一种有机污染土壤生物修复装置及其应用

摘要

本发明属于有机污染土壤修复技术领域，特别涉及一种有机污染土壤生物修复装置及其应用。包括土壤生物降解室、集气室、电解室及电控室，其中集气室与土壤生物降解室和电解室连通，电解室用于产生电解水反应与电流输出；电控室用于控制电解室内的电解水反应与电流输出；土壤生物降解室内通过电流与生物刺激共同强化有机污染物的生物降解过程。本发明可实现对土壤生物修复室中功能微生物代谢活性的双重强化过程，具有撬装式设计，灵活、多用的特点，具有良好的污染土壤修复应用价值和前景。

权利要求

1.一种有机污染土壤生物修复装置，其特征在于，包括土壤生物降解室（1）、集气室（2）、电解室（13）及电控室（14），其中集气室（2）与土壤生物降解室（1）和电解室（13）连通，电解室（13）用于产生电解水反应与电流输出；电控室（14）用于控制电解室（13）内的电解水反应与电流输出；土壤生物降解室（1）内通过电流与生物刺激共同强化有机污染物的生物降解过程；

所述土壤生物降解室（1）的两侧分别设有两个所述集气室（2），所述集气室（2）通过导气管（8）与所述电解室（13）连通；所述集气室（2）的内壁设有多个与所述土壤生物降解室（1）连通的注气孔（3）；

两个所述集气室（2）通过设置于所述土壤生物降解室（1）内的多个布气管（4）连通，各所述布气管（4）的侧壁上沿轴向布设有多个布气孔（24）；

所述集气室（2）的上表面设置压力表（5）和限压阀（6）；

所述电解室（13）包括阳极电解室和阴极电解室，阳极电解室和阴极电解室内均设有电极（11），电极（11）通过导线（12）与所述电控室（14）连接；

所述阳极电解室和所述阴极电解室通过所述导气管（8）分别与两个所述集气室（2）连通，所述导气管（8）上设有气阀（10）；

所述阳极电解室和所述阴极电解室通过盐桥（9）与所述土壤生物降解室（1）连通，所述盐桥（9）用于导电电路连通；

所述阳极电解室设有注液口A（25）和排液口A（27）；所述阴极电解室设有注液口B（26）和排液口B（28）；

所述电解室（13）两侧的侧壁分别设置箱体支撑（22），电解室（13）底部设置撬装设备支撑用脚架（23）；

所述电控室（14）设置于两个所述集气室（2）之间，所述电控室（14）内设置电流分流模块（17）和电源控制系统（18），电流分流模块（17）通过导线连接电控室（14）侧壁上的导线电解液连接口（21），并与电解室（13）内电解液连接构成电流通路；

所述电源控制系统（18）通过导线（12）与所述阳极电解室和所述阴极电解室内的电极（11）连接；

所述电控室（14）外壁设置电学参数显示屏（15）和电流控制阀（16），电学参数显示屏（15）分别显示电源供电电压、电解室（13）内总体电流强度及流经电流分流模块（17）的分流电流强度，电流控制阀（16）用于直接调控流经电流分流模块（17）的分流电流强度。

2.如权利要求1所述的有机污染土壤生物修复装置的应用，其特征在于，通过电解室（13）内电解水产生的O2和H2，分别向土壤生物降解室（1）内输出，依据生物降解处置工艺条件作为电子受体或电子供体，进行有机污染物的好氧生物降解或厌氧生物降解，实现生物刺激强化的处置效果；同时，通过盐桥（9）作为电解室（13）与土壤生物降解室（1）之间的电流通路，流经土壤生物降解室（1）内土壤的直流电起到增强微生物繁殖与代谢活性的作用，形成电流强化过程。

3.根据权利要求2所述的有机污染土壤生物修复装置的应用，其特征在于，流经所述土壤生物降解室（1）内土壤的电流强度控制在50 300 mA；

~

所述电解室（13）向所述土壤生物降解室（1）内供给的O2和H2的含量可通过调控电流分流模块（17）对装置内干路电流强度进行调整，实现O2和H2的定量供给，其调控方法可依据建立O2和H2的定量供给模型来完成，即：（公式一）

（公式二）

其中，I为干路电流强度，t为通电时间，Ne为每库伦电量对应电子数，η为有效电子转移效率，即用于产生O2和H2的电子转移部分，NA为阿伏伽德罗常数；在确定目标干路电流强度I的条件下，实现对 和  的定量输出。

说明书

一种有机污染土壤生物修复装置及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于有机污染土壤修复技术领域，特别涉及一种有机污染土壤生物修复装置及其应用。

背景技术

[0002] 有机污染土壤作为化工行业发展的副产物，越发受到关注。有机污染土壤的存在一定程度上限制了企业原址的土地利用，特别在城市化逐步发展的当下，市区内的化工企
业陆续搬迁外移，遗留场地亟待开发与再利用。然而，场地所在位置及周边的居民居住环境
决定了大规模进行污染土壤的外运处置并非易事，具有较大的二次污染的危害。对此，采用
撬装式的移动处置设备进行污染场地的原地异位处置，不失为一种可行的便捷处置方法。

[0003] 现有的撬装式土壤修复设备多以土壤清洗工艺、化学氧化工艺及热脱附处置工艺为主，通过物理或化学处置技术进行污染土壤的修复。然而，土壤清洗工艺的清洗液处置是
后续较麻烦的处置工作，特别是在市区内的有机污染场地修复工程，清洗液的处置成为增
加污染土壤处置成本的负担；而在碳达峰与碳中和的生态环境需求大背景下，热脱附处置
过程中不断排放的温室气体将在未来限制该技术更为广泛的应用，同时其较高的能耗负荷
与处置成本也是限制其进一步规模化应用的不利因素之一。对此，生物修复凭借其经济、友
好的工艺特点，重新受到环境工作者的重视。但微生物修复的较长周期与效果不稳定等缺
陷依然是其在工程应用上的负面因素。且原位修复周期更长，异位修复同样涉及外运的二
次污染风险问题。因此，亟待开发具有良好生物修复效率与稳定效果的异位处置装置，从而
以生物修复技术为基础，形成成套的高效、低耗生物修复设备，满足土壤修复工程化的低碳
处置需求。

[0004] 现有的生物修复技术工程化应用方式，主要以生物堆修复工艺为主，并通过曝气、氧分补给等方法，进行生物降解的强化；但在开放体系下，修复效果仍然存在不确定性，其
该技术只能实现有机污染物的好氧降解过程，而对于诸如卤代烃等的具有厌氧降解需求的
方面，难以实现处置需求。因此，本专利面向撬装式生物修复装置的开发需求，基于现有的
微生物修复强化方式，整合生物刺激强化与电动强化修复过程，开发高效、稳定、兼顾好氧
降解与厌氧降解的多功能设备，以期为有机污染土壤修复行业的工程应用提供可行、可靠、
低碳的生物修复装置设备。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种有机污染土壤生物修复装置及其应用。

[0006] 为实现上述目的本发明采用的技术方案为：

[0007] 一种有机污染土壤生物修复装置，包括土壤生物降解室、集气室、电解室及电控室，其中集气室与土壤生物降解室和电解室连通，电解室用于产生电解水反应与电流输出；
电控室用于控制电解室内的电解水反应与电流输出；土壤生物降解室内通过电流与生物刺
激共同强化有机污染物的生物降解过程。

[0008] 所述土壤生物降解室的两侧分别设有两个所述集气室，所述集气室通过导气管与所述电解室连通；所述集气室的内壁设有多个与所述土壤生物降解室连通的注气孔。

[0009] 两个所述集气室通过设置于所述土壤生物降解室内的多个布气管连通，各所述布气管的侧壁上沿轴向布设有多个布气孔；

[0010] 所述集气室的上表面设置压力表和限压阀。

[0011] 所述电解室包括阳极电解室和阴极电解室，阳极电解室和阴极电解室内均设有电极，电极通过导线与所述电控室连接；

[0012] 所述阳极电解室和所述阴极电解室通过所述导气管分别与两个所述集气室连通，所述导气管上设有气阀。

[0013] 所述阳极电解室和所述阴极电解室通过盐桥与所述土壤生物降解室连通，所述盐桥用于导电电路连通；

[0014] 所述阳极电解室设有注液口A和排液口A；所述阴极电解室设有注液口B和排液口B。

[0015] 所述电解室两侧的侧壁分别设置箱体支撑，电解室底部设置撬装设备支撑用脚架。

[0016] 所述电控室设置于两个所述集气室之间，所述电控室内设置电流分流模块和电源控制系统，电流分流模块通过导线连接电控室侧壁上的导线电解液连接口，并与电解室内
电解液连接构成电流通路；

[0017] 所述电源控制系统通过导线与所述阳极电解室和所述阴极电解室内的电极连接。

[0018] 所述电控室外壁设置电学参数显示屏和电流控制阀，电学参数显示屏分别显示电源供电电压、电解室内总体电流强度及流经电流分流模块的分流电流强度，电流控制阀用
于直接调控流经电流分流模块的分流电流强度。

[0019] 所述有机污染土壤生物修复装置的应用，通过电解室内电解水产生的O2和H2，分别向土壤生物降解室内输出，依据生物降解处置工艺条件作为电子受体或电子供体，进行有
机污染物的好氧生物降解或厌氧生物降解，实现生物刺激强化的处置效果；同时，通过盐桥
作为电解室与土壤生物降解室之间的电流通路，流经土壤生物降解室内土壤的直流电起到
增强微生物繁殖与代谢活性的作用，形成电流强化过程。

[0020] 流经所述土壤生物降解室内土壤的电流强度控制在50～300mA；

[0021] 所述电解室向所述土壤生物降解室内供给的O2和H2的含量可通过调控电流分流模块对装置内干路电流强度进行调整，实现O2和H2的定量供给，其调控方法可依据建立O2和H2
的定量供给模型来完成，即：

[0022]

[0023]

[0024] 其中，I为干路电流强度，t为通电时间，Ne为每库伦电量对应电子数，η为有效电子转移效率，即用于产生O2和H2的电子转移部分，NA为阿伏伽德罗常数；在确定目标干路电流
强度I的条件下，实现对 和 的定量输出。

[0025] 本发明的优点及有益效果是：

[0026] 1)本发明中所开发的有机污染土壤生物修复装置可实现对土壤生物修复室中功能微生物代谢活性的双重强化过程，即直流弱电场条件下的电动强化过程，以及电解产氧
和产氢过程的生物刺激强化，且双重强化作用具有耦合的关联特征，电动强化提高微生物
对养分与有机污染底物的利用效率与代谢容量，提高对电子供体或电子受体的消耗需求；
而生物刺激强化刚好提供更多的H2或O2作为电子供体或电子受体，从而满足功能微生物对
电子受体和电子供体的需求；

[0027] 2)本发明中所开发的有机污染土壤生物修复装置通过电流分流模块，实现弱电场条件下的有效电流强度以满足电动生物强化的需求，同时通过干路电流进行电解水，满足
H2和O2的需求量；

[0028] 3)本发明中所开发的有机污染土壤生物修复装置通过盐桥连接土壤生物降解室与电解室，避免了现有的电动强化生物降解处置中电极处的极酸或极碱状态，为土壤生物
室内的功能微生物降解提供良好的土壤pH微生态环境；

[0029] 4)本发明中所开发的有机污染土壤生物修复装置在应用过程中可利用其装置封闭特征，结合电子受体与电子供体的供给，实现污染土壤中有机污染物的厌氧生物降解与
好氧生物代谢，并可进行厌氧与好氧的交替处置，从而达到难降解的有机污染物深度降解
矿化的目的；

[0030] 5)本发明中所开发的有机污染土壤生物修复装置在应用过程中通过所建立的O2和H2供给量调控模型进行满足有机污染底物降解需求的电子受体与电子供体供给，从而通
过调节干路电流强度实现合理的O2和H2制备。

附图说明

[0031] 图1为本发明实施例提供的有机污染土壤生物修复装置的立体示意图；

[0032] 图2为本发明实施例提供的有机污染土壤生物修复装置的的主视图；

[0033] 图3为图2的俯视图；

[0034] 图4为本发明实施例中集气室的正面示意图；

[0035] 图5为本发明实施例中布气管的横截面示意图；

[0036] 图6为本发明实施例提供的有机污染土壤生物修复装置进行石油污染土壤修复的效果图；

[0037] 图7为本发明实施例提供的有机污染土壤生物修复装置进行1,2,3‑三氯丙烷污染土壤修复的效果图。

[0038] 图中：1为土壤生物降解室，2为集气室，3为注气孔，4为布气管，5为压力表，6为限压阀，7为液体补给口，8为导气管，9为盐桥，10为气阀，11为电极，12为导线，13为电解室，14
为电控室，15为电学参数显示屏，16为电流控制阀，17为电流分流模块，18为电源控制系统，
19为盐桥连接口，20为导气口，21为导线电解液连接口，22为箱体支撑，23为撬装设备脚架，
24为布气孔，25为注液口A，26为注液口B，27为排液口A，28为排液口B。

具体实施方式

[0039] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

[0040] 如图1‑3所示，本发明提供的一种有机污染土壤生物修复装置，包括土壤生物降解室1、集气室2、电解室13及电控室14，其中集气室2与土壤生物降解室1和电解室13连通，电
解室13用于产生电解水反应与电流输出；电控室14用于控制电解室13内的电解水反应与电
流输出；土壤生物降解室1内通过电流与生物刺激共同强化有机污染物的生物降解过程。也
就是说，通过电控室14控制电解室13内的电解水反应与电流输出，实现土壤生物降解室1内
电流与生物刺激共同强化有机污染物的生物降解过程，高效完成有机污染土壤的异位修复
处置。

[0041] 本发明的实施例中，土壤生物降解室1位于电解室13的上方，土壤生物降解室1的两侧分别设有两个集气室2，集气室2通过导气管8与电解室13连通；集气室2的内壁设有多
个与土壤生物降解室1连通的注气孔3，如图4所示。

[0042] 进一步地，两个集气室2通过设置于土壤生物降解室1内的多个布气管4连通，各布气管4的侧壁上沿轴向布设有多个布气孔24，如图5所示；

[0043] 具体地，集气室2背向土壤生物降解室1一侧表面设有两个平行的导气管8，各导气管8分别通过上、中、下三个接口与集气室2连接，面向土壤生物降解室1一侧表面等距开设
九个注气孔3，两侧集气室2间通过四根布气管4连通，布气管每个横截面上等夹角六向开设
布气孔24，布气孔24间距3～5cm，布气孔24的孔径为5～8mm；其中一侧集气室2上表面设置
压力表5与限压阀6；两侧集气室2外表面分别设置通向土壤生物降解室1的液体补给口7，液
体补给口7穿过集气室2，并于集气室2完全隔离；土壤生物降解室1延长向两个侧壁及上表
面可开启，用于装载与卸载土料，各侧壁接触棱为橡胶包裹，保障装置处置运行时土壤生物
降解室内1的封闭状态。

[0044] 如图1‑2所示，本发明的实施例中，电解室13包括阳极电解室和阴极电解室，阳极电解室和阴极电解室内均设有电极11，电极11通过导线12与电控室14连接；阳极电解室和
阴极电解室通过导气管8分别与两个集气室2连通，导气管8上设有气阀10。

[0045] 进一步地，阳极电解室和阴极电解室通过盐桥9与土壤生物降解室1连通，盐桥9用于导电电路连通；

[0046] 进一步地，阳极电解室和阴极电解室均设有注液口和排液口。

[0047] 本发明的实施例中，电控室14设置于两个集气室2之间，电控室14内设置电流分流模块17和电源控制系统18，电流分流模块17通过导线连接电控室14侧壁上的导线电解液连
接口21，并与电解室13内电解液连接构成电流通路。电流分流模块17用于调控电解室13内
总体电流与分流电流，从而控制土壤生物降解室1内电流；电源控制系统18通过导线12与阳
极电解室和阴极电解室内的电极11连接，并对整个装置供电。电源控制系统18可输出直流
电，并通过设定倒极周期，实现正、负极间的周期性切换。

[0048] 进一步地，电控室14外壁设置电学参数显示屏15和电流控制阀16，电学参数显示屏15分别显示电源供电电压、电解室13内总体电流强度及流经电流分流模块17的分流电流
强度，电流控制阀16用于直接调控流经电流分流模块17的分流电流强度。

[0049] 具体地，电极11为柱状，电极11设置于电解室13的底表面，通过可开启或关闭的电解室13外壁进行电极更换；电极11通过穿越电解室13与电控室14间隔的导线12接入电源控
制系统18；阳极电解室的外壁上部设置注液口A25，下部设置排液口A27；阴极电解室外壁上
部设置注液口B26，下部设置排液口B28，注液口及排液口均可关闭或开启；两个电解室13的
外壁设置导气口20，导气口20连接导气管8，并与集气室2连通，导气管8近导气口20端设置
气阀10，通过气阀10的开启或关闭，调控气体流动；同时，两个电解室13的外壁还设置盐桥
连接口19，盐桥9通过盐桥连接口19分别连通土壤生物降解室1与电解室13，用于导电电路
连通。本实施例中，两侧电解室13外壁分别设置三组盐桥9；电解室13两侧的侧壁分别设置
装置的箱体支撑22，电解室13底部设置撬装设备支撑用脚架23。

[0050] 构成电解室13与土壤生物降解室1之间电流通路的盐桥9可为饱和硫酸钾盐桥，但+ ‑
不限于饱和硫酸钾基质，其选择依据为所选基质的阴、阳离子的电解放电活性低于H和OH
的放电活性为宜；电解室13所用的电解质溶液的选择依据为所选电解质物质的阴、阳离子
+ ‑
的电解放电活性低于H和OH的放电活性为宜。

[0051] 本发明提供的有机污染土壤生物修复装置，具有电场强化与生物刺激强化双重强化功能，并适用于好氧和厌氧条件下有机污染土壤生物修复的撬装式装置，具良好的有机
污染土壤异位高效修复应用潜能。

[0052] 上述实施例中的有机污染土壤生物修复装置的应用，通过电解室13内电解水产生的O2和H2，分别向土壤生物降解室1内输出，依据生物降解处置工艺条件作为电子受体或电
子供体，进行有机污染物的好氧生物降解或厌氧生物降解，实现生物刺激强化的处置效果；
同时，通过盐桥9作为电解室13与土壤生物降解室1之间的电流通路，流经土壤生物降解室1
内土壤的直流电起到增强微生物繁殖与代谢活性的作用，形成电流强化过程。进一步地，电
流强化与生物刺激强化同时进行，在增强功能微生物繁殖代谢活性的同时，提高对电子受
体或电子供体的含量需求，并通过生物刺激供给得到满足，更大程度地增强功能微生物降
解能力，实现最优强化效果。

[0053] 进一步地，流经土壤生物降解室1内土壤的电流强度控制在50～300mA范围内，具有有效的微生物降解活性的强化效果；依据生物降解处置工艺条件作为电子受体或电子供
体，电解室13向土壤生物降解室1内供给的O2和H2的含量可通过调控电流分流模块17，对装
置内干路电流强度进行调整，实现O2和H2的定量供给，供给量以满足有机污染物生物代谢速
率的特征需求为基准。

[0054] 通过调控电流分流模块17，对装置内干路电流强度进行调整，实现O2和H2的定量供给，其调控方法可依据建立O2和H2的定量供给模型来完成，即：

[0055]

[0056]

[0057] 其中，I为干路电流强度(A)，t为通电时间(s)，Ne为每库伦电量对应电子数6.25×18
10 ，η为有效电子转移效率，即用于产生O2和H2的电子转移部分，NA为阿伏伽德罗常数6.02
23
×10 ；在确定目标干路电流强度I的条件下，实现对 和 的定量输出。

[0058] 针对有机污染场地的治理采用本发明提供的有机污染土壤生物修复装置处置结合实施例加以详细说明。

[0059] 实施例一

[0060] 某油田区石油污染土壤异位生物修复处置

[0061] 石油污染土壤采自某油田区井口周边作业过程中遗漏的落地原油污染土壤，污染土壤采用本发明提供的强化生物修复装置进行处置。选用适合于电动修复的石油烃降解功
能菌株蜡样芽孢杆菌(Bacillus  cereus)W1(CN105602869B)、仙河盐单胞菌
(Halomonasxianhensis)(CN 107828684 B)和地衣芽孢杆菌(Bacillus cereus)(CN 
107828684 B)作为石油烃降解功能菌剂进行强化生物降解。挑取斜面培养基(牛肉膏蛋白
胨培养基)保存的上述三种菌体，接种至牛肉膏蛋白胨培养基，30℃条件下进行180rpm振荡
培养48～72h，至OD600达到2.0以上，结束培养，菌液待用。

[0062] 所用到的无机盐液体培养基的组成为：1.0g/L NaCl，0.3g/L MgSO4，1.5g/L NH4NO3，1.5g/L K2HPO4，0.5g/L KH2PO4，0.02g/L CaCl2，0.02g/L FeSO4，1L蒸馏水，pH 7.0～
7.5，121℃灭菌20min备用。

[0063] 将石油污染土壤首先进行除杂预处理，将杂物垃圾与大块石砾筛除后，使用Allu斗进行物料破碎，尽量将污染土壤破碎成2mm以下的粒径状态，将上述制备的菌液混入污染
8
土壤中，使混入后的细菌微生物终浓度达到5.1×10 CFU/g干土，同时使土壤中的含水量达
到20～25％的水平。将混合菌剂后的污染土壤转移至强化生物修复装置土壤生物降解室1
中，再关闭顶部密封盖，开始进行强化修复处置。本实施例中所装入装置内的土壤方量达到
3
0.48m (1.0m×0.8m×0.6m)，约0.72t污染土壤，污染土壤的初始含油量达到4.25％(w/w)，
为了对比强化生物修复装置处置(EK‑BIO‑Eh)效果的优越性，同时设置一般电动修复处理
组(EK‑BIO)和无处理措施的对照组(CK)，各处理组的参数设置如表1所示。在EK‑BIO‑Eh处
理组中，通过电控室14中的电学参数显示屏15设置供电电压为28V，电压极性的倒极周期为
2h，基于土壤性质和调控的含水量特征，装置通电后通过电流传感器搜集数据显示在电学
参数显示屏15上的流经土壤生物降解室内的电动强化电流强度为80～120mA；装置所用盐
桥为饱和K2SO4‑琼脂盐桥，用于水电解制备O2的总电流强度为90A，利用O2的定量供给模型
进行估算，每天的O2供给量为20.19mol/d，满足石油烃每日生物降解所需电子受体量的需
求；此外，每20d按实际土壤含水量需求进行一次从液体补给口7进行水分补给，每10d进行
一次土壤样品采集，进行石油烃残留量测定。

[0064]

[0065] 经过100d修复处置后，石油烃的残留量变化，如图6所示，EK‑BIO处理组的石油烃降解率达到43.54±1.15％，而采用强化生物装置进行修复的土壤中石油烃降解率达到
56.53±4.3％，降解率提高了约13％。由此表明，在电动强化微生物修复(EK‑BIO)的基础
上，通过电子受体的供给，使得微生物代谢效率进一步增强，取得更好的石油污染土壤强化
生物修复效果。

[0066] 表1

[0067]

[0068]

[0069] 实施例二

[0070] 某化工厂区1,2,3‑三氯乙烷污染土壤异位生物修复处置

[0071] 按实施例一所述的方法将某化工厂区1,2,3‑三氯乙烷污染的土壤进行除杂、破碎、筛分处理，并利用Acinetobacter sp.JWDH2‑5按前述方法进行菌剂制备，将菌剂混入含
8
1,2,3‑三氯乙烷浓度达35mg/kg的污染土壤中，使得土壤中微生物丰度达到6.2×10CFU/g
干土。将与实施例一中相同方量的土壤装载入强化生物装置中，通过电流分流模块17调控
总电流强度达32A，并采取厌氧/好氧交替处置的工艺模式进行强化生物修复处置，即：首先
进行厌氧阶段修复，当累计厌氧修复达20d后，转为好氧修复，好氧修复周期亦为20d，随后
再次转为厌氧修复阶段，修复周期同为20d，最后再转为好氧修复，总修复周期为80d。在装
置运行过程中，当装置为厌氧处置时，关闭阳极所处电解室13连接导气管8上的气阀10，并
打开阴极侧的气阀10，从而使土壤生物降解室1内充满H2，完成针对1,2,3‑三氯丙烷的脱氯
反应过程，此阶段中H2的供应量约为14.22mol/d；在好氧修复阶段，打开阳极侧气阀10，并
关闭阴极侧气阀10，使得土壤生物降解室1内供给填充氧气，从而完成1,2,3‑三氯丙烷脱氯
后中间产物的完全降解直至矿化的过程，此阶段中O2的供应量为7.12mol/d。在电动处置过
程中，由于同样进行了倒极处置，倒极周期亦为2h，随着倒极的发生，阳极侧与阴极侧气阀
10随同电极方向的切换而自动发生开启与关闭，以保障既定的土壤生物降解室1内厌氧或
好氧状态。在80d的处置过程中，土壤生物降解室1内污染土壤在各个位置的pH范围为6.71
～7.13，由此可见，该装置的运行工艺过程为功能微生物保持了良好的土壤酸碱条件。在好
氧矿化过程中，随着O2的持续供给与CO2的产生，促使限压阀6随机自动开启与关闭，保持土
壤生物降解室1内的最大压力不高于1.5atm。土壤修复过程中，每10d进行一次土壤样品取
样，测定1,2,3‑三氯丙烷和脱氯产物氯丙烯的残留量。

[0072] 检测结果如图7所示，随着厌氧与好氧处置过程的交替延续，1,2,3‑三氯丙烷的含量在两个厌氧阶段呈现显著的减小趋势，而对应的这两阶段里，氯丙烷的含量呈现明显的
上升趋势；而在好氧阶段，1,2,3‑三氯丙烷的含量也出现下降，但速率较慢，而氯丙烷的含
量呈现明显的降低，表明好氧阶段功能微生物的高效矿化过程。实验过程中同样设置了传
统电动强化微生物的处理(Ge)，以跟强化生物修复装置处理(Eh)过程进行对比。结果表明，
在上述1,2,3‑三氯丙烷和氯丙烷含量的变化趋势相似的情况下，Eh处理组的1,2,3‑三氯丙
烷的降解速率达到Ge组的1.5倍，而氯丙烷的残留量仅为Ge组的近1/4，由此表明，本发明所
提供的有机污染土壤生物修复装置可针对氯代烃等既需要厌氧条件，有需要好氧条件进行
彻底矿化去除的有机污染物而言，具有良好的污染土壤处置效果，因此具有良好的市场推
广与应用前景。

[0073] 本发明提供了一种基于电场强化生物刺激的有机污染土壤生物修复装置，由土壤生物降解室、电解室、电控室及导气、导电管路附件构成，通过电控室向装置内部进行电流
输出，利用盐桥导电实现土壤生物降解室内有机污染物生物降解强化过程；利用电流分流
模块调节干路电流进行电解水产生O2和H2，通过导气管路实现土壤生物降解室内O2和H2供
给，实现生物刺激的强化构成；利用O2和H2的产量估算模型结合污染底物生物降解特征，优
化O2和H2供给量，从而通过本装置实现污染土壤中有机污染物的厌氧或好氧高效生物降解。
该装置为撬装式设计，具有灵活、多用的特点，具有良好的污染土壤修复应用价值和前景。

[0074] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围
内。