生物修复技术作为一项有效的环保处理技术被应用始于上世纪70年代初。由于其具有设备简单、操作方便、经济可靠的特点，生物修复技术在全球范围内得到了迅猛的发展并被广泛应用于石油、化工、制药、矿山等行业的污染处理，成为土壤和地下水污染处理的首选技术。作为一种新兴的环保技术，生物修复技术具有广泛的市场发展前景。举例来说，在美国大约有750000个各种地下储罐，一半以上为石油或汽油灌，其中有超过300000个存在泄漏现象，并以每年30000左右的速度递增。生物修复技术被证明是目前处理此类污染的最经济和有效的环保技术。
关于生物修复技术在处理含油泥沙（主要产生于油田、炼油厂和石油泄漏）的应用，国外进行了大量的研究和实践。逐渐形成了一套较为成熟和可靠的工艺，并取得了不错的处理效果。总的来讲，这些工艺可分为异位生物修复和原位生物修复两种。其中异位生物修复主要包括composting(堆肥)和landfarming工艺，而原位生物修复主要包括Bioventing（生物通风）和soil vapor extraction (土壤气抽吸)工艺。作为一项较为复杂的环保技术，生物修复牵涉环保、生物、水文、地质等多个学科。因此，影响生物修复处理效果的因素也很多，大致包括生物种类及活性、污染物种类及浓度、土壤条件（土质、湿度、pH等）、营养成分、充氧状态以及温度等。所以，一个有效的工程方案在选择合适的工艺的基础上，还必须监测和控制适当的影响因素，才能达到最佳的处理效果。影响因素的参数确定和优化必须采用试验与实践相结合的方法来获得。
一、 异位生物修复工艺
1、 Composting(堆肥)
堆肥工艺就是将污染的土壤与一定量的填料混合后垒成土堆，土壤中的微生物在适当的条件下进行新陈代谢的同时将污染物降解并去除。填料的作用是改善土壤结构，提高空隙率，增加充氧效果，并提供适合微生物生长的温床。填料主要有稻草、木屑、鸡粪、牛粪、或活性污泥等。添加比例应视土壤结构和污染物的种类和浓度而定，通常为5%~40%不等。为提高处理效果，通常需要充氧、提供营养物质并保持适当的湿度。微生物新陈代谢所产生的热量能使土堆内部的温度高达30~60C, 较高的温度能促进微生物的降解过程，达到较理想的处理效果。工程中，对土堆内部温度变化的监测能为充氧量提供依据。
通常堆肥工艺根据形式不同又分为Static Pile (Biopile)、Windrow、和Closed Reactor三种工艺。由于Closed Reactor工艺处理费用高从而限制了它的应用。工程中应用最广泛的是Biopile 和Windrow工艺。这两者的主要区别是供气方式的不同。Biopile是靠鼓风或抽吸的方式利用管路向土堆内充氧。而Windrow则是利用人工或机械定期翻土来达到向土堆中充氧的目的。美国艾斯特技术工程公司在美国数十个石油污染土壤的生物修复工程均采用了Biopile 或Windrow工艺。统计数据表明，经过3-6个月的处理,TPHs的浓度下降了80%以上，处理效果明显。
2、
Landfarming是一种最简单的生物修复技术之一。它是将待处理的土壤以一定的厚度均匀的铺在事先经过处理的不透水的平地上，定期用类似爬犁的工具耕土; 在适当的条件下，利用土壤中的微生物的新陈代谢作用去除污染物。耕地的目的是提供充足的氧气和起到混合搅拌的作用。通常土层的厚度为15-40cm, 视处理Landfarming
规模、土质情况和污染程度而定。一层污染土处理完以后，可逐层叠加处理。美国艾斯特技术工程公司曾在宾西法尼亚州成功运用Landfarming工艺处理3780m3被石油污染的土壤，TPH平均浓度为10,000~20,000mg/kg土壤，最高浓度达到150,000mg/kg。由于该工艺通常要求较大的地方来铺开土，其应用受到了一定程度的限制。同时，landfarming 过程中，挥发性的污染物将直接散发到大气中造成二次污染，因此，在对空气要求比较敏感的地方也不适于采用该工艺。
二、 同位生物修复工艺
与异位生物修复工艺相比，同位生物修复工艺在污染处就地处理，无需破坏土壤结构，工程量相对要少，处理费用也较低。因此，在北美，大多加油站的土壤修复均采用同位生物修复工艺。
1、 Soil Vapor Extraction(土壤气抽吸)
土壤气抽吸工艺就是在被污染的位于渗透层的土壤中安装通风井和抽风井，通过在抽风井的抽气作用使土层中易挥发的污染物被去除的过程。对于尾气的处理，根据其可降解性的好坏，选择生物过滤器或采用活性炭吸附的方法。土壤气抽吸工艺主要用于处理被易于挥发的污染物污染的土壤。另外，密实的土壤（如粘土）或含水率高的土壤因孔隙率低或透气状态差，限制了气体的传输，从而降低了土壤气抽吸工艺的处理效果甚至限制了其使用。对于石油污染的土壤，在土质允许的条件下，对于石油中易挥发的成分的去除可采用土壤气抽吸工艺。对于不易挥发的部分的去除，则应考虑运用Bioventing (生物通风)工艺。
2、 Bioventing (生物通风)
生物通风工艺就是通过向污染的位于渗透层的土壤中充气（鼓风或抽吸）来加快土壤中微生物降解和转化污染物反应的生物修复技术。生物通风工艺通常用于处理被不易挥发的并可被生物降解的污染物污染过的土壤。与土壤气抽吸工艺相比，生物通风工艺充气（鼓风或抽吸）速率明显降低。充气量仅够维持微生物代谢过程即可。土壤中缺少营养物质、较低的湿度和较差的透气性将影响生物通风工艺的处理效果。通常采用在土壤表层开沟槽的方法使营养液和水分渗入，或采用注射井的方法将营养液和水分注入待处理的土层中。而较好的透气性则是通过在污染区设通风井来实现的。
美国艾斯特技术工程公司大量的土壤气抽吸工艺和生物通风工艺工程实践证明，这两种工艺是行之有效的石油类污染土壤修复技术。但处理期一般较长。通常6个月后，TPHs浓度降低60-70%，2-3年后降低80%以上。
三、 生物修复的影响因素
1．
研究表明，土壤中有超过200种微生物可降解碳水化合物。常见的具有高效降解作用的种类主要有Pseudomonas、 Arthrobacter、 Flavobacterium、 Achrombactor、 Anthrobactor、 Micrococcus和Acinobactor。肥沃的土壤中通常每克干泥中含有107~109个微生物。其中105~106为可降解碳水化合物的种群。在石油类污染的土壤中，每克干泥中通常含可降解碳水化合物的微生物量为106~108。对于缺少可降解石油类菌群或可降解石油类菌群数量少的土壤，应采生物种类及数量
用生物强化的方法引入或增加菌群的数量。生物强化的方法主要有bioaugmentation 和biostimulation 两种。Bioaugmentation 是在异地接种并培养菌种的生物强化技术。Biostimulation 是在原地通过增加营养物质等方法实现生物强化的技术。需要的菌种可通过直接购买或用plate count和分离接种技术从污染地的土壤中筛选对污染物有降解作用的微生物。
2．
石油污染物的种类和浓度可以通过Gas Chromatography 分析法和重量分析法获得。低于十个碳的链状碳水化合物以及苯、甲苯、二甲苯等易于被生物降解。而高于十个碳的链状碳水化合物、环状烷、石蜡等则不易于被降解。通常过高浓度的污染物会降低生物活性，因此，必须对微生物进行逐步驯化。
3．
土壤结构和组成决定土壤传输空气、水和营养物质的能力。
4．
生物降解过程发生的最佳pH值范围为7.5~7.8。
5．
研究表明，微生物代谢过程每降解53克碳源，需要12克氮、6克磷、28克氧和6克氢。因此，通常生物修复过程要补充适当的氮和磷。
营养物浓度 pH 值 土壤结构和组成 污染物的种类和浓度
6．
湿度
最佳的土壤湿度范围为50%~80%。当土壤湿度低于10%时，生化反应几乎无法发生。土壤湿度用重量分析法获得。
7．
生物修复技术多为好氧生化过程，因此充氧量是否充足直接关系到生物修复的效果。
8．
微生物的生化速率随温度的升高而加快。每提高10C, 反应速度提高一倍。 温度 供氧情况
生物修复技术作为一项有效的环保处理技术被应用始于上世纪70年代初。由于其具有设备简单、操作方便、经济可靠的特点，生物修复技术在全球范围内得到了迅猛的发展并被广泛应用于石油、化工、制药、矿山等行业的污染处理，成为土壤和地下水污染处理的首选技术。作为一种新兴的环保技术，生物修复技术具有广泛的市场发展前景。举例来说，在美国大约有750000个各种地下储罐，一半以上为石油或汽油灌，其中有超过300000个存在泄漏现象，并以每年30000左右的速度递增。生物修复技术被证明是目前处理此类污染的最经济和有效的环保技术。
关于生物修复技术在处理含油泥沙（主要产生于油田、炼油厂和石油泄漏）的应用，国外进行了大量的研究和实践。逐渐形成了一套较为成熟和可靠的工艺，并取得了不错的处理效果。总的来讲，这些工艺可分为异位生物修复和原位生物修复两种。其中异位生物修复主要包括composting(堆肥)和landfarming工艺，而原位生物修复主要包括Bioventing（生物通风）和soil vapor extraction (土壤气抽吸)工艺。作为一项较为复杂的环保技术，生物修复牵涉环保、生物、水文、地质等多个学科。因此，影响生物修复处理效果的因素也很多，大致包括生物种类及活性、污染物种类及浓度、土壤条件（土质、湿度、pH等）、营养成分、充氧状态以及温度等。所以，一个有效的工程方案在选择合适的工艺的基础上，还必须监测和控制适当的影响因素，才能达到最佳的处理效果。影响因素的参数确定和优化必须采用试验与实践相结合的方法来获得。
一、 异位生物修复工艺
1、 Composting(堆肥)
堆肥工艺就是将污染的土壤与一定量的填料混合后垒成土堆，土壤中的微生物在适当的条件下进行新陈代谢的同时将污染物降解并去除。填料的作用是改善土壤结构，提高空隙率，增加充氧效果，并提供适合微生物生长的温床。填料主要有稻草、木屑、鸡粪、牛粪、或活性污泥等。添加比例应视土壤结构和污染物的种类和浓度而定，通常为5%~40%不等。为提高处理效果，通常需要充氧、提供营养物质并保持适当的湿度。微生物新陈代谢所产生的热量能使土堆内部的温度高达30~60C, 较高的温度能促进微生物的降解过程，达到较理想的处理效果。工程中，对土堆内部温度变化的监测能为充氧量提供依据。
通常堆肥工艺根据形式不同又分为Static Pile (Biopile)、Windrow、和Closed Reactor三种工艺。由于Closed Reactor工艺处理费用高从而限制了它的应用。工程中应用最广泛的是Biopile 和Windrow工艺。这两者的主要区别是供气方式的不同。Biopile是靠鼓风或抽吸的方式利用管路向土堆内充氧。而Windrow则是利用人工或机械定期翻土来达到向土堆中充氧的目的。美国艾斯特技术工程公司在美国数十个石油污染土壤的生物修复工程均采用了Biopile 或Windrow工艺。统计数据表明，经过3-6个月的处理,TPHs的浓度下降了80%以上，处理效果明显。
2、
Landfarming是一种最简单的生物修复技术之一。它是将待处理的土壤以一定的厚度均匀的铺在事先经过处理的不透水的平地上，定期用类似爬犁的工具耕土; 在适当的条件下，利用土壤中的微生物的新陈代谢作用去除污染物。耕地的目的是提供充足的氧气和起到混合搅拌的作用。通常土层的厚度为15-40cm, 视处理Landfarming
规模、土质情况和污染程度而定。一层污染土处理完以后，可逐层叠加处理。美国艾斯特技术工程公司曾在宾西法尼亚州成功运用Landfarming工艺处理3780m3被石油污染的土壤，TPH平均浓度为10,000~20,000mg/kg土壤，最高浓度达到150,000mg/kg。由于该工艺通常要求较大的地方来铺开土，其应用受到了一定程度的限制。同时，landfarming 过程中，挥发性的污染物将直接散发到大气中造成二次污染，因此，在对空气要求比较敏感的地方也不适于采用该工艺。
二、 同位生物修复工艺
与异位生物修复工艺相比，同位生物修复工艺在污染处就地处理，无需破坏土壤结构，工程量相对要少，处理费用也较低。因此，在北美，大多加油站的土壤修复均采用同位生物修复工艺。
1、 Soil Vapor Extraction(土壤气抽吸)
土壤气抽吸工艺就是在被污染的位于渗透层的土壤中安装通风井和抽风井，通过在抽风井的抽气作用使土层中易挥发的污染物被去除的过程。对于尾气的处理，根据其可降解性的好坏，选择生物过滤器或采用活性炭吸附的方法。土壤气抽吸工艺主要用于处理被易于挥发的污染物污染的土壤。另外，密实的土壤（如粘土）或含水率高的土壤因孔隙率低或透气状态差，限制了气体的传输，从而降低了土壤气抽吸工艺的处理效果甚至限制了其使用。对于石油污染的土壤，在土质允许的条件下，对于石油中易挥发的成分的去除可采用土壤气抽吸工艺。对于不易挥发的部分的去除，则应考虑运用Bioventing (生物通风)工艺。
2、 Bioventing (生物通风)
生物通风工艺就是通过向污染的位于渗透层的土壤中充气（鼓风或抽吸）来加快土壤中微生物降解和转化污染物反应的生物修复技术。生物通风工艺通常用于处理被不易挥发的并可被生物降解的污染物污染过的土壤。与土壤气抽吸工艺相比，生物通风工艺充气（鼓风或抽吸）速率明显降低。充气量仅够维持微生物代谢过程即可。土壤中缺少营养物质、较低的湿度和较差的透气性将影响生物通风工艺的处理效果。通常采用在土壤表层开沟槽的方法使营养液和水分渗入，或采用注射井的方法将营养液和水分注入待处理的土层中。而较好的透气性则是通过在污染区设通风井来实现的。
美国艾斯特技术工程公司大量的土壤气抽吸工艺和生物通风工艺工程实践证明，这两种工艺是行之有效的石油类污染土壤修复技术。但处理期一般较长。通常6个月后，TPHs浓度降低60-70%，2-3年后降低80%以上。
三、 生物修复的影响因素
1．
研究表明，土壤中有超过200种微生物可降解碳水化合物。常见的具有高效降解作用的种类主要有Pseudomonas、 Arthrobacter、 Flavobacterium、 Achrombactor、 Anthrobactor、 Micrococcus和Acinobactor。肥沃的土壤中通常每克干泥中含有107~109个微生物。其中105~106为可降解碳水化合物的种群。在石油类污染的土壤中，每克干泥中通常含可降解碳水化合物的微生物量为106~108。对于缺少可降解石油类菌群或可降解石油类菌群数量少的土壤，应采生物种类及数量
用生物强化的方法引入或增加菌群的数量。生物强化的方法主要有bioaugmentation 和biostimulation 两种。Bioaugmentation 是在异地接种并培养菌种的生物强化技术。Biostimulation 是在原地通过增加营养物质等方法实现生物强化的技术。需要的菌种可通过直接购买或用plate count和分离接种技术从污染地的土壤中筛选对污染物有降解作用的微生物。
2．
石油污染物的种类和浓度可以通过Gas Chromatography 分析法和重量分析法获得。低于十个碳的链状碳水化合物以及苯、甲苯、二甲苯等易于被生物降解。而高于十个碳的链状碳水化合物、环状烷、石蜡等则不易于被降解。通常过高浓度的污染物会降低生物活性，因此，必须对微生物进行逐步驯化。
3．
土壤结构和组成决定土壤传输空气、水和营养物质的能力。
4．
生物降解过程发生的最佳pH值范围为7.5~7.8。
5．
研究表明，微生物代谢过程每降解53克碳源，需要12克氮、6克磷、28克氧和6克氢。因此，通常生物修复过程要补充适当的氮和磷。
营养物浓度 pH 值 土壤结构和组成 污染物的种类和浓度
6．
湿度
最佳的土壤湿度范围为50%~80%。当土壤湿度低于10%时，生化反应几乎无法发生。土壤湿度用重量分析法获得。
7．
生物修复技术多为好氧生化过程，因此充氧量是否充足直接关系到生物修复的效果。
8．
微生物的生化速率随温度的升高而加快。每提高10C, 反应速度提高一倍。 温度 供氧情况