一種重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)用處理技術(shù)及其裝置，屬于土壤修復技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國城市化和城居環(huán)境的改善過程中，因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、城市布局調(diào)整以及污染擾民等企業(yè)搬迀而遺留在城市區(qū)域的工業(yè)污染場地，嚴重地威脅了周邊環(huán)境和居民健康。據(jù)統(tǒng)計，2001-2008年，我國關(guān)停并轉(zhuǎn)迀企業(yè)數(shù)由6611迅速增加到22488個，總數(shù)達到10萬個以上。2008年，北京、天津、上海、重慶這4個直轄市關(guān)停并轉(zhuǎn)迀企業(yè)數(shù)分別占當年工業(yè)企業(yè)數(shù)的0.68%，0.50%, 2.78%, 2.66%。大量工業(yè)場地遺址，以及將來隨城市化推進和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整而不斷出現(xiàn)的工業(yè)遺址，尤其是發(fā)達地區(qū)的重污染行業(yè)遺留工業(yè)場地，是我國城市必須面對的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境問題。
[0003]污染場地修復技術(shù)是決定污染場地修復成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，雖然開發(fā)了較多污染土壤修復方法，但部分技術(shù)因二次風險、修復周期、及其他限制條件而不適宜在工業(yè)污染場地中使用。如焚燒過程中容易產(chǎn)生二噁英已被限制應用；植物修復技術(shù)因其修復深度和修復周期的局限很少應用于工業(yè)污染場地。因此，目前對于城市工業(yè)污染場地的修復，有兩個重要的發(fā)展方向:1、發(fā)展高效、廉價、綠色和低能耗的修復技術(shù)。如微生物修復技術(shù)通過自然界本身存在的發(fā)生過程而消除污染，且在修復過程中不破壞土壤的結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能，不產(chǎn)生二次污染，具有廉價"綠色"低能耗的特點。2、應用多種修復技術(shù)集成的解決方案治理土壤污染，如聯(lián)合微生物/植物和電動力學修復技術(shù)。
[0004]微生物修復技術(shù)是微生物對重金屬元素具有一定的適應和耐受能力，在土壤中重金屬的有機化過程中，土壤微生物對重金屬具有吸收和吸附作用，或者通過微生物改變環(huán)境條件，從而改變金屬元素形態(tài)而降低金屬元素的毒性、增強金屬元素的迀移能力。Komarova等研宄了巨大芽孢桿菌(Bacillus megatherium)對鉛、镲、鈷水溶液的吸附作用，結(jié)果表明通過微生物對重金屬的吸收或吸附作用，土壤中可溶性態(tài)的鎳轉(zhuǎn)化為弱專性吸附態(tài)或有機結(jié)合態(tài)鎳，減少了土壤中鎳的毒性。微生物在這些重金屬環(huán)境中形成了一系列體內(nèi)體外抗性耐性機制，包括保護性機制、細胞內(nèi)隔離機制、主動外排系統(tǒng)機制、酶脫毒機制以及生物甲基化、揮發(fā)作用、氧化還原作用進行生物轉(zhuǎn)化，根據(jù)上述微生物的特性發(fā)展形成的微生物采礦技術(shù)、重金屬廢水的處理技術(shù)、燃煤脫硫技術(shù)等，已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中得到應用，并取得了良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。因此，這也使得利用微生物進行重金屬污染土壤的治理成為可能。
[0005]電動法具有高效、快速、適宜于黏性土壤以及對環(huán)境不會產(chǎn)生大的擾動等優(yōu)點，受到了廣泛關(guān)注。電動修復技術(shù)作為一種主動修復技術(shù)，能夠取得良好的修復效果。電動法與滲透反應墻(PRB)聯(lián)用可以通過PRB (如零價鐵、活性炭、粉煤灰、沸石等多種活性材料)吸附固定通過動電迀移至兩極的污染物，省去動電的污染物抽取系統(tǒng)，優(yōu)化動電系統(tǒng)修復性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法。
[0007]1、一種重金屬污染物土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法，其特征在于有如下的過程和步驟:
(a)預先選定特定的微生物菌種，選取污染土壤，現(xiàn)場取樣后實驗分析土壤中重金屬含量，其中重金屬鎘污染濃度最高，達到了 100mg/kg，選取鎘為目標重金屬；通過污染土壤篩菌培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)嗜酸氧化硫硫桿菌為優(yōu)勢菌并進行耐受性馴化；篩選土著微生物并對其進行重金屬耐受性馴化，并考察微生物對重金屬的活化效果；后將微生物菌種培養(yǎng)于液體培養(yǎng)基中，將篩選出的微生物菌群培養(yǎng)繁殖制作成菌劑后保存?zhèn)溆茫?br> (b)在電動裝置即電解槽中處理；加入上述特制菌劑于實驗土壤樣品中，將土壤樣品放在有機玻璃透明槽體的電解槽內(nèi)，對微生物進行15天左右的培養(yǎng)，使菌群活化重金屬；然后采用單向電極運行，在電壓梯度為lV/cm條件下進行通電10天；通電結(jié)束后在采樣區(qū)移除土壤，進而獲得移除重金屬鎘的土壤。
[0008]2、一種重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法所用的裝置為普通常用的電解槽裝置；包括有反應槽、陽極、陰極、直流電源；電動裝置即電解反應槽采用有機玻璃材料，電極材料采用石墨電極材料，電解槽內(nèi)設有電極凹槽，固定電極；槽內(nèi)放有待處理土壤樣品。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的復合電動-微生物修復裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0010]在本實施例中，采用復合電動-微生物修復裝置，參見附圖1其包括直流電源、石墨電極板和有機玻璃反應槽；反應槽長度為200 mm，寬度90 mm，電極板厚度4 mm，將1.5 kg土壤樣品平鋪于電解反應槽中，高度約50 mm，實驗中電解槽土壤樣品為人工污染土壤，其中鎘(Cd2+)污染物濃度為100 mg/kg?將直流電源與電極板相連接。在本實施例中，對上海市寶山南大地區(qū)工廠遺留地取樣，發(fā)現(xiàn)污染土壤樣品中鎘金屬含量最高，達到100 mg/kg,選取鎘為目標重金屬。從土壤中篩選微生物，嗜酸氧化硫硫桿菌為優(yōu)勢菌種，且對目標污染物鎘(Cd)具有活化作用，富集純化后放置于培養(yǎng)基中，其組成成分為:0.2g (NH4)2SO4.0.5gMgSO4.CaCl2oKH2PO4oFeSO4;菌液投加到土壤樣品中培養(yǎng)15天。微生物培養(yǎng)結(jié)束后采用IV/cm的電壓梯度通電，通電時間為10天。后側(cè)的土壤中錦(Cd2+)濃度降為62.5 mg/kg去除率為37.5%。對比試驗中單獨使用電動修復技術(shù)，去除率僅為19.3%。
【主權(quán)項】
1.一種重金屬污染物土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法，其特征在于有如下的過程和步驟: (a)預先選定特定的微生物菌種，選取污染土壤，現(xiàn)場取樣后實驗分析土壤中重金屬含量，其中重金屬鎘污染濃度最高，達到了 100mg/kg，選取鎘為目標重金屬；通過污染土壤篩菌培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)嗜酸氧化硫硫桿菌為優(yōu)勢菌并進行耐受性馴化；篩選土著微生物并對其進行重金屬耐受性馴化，并考察微生物對重金屬的活化效果；后將微生物菌種培養(yǎng)于液體培養(yǎng)基中，將篩選出的微生物菌群培養(yǎng)繁殖制作成菌劑后保存?zhèn)溆茫? (b)在電動裝置即電解槽中處理；加入上述特制菌劑于實驗土壤樣品中，將土壤樣品放在有機玻璃透明槽體的電解槽內(nèi)，對微生物進行15天左右的培養(yǎng)，使菌群活化重金屬；然后采用單向電極運行，在電壓梯度為lV/cm條件下進行通電10天；通電結(jié)束后在采樣區(qū)移除土壤，進而獲得移除重金屬鎘的土壤。
2.一種重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法所用的裝置為普通常用的電解槽裝置；包括有反應槽、陽極、陰極、直流電源；電動裝置即電解反應槽采用有機玻璃材料，電極材料采用石墨電極材料，電解槽內(nèi)設有電極凹槽，固定電極；槽內(nèi)放有待處理土壤樣品O
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬污染土壤的電動-微生物聯(lián)合修復方法及裝置。所述裝置包括預處理系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓電源、電動電極以及后處理系統(tǒng)。本發(fā)明裝置上設有陰陽極電解池，直接將電極插入土壤中，使技術(shù)更貼近實際，穩(wěn)壓直流電源直接與電極中的石墨板連接。電動預處理系統(tǒng)包括對土著微生物的培養(yǎng)、馴化。電動-微生物土壤修復技術(shù)可達到高效、快速解決常規(guī)土壤修復技術(shù)處理成本高、易造成二次污染等難題。
【IPC分類】B09C1-08, B09C1-10
【公開號】CN104801537
【申請?zhí)枴緾N201510163849
【發(fā)明人】何池全, 楊學城, 孫瀟凱, 何佳穎, 尚海, 龍夢玲, 梁霞, 陳雪萍
【申請人】上海大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月9日