CN108817076A - 微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法及系统，所述系统包括石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统，微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，呼吸器的阳极设在厌氧反应系统内，阴极设在好氧反应系统内，好氧反应系统内安装有生物堆通风设备以及生物营养物滴滤设备；厌氧反应系统设有物料和营养物质投加口、污污排放口、搅拌器以及气体导出、活性污泥处理设备。通过微生物电化学呼吸器耦合厌氧反应系统以及耦合好氧反应系统进行修复。本发明能够同时修复不同含水率的石油污染土壤，能最大效率的去除石油烃，且处理周期短、修复效果好、不产生二次污染、可持续运行。

Description

微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法及系统

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体是一种微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法和系统。

背景技术

随着我国社会经济的繁荣和发展，石油资源得到深化利用，从而推动了石油开采事业的发展。然而由于石油其在利用过程存在管理与技术的缺陷，大量的原油直接或简介流入土壤中，导致大面积的土壤受到严重的污染。石油灌满土壤的空隙不仅影响土壤的通透性，还严重破坏原油的土壤水、气、固的三相结构，影响土壤微生物的生长以及土壤中植物根系的呼吸作用及营养物质和水分的吸收，导致植物根系腐烂坏死，严重危害植物的生长。同时，土壤中的石油随着土壤中的水分不断的迁移扩散，导致地下水也遭到污染。

目前污染土壤修复的技术大致可分为三类，即物理方法、化学方法和生物方法。其中前两类方法修复效果有限，费用高，且容易造成二次污染，而第三类方法则不会产生类似的问题。热处理法是用于处理石油污染土壤常用的物理法。由于石油污染土壤类型较多，开挖出来后的石油污染土壤含水率也各不相同，存在含水率极高的石油污染土壤，若采用热处理方法处理该含水率极高的石油污染土壤，则在石油污染土壤去除水分的过程会产生大量的能耗，导致处理成本极高，处理效率较低。而化学法处理极易造成二次污染，生物方法处理只适用于较低浓度石油污染土壤的修复并且修复周期长。

石油污染土壤自然修复过程周期长、效率低，为降低石油土壤污染的危害，发达国家目前已经制定了相关土壤修复计划，探索有效的修复技术，如何高效安全低成本地修复石油污染土壤已成为环境领域的重要课题之一。

与其他修复技术相比，微生物燃料电池(microbial fuel cells，MFCs)是一种利用产电微生物将化学能直接转化为电能的技术，其在运行期间不消耗外接能量且无二次污染，在产电、污染土壤修复、温室气体减排和污染毒性检测等方面有巨大的潜力。而目前国内外对MFCs产电性能的研究进展比较缓慢，相对于产电能力，利用其能够降解有机物的特性进行污染物处理应用则更易实现。MFCs的性能用功率/电流曲线来表征，通过外电路不同的电阻来得到这种曲线。非常高的电阻或者断路，电压是最高的，但是电流为零导致功率为零。减少电阻导致电压降低，然后电流增加导致出现钟形曲线。当电阻很小时，或细胞在短路时，MFCs提供最大电流，因为没有电压使得功率减少到零。在能源产生方面，MFCs最佳的功率点是在功率最大的那个点。而在优化污染物治理的目的，最优运行点是在短路时，短路的MFC提供最大的电流，这意味着保证了有机物最高的氧化率。微生物电化学呼吸器(microbial electrochemical snorkel，MES)是一种短路的新型MFCs。MES不能提供电流，而是将降解有机污染物产生的电流原位利用于污染物的优化处理当中，能最大化的氧化有机物，系统不需要含有膜或任何其他类型的隔板。MES在处理污染物期间不产生二次污染，也不会有恶臭产生，是一种清洁能源技术，也是一种修复污染物的绿色技术。因此将MES应用于修复石油污染污染土壤中，能够加速修复处理过程，提高修复效果。

但目前尚未见有利用微生物电化学呼吸器与石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统相结合以进行强化修复石油污染土壤的相关报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法和系统，该系统能同时处理不同含水率的石油污染土壤，并且能充分利用通风过程中微生物没利用完的氧气有效降低能耗，不产生二次污染，绿色清洁，可持续。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法，它包括如下操作步骤：

1)构建反应系统，该反应系统包括石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统，石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统相邻设置，微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，微生物电化学呼吸器的阳极设在石油污染土壤厌氧反应系统内，微生物电化学呼吸器的阴极设在石油污染土壤好氧反应系统内，所述石油污染土壤好氧反应系统内安装有生物堆通风设备以及生物营养物滴滤设备；石油污染土壤厌氧反应系统设有物料和营养物质投加口、污污排放口、搅拌器以及气体导出、活性污泥处理设备；

2)将石油污染土壤进行预处理，将含水率低和含水率高的石油污染土壤分别调PH值至中性，并调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1；

3)将预处理后的含水率低的污染土壤堆置于步骤1的石油污染土壤好氧反应系统内，将预处理后的含水率高的污染土壤堆置于步骤1的石油污染土壤厌氧反应系统内；启动微生物电化学呼吸器系统中的微生物电化学呼吸器，通过微生物电化学呼吸器耦合油污染土壤厌氧反应系统进行修复，并保证石油烃降解菌在6.5×10⁸cfu/kg～7.5×10⁸cfu/kg，同时通过微生物电化学呼吸器耦合石油污染土壤好氧反应系统进行修复，并控制土壤含氧量在25％～30％，保证石油烃降解菌在8.5×10⁸cfu/kg～9.5×10⁸cfu/kg；

4)对土壤修复结果进行监测：

每隔5天抽检石油污染土壤厌氧反应系统内不同位置的活性污泥，当活性污泥达标合格，对活性污泥进行气液分离处理，将土壤回填，将产生的沼液储存用于有机肥的生产；

每隔5天对石油污染土壤好氧反应系统内的生物堆不同位置进行取样，每次取样的位置相同，进行石油烃含量测定，当检测合格后将土堆清运回填。

所述步骤2)中，所述含水率低的石油污染土壤的含水率含水率小于35％，其通过破碎机和筛分机处理，将大块土壤破碎至粒径小于2.5cm，并将石块和其他杂物筛分出去，将筛分后的土壤与农作物秸秆混合将筛分后的土壤与农作物秸秆混合，使其孔隙度达到50％～60％，并调节土壤水分使土壤含水率在20％～35％范围内；

所述含水率高的石油污染土壤的含水率为60％以上，将其去除石块和其他杂物后调节水分，使污染土壤成为可搅拌的流体状。

在步骤2)中，将含水率低的石油污染土壤通过添加尿素、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1；将含水率高的石油污染土壤通过添加花生饼、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1。

本发明微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，它主要由石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统组成，石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统分别设有反应池，且为相邻排布，两反应池之间设有隔墙，所述石油污染土壤厌氧反应系统的反应池上方设有物料和营养物质投加口以及污泥排放口，其反应池内设有多组搅拌器，其反应池与气体导出、活性污泥处理设备相连接，石油污染土壤厌氧反应系统内布设有压力、温度及气体在线监测设备；所述石油污染土壤好氧反应系统包括生物营养物滴滤设备、生物堆通风设备、气体及温湿度在线监测设备，所述生物堆通风设备设有循环管路，生物营养物滴滤设备与生物堆通风的循环管路相连接；所述微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，微生物电化学呼吸器的阳极设在石油污染土壤厌氧反应系统的反应池内，微生物电化学呼吸器的阴极设在油污染土壤好氧反应系统的反应池内；

所述微生物电化学呼吸器为多组不锈钢网，不锈钢网的四周由PVC板固定，其底部由脚架支撑；所述隔墙上设有微生物电化学呼吸器连接口，不锈钢网穿过微生物电化学呼吸器连接口连接石油污染土壤好氧反应系统和微生物电化学呼吸器系统。

所述生物堆通风设备包括通风主管、通风支管和鼓风机，所述通风主管呈蛇形均匀铺设于石油污染土壤好氧反应系统内的生物堆上部并与鼓风机相连接构成循环管路；所述通风支管垂直于通风主管排布，且由花形接管接入通风主管中，通风支管上布设有多个空气孔洞。

所述石油污染土壤厌氧反应系统的搅拌器为双螺旋搅拌器，其连接外设的发动机；所述压力、温度及气体在线监测设备包括有压力探头、温度探头和气体探头，三种探头埋于反应池内的活性污泥中，且共用一条感应线连接于外部的检测器；所述石油污染土壤厌氧反应系统的搅拌器为双螺旋搅拌器，其连接外设的发动机；所述压力、温度及气体在线监测设备包括有压力探头、温度探头和气体探头，三种探头埋于反应池内的活性污泥中，且共用一条感应线连接于外部的检测器；所述气体导出、活性污泥处理设备包括气体导出管、气液分离器、活性炭吸附剂储罐及沼液储罐，气体导出管与活性炭吸附剂储罐相接，气液分离器的进口与污泥排放口相接，气液分离器的气体出口连接活性炭吸附剂储罐，气液分离器的液体出口连接沼液储罐；所述物料和营养物质投加口经投加泵与厌氧反应营养液储罐相接。

所述石油污染土壤好氧反应系统的气体及温湿度在线监测设备包括有多个均匀铺设于污泥内的探头，探头连接到外部的检测器。

所述石油污染土壤好氧反应系统的生物营养物滴滤设备包括好氧反应营养液储罐和投加泵，投加泵的输入口连接好氧反应营养液储罐，投加泵的输出口连接生物堆通风设备的循环管路，以形成循环输送。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明能够利用微生物呼吸器将石油污染土壤生物通风好氧处理与厌氧处理耦合起来进行优化组合，可以达到能同时处理含水率极高的石油污染土壤和含水率相对较低的石油污染土壤，充分利用能源，能节约成本。

(2)对含水率相对较低的石油污染土壤进行生物通风处理的过程中，能够将通风过程中微生物不能完全利用的氧气作为电极受体提供给微生物呼吸器(MES)的阴极，不仅能节约能源，还能够利用微生物电化学呼吸器(MES)强化生物修复石油污染土壤。

(3)微生物电化学呼吸器(MES)作为一种短路的新型微生物燃料电池(MFCs)，阳极置于含水率极高的石油污染土壤的厌氧反应处理系统当中，具有最大化的氧化有机物的优点，能够高效去除石油烃。

(4)本发明系统处理周期短，修复效果好，不产生二次污染，从处理过的石油烃活性污泥分离出来的液体可以进一步用于有机肥的生产，绿色清洁可持续。

附图说明

图1是本发明微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统的结构示意图。

图2是图1中微生物电化学呼吸器系统的安装结构示意图。

图3是图1中石油污染土壤厌氧反应系统的结构示意图。

图4是图1中石油污染土壤好氧反应系统的结构示意图。

图中：1、石油污染土壤厌氧反应系统；2、石油污染土壤好氧反应系统；3、微生物电化学呼吸器系统；4、脚架；5、微生物电化学呼吸器连接口；6、截止阀；7、投加泵；8、抽风机；9、离心泵；10、流量计；11、鼓风机；12、气液分离器；13、活性炭吸附剂储罐；14、沼液储罐；15、厌氧反应营养液储罐；16、好氧反应营养液储罐；17、压力、温度、气体在线监测设备；18、物料和营养物质投加口；19、探头；20、双螺旋搅拌器；21、发动机；22、花形接管；23、气体及温湿度监测设备；24、探头；25、通风支管；26、空气孔洞；27、隔墙；28、气体导出管；29、放气阀；30、通风主管；31、污泥排放口；32、微生物电化学呼吸器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明：

如图1所示，本发明微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统主要由微生物电化学呼吸器系统3、石油污染土壤厌氧反应系统1和石油污染土壤好氧反应系统2构成，所述石油污染土壤厌氧反应系统1和石油污染土壤好氧反应系统2分别设有反应池，且为相邻排布，两反应池之间设有隔墙27，隔墙27上设有微生物电化学呼吸器连接口5。

如图2所示，微生物电化学呼吸器系统3包括微生物电化学呼吸器32，微生物电化学呼吸器32的阳极设在油污染土壤厌氧反应系统1的反应池内，微生物电化学呼吸器32的阴极设在油污染土壤好氧反应系统2的反应池内；所述微生物电化学呼吸器32为多组不锈钢网，不锈钢网的四周由PVC板固定，其底部由脚架4支撑；不锈钢网32穿过微生物电化学呼吸器连接口5连接石油污染土壤好氧反应系统和微生物电化学呼吸器系统。

如图3所示，所述石油污染土壤厌氧反应系统1的反应池上方设有物料和营养物质投加口18和污泥排放口31，其反应池内设有多组双螺旋搅拌器20，双螺旋搅拌器20连接外设的发动机21，石油污染土壤厌氧反应系统1的反应池与气体导出、活性污泥处理设备相连接，所述气体导出、活性污泥处理设备包括气体导出管28、气液分离器12、活性炭吸附剂储罐13及沼液储罐14，气体导出管28与活性炭吸附剂储罐13相接，且气体导出管28上安装有放气阀29、截止阀6和流量计10，气液分离器12的进口经管路与污泥排放口31相接，且该管路上设置有截止阀6，气液分离器12的气体出口经管路连接活性炭吸附剂储罐13，且该管路上安装有抽风机8、截止阀6和流量计10，气液分离器12的液体出口经管路连接沼液储罐14，且该管路上安装有离心泵9、截止阀6和流量计10，物料和营养物质投加口18经管路与厌氧反应营养液储罐15相接，且该管路上安装有流量计10、截止阀6和投加泵7；石油污染土壤厌氧反应系统1的反应池连接压力、温度及气体在线监测设备17，该监测设备17包括多个探头19，其中有压力探头、温度探头和气体探头，这些探头均埋于反应池内的活性污泥中，且共用一条感应线连接于外部的检测器。

如图4所示，所述石油污染土壤好氧反应系统2包括生物营养物滴滤设备、生物堆通风设备、气体及温湿度在线监测设备23，其中生物堆通风设备包括通风主管30、通风支管25和鼓风机11，通风主管30呈蛇形均匀铺设于石油污染土壤好氧反应系统2的反应池内的生物堆上部并与鼓风机11相连接构成循环管路；通风支管25垂直于通风主管30排布，且经花形接管22连接通风主管30，通风支管25上布设有多个空气孔洞26；气体及温湿度在线监测设备23包括有多个均匀铺设于反应池内的污泥中的探头24，探头连接到外部的检测器，探头包括有温度探头、温度探头和气体探头；所述生物营养物滴滤设备包括好氧反应营养液储罐16和投加泵7，投加泵7的输入口连接好氧反应营养液储罐16，投加泵7的输出口经管路与生物堆通风设备的循环管路相连通，以形成循环输送，且该管路上安装有截止阀6、流量计10。

本实施例中系统的反应池材料选用红砖、碎石、砂及硅酸盐水泥制作，底部铺上一层防渗土工膜。厌氧反应池的圈梁及池盖选用200号混凝土。厌氧及好氧反应池底选用100号混凝土，池墙选用150号混凝土。水泥砂浆的强度一般不低于75号，勾缝砂浆强度不低于100号。整个系统的底部尺寸为长34m×宽24m，高为2.5m。其中厌氧反应池为长17m×宽12m，高为2.5m；好氧反应池为长17m×宽12m，高为2.5m。

所述微生物电化学呼吸器系统3布设3～6组微生物电化学呼吸器32，尺寸为长12m×高1.5m。每个微生物电化学呼吸器3由4～6个脚架4支撑并垂直放置于系统当中，距离底部为0.5m。所述微生物电化学呼吸器32的阳极置于用于处理含水率极高的石油污染土壤厌氧反应系统1中，阴极置于处理含水率相对低的石油污染土壤好氧反应系统2中，微生物电化学呼吸器32穿过隔墙27，通过微生物电化学呼吸器32同时强化不同含水率的石油污染土壤的厌氧及好氧处理。

当处理含水率较高(含水率60％以上)的石油污染土壤时，将物料经过预处理后通过物料和营养物质投加口18投加进石油污染土壤厌氧反应系统1，通过投加泵7将厌氧反应营养液储罐15中的营养液添加进厌氧系统中。采用的营养液为花生饼、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾，以调节土壤中的碳、氮、磷、钾比例在90～100:9～12:1:1，pH值调节至中性。厌氧系统的搅拌器数量为3～6组分别布设在两个微生物电化学呼吸器32之间，并通过外部的发动机21提供动力。压力、温度、气体在线监测设备17的压力探头、温度探头、气体探头埋于石油活性污泥中，共用一条感应线连接于外部的检测器，当压力过大时可以通过放气阀29和气体导出管28进行排气，并通过活性炭吸附罐13对放出的气体进行净化。处理过的活性污泥由抽风机8和离心泵9抽提，经过气液分离器12处理后，气体通过活性炭吸附罐13进行尾气处理并达标排放于大气当中，活性污泥通过离心泵9离心分离出沼液和土壤，沼液进入沼液储罐14储存待检达标后用于生产有机肥，土壤则回填。

当处理含水率低(含水率小于35％)的石油污染土壤时，将物料堆置于石油污染土壤好氧反应系统2内。石油污染土壤好氧反应系统2内的通风主管30内径为10cm，距离土壤堆体顶部为0.2m，通风支管25内径为8cm，两两相距2m，距离土壤堆底部为0.1m，其中通风支管选用PVC材料，通风支管25上布设有多个空气孔洞26。所述的生物营养物质滴滤设备与所述的生物堆通风设备的循环管路相接构成循环输送生物营养物质。石油污染土壤好氧反应系统2采用的营养物质为尿素、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾，以调节土壤中的碳、氮、磷、钾比例在90～100:9～12:1:1，pH值调节至中性。石油污染土壤好氧反应系统2设有气体及温湿度探头共9个，均匀置于土壤堆体中部，通过感应线与土壤堆体外部的检测器相连，实时监控生物堆的动态变化以便及时通过生物营养物质滴滤设备调控生物堆的营养物质。

本发明为异位土壤修复，将受污染土壤进行清挖后，通过一定的预处理后进入本发明的系统进行处理。处理的污染土壤分为含水率极高的石油污染土壤和含水率相对较低的石油污染土壤两个方面。

将含水率相对较低的污染土壤通过破碎机和筛分机处理，将大块土壤破碎至粒径小于2.5cm，将石块和其他杂物筛分后单独处理。将筛分后的土壤与农作物秸秆混合，使其孔隙度达到50％～60％，最后送入到本发明系统中的石油污染土壤好氧反应系统2当中。

将含水率极高的石油污染土壤则通过筛分处理后，去掉杂物和石块后，堆置到本发明系统的石油污染土壤厌氧反应系统1中，并调节水分，使石油活性污泥成为可搅拌的流体状。

以下是本发明的应用实例：

第1步，构建反应系统：

系统的反应池材料选用红砖、碎石、砂及硅酸盐水泥构，底部铺上一层防渗土工膜。厌氧反应池的圈梁及池盖选用200号混凝土。厌氧反应池及好氧反应池底选用100号混凝土，池墙选用150号混凝土。水泥砂浆的强度一般不低于75号，勾缝砂浆强度不低于100号。整个系统底部尺寸为长34m×宽24m，高为2.5m。其中石油污染土壤厌氧反应系统为长17m×宽12m，高为2.5m；石油污染土壤好氧反应系统为长17m×宽12m，高为2.5m。在石油污染土壤厌氧反应系统中铺设6组微生物电化学呼吸器、5组搅拌器以及1套压力、温度、气体在线监测设备17；在石油污染土壤厌氧反应系统中均匀铺设在线检测设备23以及连接在通风主管(6根×8根，通风支管两两相距2m)和通风支管共48根以及生物营养物质滴滤设备。

第2步，石油烃污染土壤进行预处理：

污染土壤取自油田污染区域，针对含水率相对较低的污染土壤，使用挖机进行清挖，通过破碎和筛分机去除污染土壤中的大石块和植物根系及其他杂物。在筛分过程中同时进行pH的检测和调整，将土壤pH调至中性。在污染土壤中添加粒径约为4mm的农作物根系及秸秆，使混合土壤孔隙度达到50％～60％，并添加尿素、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾，以调节土壤中的C、N、P、K比例为100:10:1:1，并调节含土壤含水率在20％～35％范围内，搅拌混合均匀。将预处理好的污染土壤投加进入本发明系统中的石油污染土壤好氧反应系统2当中。

污染土壤取自油田污染区域，针对含水率极高的的污染土壤，清挖筛分处理，并去掉杂物和石块后，然后将土壤pH调至中性，同时添加花生饼、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾，以调节土壤中的C、N、P、K比例为95:12:1:1。然后送入到本发明系统的石油污染土壤厌氧反应系统1当中。

第3步，石油烃污染土壤修复：

通过微生物电化学呼吸器耦合石油污染土壤厌氧反应系统修复石油烃：启动厌氧反应系统中的在线监测设备，搅拌器的转速调节至100r/min，运转3小时，每天搅拌4次，使得石油烃污泥与营养液混合均匀，以便厌氧微生物充分降解石油烃污染物，定时检测微生物活菌数，并保证降解石油烃降解菌在6.5×10⁸cfu/kg～7.5×10⁸cfu/kg。

通过微生物电化学呼吸器耦合石油污染土壤好氧反应系统修复石油烃：每天通风6次，每次同期时间为2.5小时，通过在线监测设备，确定微生物生长环境的变化，不断对生长环境因素进行调整，维持微生物生长及代谢环境，并定时检测微生物活菌数，保证石油烃降解菌在8.5×10⁸cfu/kg～9.5×10⁸cfu/kg，并控制土壤含氧量在25％～30％。

第4步，检测石油烃污染土壤修复结果：

每隔5天抽检石油污染土壤厌氧反应系统内的不同位置的活性污泥，反应45天后，石油烃去除率达到90％以上，活性污泥达标合格，进行活性污泥处理，土壤回填，沼液储存用于有机肥的生产。

每隔5天对石油污染土壤好氧反应系统内的生物堆不同位置进行取样，每次取样的位置相同，进行石油烃含量测定，生物堆反应40天后，石油烃的去除率达到91％以上，处置结束后，检验合格后将土堆清运回填。

Claims (9)

1.微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法，其特征在于：它包括如下操作步骤：

1)构建反应系统，该反应系统包括石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统，石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统相邻设置，微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，微生物电化学呼吸器的阳极设在石油污染土壤厌氧反应系统内，微生物电化学呼吸器的阴极设在石油污染土壤好氧反应系统内，所述石油污染土壤好氧反应系统内安装有生物堆通风设备以及生物营养物滴滤设备；石油污染土壤厌氧反应系统设有物料和营养物质投加口、污污排放口、搅拌器以及气体导出、活性污泥处理设备；

2)将石油污染土壤进行预处理，将含水率低和含水率高的石油污染土壤分别调PH值至中性，并调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1；

3)将预处理后的含水率低的污染土壤堆置于步骤1的石油污染土壤好氧反应系统内，将预处理后的含水率高的污染土壤堆置于步骤1的石油污染土壤厌氧反应系统内；启动微生物电化学呼吸器系统中的微生物电化学呼吸器，通过微生物电化学呼吸器耦合油污染土壤厌氧反应系统进行修复，并保证石油烃降解菌在6.5×10⁸cfu/kg～7.5×10⁸cfu/kg，同时通过微生物电化学呼吸器耦合石油污染土壤好氧反应系统进行修复，并控制土壤含氧量在25％～30％，保证石油烃降解菌在8.5×10⁸cfu/kg～9.5×10⁸cfu/kg；

4)对土壤修复结果进行监测：

每隔5天抽检石油污染土壤厌氧反应系统内不同位置的活性污泥，当活性污泥达标合格，对活性污泥进行气液分离处理，将土壤回填，将产生的沼液储存用于有机肥的生产；

每隔5天对石油污染土壤好氧反应系统内的生物堆不同位置进行取样，每次取样的位置相同，进行石油烃含量测定，当检测合格后将土堆清运回填。

2.根据权利要求1所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述含水率低的石油污染土壤的含水率小于35％，其通过破碎机和筛分机处理，将大块土壤破碎至粒径小于2.5cm，并将石块和其他杂物筛分出去，将筛分后的土壤与农作物秸秆混合，使其孔隙度达到50％～60％，并调节土壤水分使土壤含水率在20％～35％范围内；

所述含水率高的石油污染土壤的含水率为60％以上，将其去除石块和其他杂物后调节水分，使污染土壤成为可搅拌的流体状。

3.根据权利要求1或2所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的方法，其特征在于：在步骤2)中，将含水率低的石油污染土壤通过添加尿素、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1；将含水率高的石油污染土壤通过添加花生饼、过磷酸钙、磷酸一胺和氯化钾调节土壤中的C、N、P、K比例为90-100:9-12:1:1。

4.微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：它主要由石油污染土壤厌氧反应系统、石油污染土壤好氧反应系统以及微生物电化学呼吸器系统组成，石油污染土壤厌氧反应系统和石油污染土壤好氧反应系统分别设有反应池，且为相邻排布，两反应池之间设有隔墙，所述石油污染土壤厌氧反应系统的反应池上方设有物料和营养物质投加口以及污泥排放口，其反应池内设有多组搅拌器，其反应池与气体导出、活性污泥处理设备相连接，石油污染土壤厌氧反应系统内布设有压力、温度及气体在线监测设备；所述石油污染土壤好氧反应系统包括生物营养物滴滤设备、生物堆通风设备、气体及温湿度在线监测设备，所述生物堆通风设备设有循环管路，生物营养物滴滤设备与生物堆通风的循环管路相连接；所述微生物电化学呼吸器系统包括微生物电化学呼吸器，微生物电化学呼吸器的阳极设在油污染土壤厌氧反应系统的反应池内，微生物电化学呼吸器的阴极设在油污染土壤好氧反应系统的反应池内。

5.根据权利要求4所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：所述微生物电化学呼吸器为多组不锈钢网，不锈钢网的四周由PVC板固定，其底部由脚架支撑；所述隔墙上设有微生物电化学呼吸器连接口，不锈钢网穿过微生物电化学呼吸器连接口连接石油污染土壤好氧反应系统和微生物电化学呼吸器系统。

6.根据权利要求4或5所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：所述生物堆通风设备包括通风主管、通风支管和鼓风机，所述通风主管呈蛇形均匀铺设于石油污染土壤好氧反应系统内的生物堆上部并与鼓风机相连接构成循环管路；所述通风支管垂直于通风主管排布，且由花形接管接入通风主管中，通风支管上布设有多个空气孔洞。

7.根据权利要求4或5所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：所述石油污染土壤厌氧反应系统的搅拌器为双螺旋搅拌器，其连接外设的发动机；所述压力、温度及气体在线监测设备包括有压力探头、温度探头和气体探头，三种探头埋于反应池内的活性污泥中，且共用一条感应线连接于外部的检测器；所述气体导出、活性污泥处理设备包括气体导出管、气液分离器、活性炭吸附剂储罐及沼液储罐，气体导出管与活性炭吸附剂储罐相接，气液分离器的进口与污泥排放口相接，气液分离器的气体出口连接活性炭吸附剂储罐，气液分离器的液体出口连接沼液储罐；所述物料和营养物质投加口经投加泵与厌氧反应营养液储罐相接。

8.根据权利要求4或5所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：所述石油污染土壤好氧反应系统的气体及温湿度在线监测设备包括有多个均匀铺设于污泥内的探头，探头连接到外部的检测器。

9.根据权利要求4或5所述微生物电化学呼吸器强化修复石油污染土壤的系统，其特征在于：所述石油污染土壤好氧反应系统的生物营养物滴滤设备包括好氧反应营养液储罐和投加泵，投加泵的输入口连接好氧反应营养液储罐，投加泵的输出口连接生物堆通风设备的循环管路，以形成循环输送。