土壤污染是亟需解决的重大环境问题，微生物降解是一种绿色可持续的有机污染土壤治理技术。本专利提供了一种有机污染固体废弃物处理并同步资源化的技术，可将有机污染土壤中的污染物直接转化为电能。

【所属领域】

土壤污染治理、固废资源化利用、绿色低碳技术。

【项目简介】

污染土壤中氧化剂（电子受体）缺乏、功能微生物数量少活性低以及电子传递效率低严重限制了微生物降解效能的提升和应用。土壤微生物电化学修复技术通过固体电子受体阳极的引入克服了土壤修复过程中电子受体不能持续供给的技术难题，土壤微生物自产生的生物电流原位刺激提升了微生物的降解活性解决了土壤功能微生物代谢活性低的限制，同时将有机污染物直接转化为电能实现了污染土壤修复和固废资源化的双功效。该技术投入少、成本低，无菌剂、化学品添加，可将污染物原位降解直接转化为电能，契合国家绿色、低碳、可持续发展的需求。

土壤微生物电化学修复体系由阴极、阳极和外部电能回收装置组成（图1），产电菌催化降解有机污染物所产出的电子被阳极收集，通过外部负载到达阴极，在阴极与空气中的氧气反应生产水，并同步产生电能。污染土壤中电活性菌种类丰富，为土壤微生物电化学强化降解技术研发提供了必备条件，基于自主研发的活性炭空气阴极和碳布阳极构建土壤微生物电化学体系，土壤中的电活性菌一方面通过自身代谢作用直接参与有机污染物的降解，另一方面可以凭借形成的生物电流能量突破有机污染物降解吸热反应的热力学能垒进而加速有机污染物矿化，双管齐下强化有机污染物去除。基于此研发了有机污染土壤微生物电化学修复装置和方法。

图1. 土壤微生物电化学修复装置图。碳棒阳极收集电子，空气阴极用于脱除盐分。

【应用情况】

该技术针对企业有机污染固体废物难以资源化的难题，研发的土壤微生物电化学修复同步产电技术可实现有机污染土壤治理并同步资源化的功效。我国有油井约20万口，每年约有60万吨石油泄露进入环境，造成约3.3×106 hm2的土壤遭受污染。以大港油田开采区石油污染土壤为例，该技术可提升石油烃降解率1倍以上，电能回收效率达1000 mAh/kg土壤（图2）。该技术也可作为现有固废处理工艺的补充流程，以提升固废处理效率和资源化程度，从而降低治理成本。

图2. 土壤微生物电化学修复技术电能回收。土著微生物将有机污染物直接转化为电能输出。

【合作需求】

该土壤治理专利可许可、转让，诚邀企业共同研发有机固体废物处理新技术，携手推进固体废物处理处置和资源化利用。同时，寻求该技术产生电能的回收、利用，尤其是对多种传感器的电源供给装置开发。

图3. 发明专利证书

【研发团队】

农田有机污染生物消减创新团队面向土壤污染防控和绿色低碳发展等国家重大需求，聚焦有机污染修复与安全利用的使命任务，开发土壤动物、生物电流等原位强化微生物协同降解技术，为保障土壤健康提供支撑。近五年，团队主持国家级20项，省部级项目8项；授权发明专利近11项；出版著作7部；制定标准2项；发表SCI一区论文近70篇；培养硕博士研究生21名。

【联系人】

王老师（邮箱 hbscgzh@163.com 电话 022-87431316）

李老师（邮箱 lixiaojing@caas.cn 电话 13821328836）