一、土壤生物修復(fù)工程技術(shù)
就土壤來說，目前實(shí)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(yùn)輸。一般采用土著微生物處理，有時(shí)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(qiáng)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(yíng)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(dòng)，促進(jìn)微生物的分布和營(yíng)養(yǎng)等物質(zhì)的運(yùn)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(jī)。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(jiǎn)單的處理方法，費(fèi)用較省，不過由于采用的工程強(qiáng)化措施較少，處理時(shí)間會(huì)有所增加，而且在長(zhǎng)期的生物修復(fù)過程中，污染物可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散到深層土壤和地下水中，因而適用于處理污染時(shí)間較長(zhǎng)、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(jī)污染物會(huì)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(bǔ)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(jì)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(chǔ)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(guó)空軍將生物通風(fēng)方法列為處理受噴氣機(jī)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(kuò)散，將土壤運(yùn)輸?shù)揭粋�(gè)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(diǎn)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(yùn)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(jiǎn)單的系統(tǒng)就只是露天堆放。有時(shí)首先將受污染土壤挖掘起來運(yùn)輸?shù)揭粋�(gè)地點(diǎn)暫時(shí)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(yùn)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(jī)塊狀材料（如樹皮或木片）補(bǔ)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(yíng)養(yǎng)物，經(jīng)過三個(gè)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?yàn)橐恍└咝Ы到饩ㄈ绨椎孛梗℅eotrichumcandidum））提供適宜的生長(zhǎng)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(qiáng)化微生物的五氯酚鈉的降解能力，同時(shí)可以增加微生物對(duì)污染物毒性的耐受能力。
這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以在土壤受污染之初限制污染物的擴(kuò)散和遷移，減小污染范圍。但用在挖土方和運(yùn)輸方面的費(fèi)用顯著高于原位處理方法，另外在運(yùn)輸過程中可能會(huì)造成污染物進(jìn)一步暴露，還會(huì)由于挖掘而破壞原地點(diǎn)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(yùn)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(dòng)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(jī)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(yùn)行，在第一單元中混合土壤、水、營(yíng)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�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jī)污染物含量超過總有機(jī)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(jī)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(gè)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(yíng)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(yíng)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(fèi)用高。另外，在用于難生物降解物質(zhì)的處理時(shí)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(shí)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(diǎn)已取得成功的經(jīng)驗(yàn)。
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(shí)際運(yùn)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(kuò)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(shí)，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(shí)也要確定地下水的水質(zhì)參數(shù)如pH、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)物、堿度、以及水溫是否適合于運(yùn)用生物修復(fù)技術(shù)。