较为完善的原位处置记录可能是Ripl〔18〕所作的。Ripl将铁或硝酸盐注入沉 积物中有效地降低了磷的活性,从而降低了磷再次进入水体的机会;1991年,加拿大国家水研究 所在进行汉密尔顿港受污染底泥治理中试研究中发现,向保持缺氧状态的底泥中投加Ca(N03)2 和有机调理剂,在197d内,底泥中78%的油和68%的PAHs被生物降解。卢云涛等人,在滇池草海 疏浚之前先在沉积物中施用一种富含磷的试剂,从而有效地降低沉积物疏浚中铅的释放。但是, 由于这种技术要求反应剂与受污染底泥在原地就能充分的反应,而受污染底泥的整治是个案化极 强的环境问题,因而并非所有的污染沉积物都可以进行原位处理,其处理效果也因地而异。
对有机污染的底泥,最理想的办法是不疏浚,让微生物在原地直接分解污染物。这样可以节 省大量疏浚费用,同时能减少疏浚带来的环境干扰。然而,到目前为止,虽然经过纯培养,已经 发现有些微生物能较大程度的分解PAH、PCBs等有机物,但要制成在原位能活跃分解有机物的产 品,目前的效果还不理想。另外,微生物对有机物的降解需要适宜的环境条件,如温度、pH值、 营养成分及电子受体等,但在现场治理中,影响生物活性的诸多因子往往较难控制,生物活性因 此难以达到最大值。
3.2易位生物控制技术
易位生物控制技术是将被污染底泥搬动或输送到他处进行的生物修复处理,是疏浚底泥后续 处理的方法之一,也是在受污染场地化学特性阻碍原位生物修复的情况下的另一种底泥污染释放 的生物控制方法。
对有机污染严重的疏浚污泥进行处理,首选的方法是生物降解,生物降解是有机物有效的去 除途径。在过去的20年里,科学工作者不断地开展对人工合成有机物的生物降解研究及某些有机 化合物在人工处理体系中的降解行为研究。一方面从中筛选和驯化降解各类有机物的特殊菌种, Parales等从受1,4-二氧环己烷污染的污泥样品中分离出一株能以其为唯一碳源和能源的放线菌 CB1190,该菌对1,4-二氧环己烷的降解率为595%。李湛江等从一些下水道底泥中筛选的厌氧菌 吉氏拟杆菌(Bacteroidesdistasonis)和尿拟杆菌(Bacteroidesmerdae)能够与葡萄糖共代谢高效 降解硝基苯,1g葡萄糖能共代谢200~260mg硝基苯。另一方面,有些研究者还对分离到的优势微 生物的最佳降解途径进行了研究,为其在实际处理中的应用提供依据。比如,杨彦希等从炼油厂 严重污染的污染底泥中分离筛选到12株假丝酵母及丝孢酵母,能以苯酚为唯一碳源生长,24~48h 内降解苯酚可达1200mg/L以上,其中一菌株降解苯酚质量浓度最高可达1700mg/L,经鉴定为麦牙 糖假丝酵母,其降解苯酚适宜条件为:温度28℃~37℃,pH值4~9,需通气。目前底泥生物处理 的主要问题是底泥中的有机物水溶性低,而普遍认为有机物降解速度受液相浓度的影响,微生物 只能利用液相中的有机物,而不能利用固相中的有机物,因而底泥中有机物生物可利用性低,降 解速度慢。因此,为了使有机物能较快被降解,就必须使固相中的有机物尽快解析到液相中,以 便大大缩短整个反应的时间,减轻容器负荷,增大处理量。为了加快有机物的解析,一般的做法 是将底泥颗粒捣碎,进行搅拌,或加表面活性剂,如何采用更有效的方法来促进有机物的解析而 又不影响反应的速度,是现在研究的一个热点。
4污染底泥控制技术展望
4.1疏浚控制技术的展望
疏浚在很多时候是一种必需的选择,如运河、海港、航道的清淤,若要真正的做到环保性的疏 浚,一方面要集中发展轻质疏浚材料,并配合科学的疏浚方式,使疏浚过程对水体的扰动达到最小: 另一方面则要实现疏浚后淤泥的资源化处置,疏浚污泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而处 理困难。目前国内由于经费的限制,多采用农田施用和填埋处理,污泥的利用价值低,处理不彻底, 又极易造成二次污染。因此,建议采用物化或生物处理方法加强对疏浚污泥的处理力度,先使其达 无害化,然后用作建筑材料或路基材料,以代替粘土。一方面可节省粘土的用量,减少对土地资源 的破坏,另一方面又充分利用了污泥,减少了处置费用,节约用地,一举多得。而且建筑材料需求 量大,完全有可能大量消纳疏浚污泥,将疏浚污泥变废为宝。
4.2覆盖控制技术的展望
从研究成果来看,国外运用覆盖技术进行底泥污染释放的控制工程很多,而此技术在我国应用 却并不广泛。笔者认为,至于覆盖技术是否适合在我国进一步推广,还需要更多的小试、中试等工 程来验证。一方面,在实践中不断的总结覆盖控制技术在我国应用的效果,另一方面,在实践中不 断地规范覆盖技术的设计规范及施工规范,这对确保客观的研究和评价该技术是十分必要的;再者, 可以考虑覆盖和固体废物处理相结合,可采用固体废物或废物的固化体作为覆盖材料,这样既达到 了覆盖的目的,又处置了固体废物。
4.3原位生物控制技术的展望
原位生物修复技术有着成本相对较低,同时能减少疏浚带来的环境干扰等优点,但是此技术存 在着过程控制困难等缺点。因而,除了进一步研制高效降解菌制剂,包括输氧剂替代电子受体和营 养物外,研究如何通过技术手段实现在原位提供有机物降解所需要的适宜环境条件,也是该技术研 究的一个方向。
4.4易位生物控制技术的展望
易位生物控制技术通过将污泥转移到人工处理体系中,能够为生物降解提供适宜的环境条件, 但由于需要将污染底泥转移,相应的产物环节也增加了,因而污染底泥易位生物控制技术要真正 对环境达到影响最小,还应加强物料输送技术的研究;另外,需要进一步深入研究微生物对有机 物降解的机理及途径,从中找到生物降解底泥中有机物的最佳控制条件,再者,如何提高污染底 泥的生物可利用性也是该技术的一个研究方向。
参 考 文 献
1.Hosokawa Y.Remediation work for mercury contaminated bay-experiences of Minamata Bay project,Japan[J].Wat.Sci.Tech.,1993,28(8~9):339-348
2.Blom G,Winkels HJ.Modeling sediment accumulation and dispersion of contaminants in lake Ijsselmeer(the Netherlands)[J].Wat Sci Tech,1998,37(6~7):17~24.
3.何孟常等.乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价[J].环境科学,1999,20(1)7~10.
4.杨小梦等.深圳市大沙河底泥毒物污染特征及对策探讨[J].华中师范大学学报(自然科学版) 2003,37(4):572~575.
5.Van Arkel,G.J,1993.Long-term sediment modeling in Hamilton Harbors,M.Sc.Thesis, Civil Engineering,McMaster University,Ontario,Canada.
6.何晶晶.受污染城市水体淤泥的清理与处置技术研究,中国城市建设与环境保护实际.北京: 中国环境科学出版社,1997,181~184.
7.濮培民,王国祥等.底泥疏浚能控制湖泊富营养化吗?[J].湖泊科学,2000,12(3):269~279
8.Holdren CW,Jones J.Managing Lakes and Reservoirs.3rd edition Prep.By N.Am.Lake Manage Soc.And Terrene lnst,In coop with U.S.EPA.,2001.
9.Otis MJ.“New Bedford Harbor,Massachusetts Dredging/disposal of PCB Contaminated sediments”Dredging 94-Proceeding of the second International Conference on Dredging og Dredged Material Placement,American Society of Civil Engineers,1994,1:579~587.
10.柳惠青.湖泊污染内源治理中的环保疏浚[J].水运工程,2000,(11):21~27.
11.莫孝翠,湖泊内源污染治理中的环保疏浚浅析[J].人民长江,2003,34(12):47~49.
12.Irvine K.N,DroppoI.G,MurphyT.P,1997.Sediment resuspension and dissolved oxygen levels associated with ship traffic:implications for habitat renlediation.Water Poll.Res. J.Canada32(4):421~437.
13.汤承彬.草海底泥堆放对地下水的污染分析[J].1998,云南环境科学17(2):31~34.
14.Murphy T,P,Lawson A,Kmnagai M,Babin J,Review of emerging issues in sediment treatment[J].Aquatic Ecosystem Health & Management,1999,2:419~434.
15.Azcue JM,Zeman AJ,Alena Mudroch.Assessment of sediment and porewater after one year of sub aqueous capping of contaminated sediments in Hamilton Harbour,Canada[J]. Water Sci Tech,1998,37(6~7):323~329.
16.Bona F,Cecconi G,Maffiotti A.An integrated approach to assess the benthic quality after sediment capping in Venice lagoo[J].Aquatic Ecosystem Health and Management,2000, 3:379~386.
17.童昌华、濮培民等.水生植物控制湖泊底泥营养盐稀放的效果与机理[J],农业环境科学学报, 2003,22(6):673-676.
18.Ripl w.Biochemical oxidation of polluted lake sediment with nitrate-A new restoration method [J].Ambio,1976,5:132~135.
19.Jon Renholds.In situ treatment of contaminated sediments.Technology status report prepared for the U.S.EPA Technology lnnovation office.Washington,D.C.1998,7~9.
20.卢云涛.滇池草海污染底泥疏挖及处置:工程效益分析[J],
云南环境科学,1998,18(1):11~12.
21.MarUke MA,Ferdinand—Van Vlerken.Chances for biological techniques in sediment remediation[J].Wat Sci Tech.1998,37(6~7):345~353.
22.Parales RE,et al.Degradation of 1,4-dioxane by an actionomycete in pure culture[J].Appl.Environ.Microbiol.,1994,60(12):4157~4530.
23.李湛江,韦朝海,任源等.硝基苯降解菌生长特性及其降解活性[J].环境科学,1999,20(5):20~24.
24.杨彦希锌,一株高效脱酚菌麦牙糖假丝酵母10-4的研究[J].微生物学通报,1995,22(4):208~211.
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