一種去除污泥中重金屬Pb和Cd的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及污泥處理技術領域，具體是涉及一種去除污泥中重金屬Pb和Cd的方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著國家經(jīng)濟和城市化的快速發(fā)展，我國城市的污水廠污泥和自來水廠污泥的產(chǎn) 生量也隨之大量增加。由于環(huán)境治理跟不上經(jīng)濟的發(fā)展，我國城市污泥的處理水平較低，大 多數(shù)污泥處理的不夠徹底或僅脫水后隨意處置。得不到較好的處理，進入土壤、河流等會造 成嚴重危害，土壤、河流作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要載體和生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，其質(zhì)量好壞 與人們的身體健康，生產(chǎn)生活息息相關。因此污泥的處理問題已經(jīng)成為一個需要迫不及待 解決的任務。污泥堆肥應用于農(nóng)田是最早和最廣的污泥處置方法。然而，由于污泥中含有大 量的Cu、Zn、Pb、Hg等重金屬元素，這些重金屬元素在堆肥發(fā)酵過程中不能去除。重金屬隨 工業(yè)廢物進入農(nóng)田或水源等，通過不同方式進入人體，會導致癡呆、癌癥等一系列疾病。因 此去除污泥中的重金屬是處理污泥問題中關鍵。
[0003]目前，重金屬污染土壤修復的原理有清除、稀釋、固定化及轉(zhuǎn)化為低毒的形態(tài)，修 復方法大致可分為物理修復、化學修復和生物修復。物理修復主要是利用吸附材料對重金 屬的吸附作用，由于吸附材料其優(yōu)越的化學特性和比表面積在去除重金屬方面有著良好發(fā) 展前景，碳納米管對Pb、Cd、Cu、Zn等金屬離子有良好的吸附作用?；瘜W修復中的淋洗技術 是一種操作簡單、快速有效的土壤重金屬污染修復方法。乙二胺四乙酸等人工合成螯合 劑雖然淋洗效果好，但因其自身的化學穩(wěn)定性、難生物降解性及缺乏離子選擇性所帶來的 環(huán)境和健康風險而受到質(zhì)疑。天然有機酸和生物表面活性劑是一類環(huán)境友好型淋洗劑，它 們可與土壤中的重金屬絡合，隨土壤淋洗液被淋出，以達到去除重金屬的效果，而且它們還 可以被生物降解，不會造成土壤二次污染，從而使這類淋洗劑具有良好的應用前景。生物修 復的方法主要有：氨基酸等合成的新型聚S的聚合物能夠吸附重金屬離子，對Pb和Cd有 較強的親和作用。微生物的生物活性能夠影響重金屬的生物有效性，能夠減輕重金屬對土 壤-植物系統(tǒng)的危害，在生物修復中具有較大的應用潛力。
[0004] PAL是一種可降解的重金屬吸附劑，對污泥中游離的重金屬有很好的去除效果。檸 檬酸是一種有機酸，可以有效的與污泥中的重金屬進行螯合，從而降低或除去污泥中的重 金屬，同時檸檬酸能夠在自然中被微生物分解，對污泥進行后續(xù)的土地利用具有良好的開 發(fā)價值，是一個解決污泥問題的良好辦法。黑曲霉菌發(fā)酵蔗糖、麥穗、玉米、菠蘿、土豆等醇 糖類物質(zhì)可以產(chǎn)生檸檬酸，從而達到去除重金屬的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種去除污泥中重金屬Pb和Cd的方 法，在本發(fā)明中，通過在污泥中添加由PAL吸附劑、檸檬酸、黑曲霉菌組成的復合劑，實現(xiàn)去 除污泥中的重金屬Pb和Cd。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0007] -種去除污泥中重金屬Pb和Cd的方法，首先向污泥中添加由PAL、檸檬酸、黑曲霉 菌構成的復合劑，然后對污泥進行酸化處理，將其PH至調(diào)至3. 5~4. 0,將所得的添加了復 合劑的污泥進行攪拌，攪拌速度為30~50r/min，攪拌時間為2~4h，最后于20~30°C下 反應7d。在復合劑中，所述PAL占污泥總質(zhì)量的百分比為3~8,所述檸檬酸占污泥總質(zhì)量 的百分比為3~8,所述黑曲霉菌占污泥總質(zhì)量的百分比為0. 05。
[0008] 進一步地，所述PAL占污泥總質(zhì)量的百分比為5,所述檸檬酸占污泥總質(zhì)量的百分 比為5,所述黑曲霉菌占污泥總質(zhì)量的百分比為0. 05。
[0009] 在本發(fā)明中，所述黑曲霉菌由如下步驟進行提取和富集：
[0010] a、制備培養(yǎng)基：取土豆200g切成小塊，于水中加熱煮沸20min左右（能被玻璃 棒戳破即可），用8層紗布過濾至1L錐形瓶中，用蒸餾水定容至刻度，再加入20g葡萄糖， 用8層紗布封口，將上述錐形瓶于高壓鍋中進行高壓滅菌，滅菌完成后于室溫下自然冷卻 備用；
[0011] b、接種與培養(yǎng)：將從植物中提取的黑曲霉菌株挑取接種到準備好的ro培養(yǎng)基中， 制成黑曲霉的懸浮液，接種時的操作均在酒精燈旁邊進行，且接種前應將接種環(huán)等燒灼滅 菌，待其冷去后再進行接種，每次接種后都應在酒精燈上燒灼滅菌，制成的懸浮液在30°C， 150r/min下?lián)u床培養(yǎng)7d，培養(yǎng)結(jié)束后的懸浮液放置于4°C冰箱中保存?zhèn)溆谩?br>[0012] 所述復合劑中的PAL、黑曲霉菌、檸檬酸在常溫下按比例混合后進行攪拌，攪拌速 度為 100 ~150r/min。
[0013] 與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：黑曲霉菌、檸檬酸和PAL各自均對污泥 中的重金屬有去除效果，本發(fā)明在通過在污泥中添加由PAL、檸檬酸、黑曲霉菌組成的復合 劑，相對于單獨使用，三者組合后對重金屬Pb和Cd的去除率得到顯著提高。
【附圖說明】
[0014]圖1為隨著檸檬酸添加量的增加，Pb和Cd的去除率的變化情況；
[0015] 圖2為隨著PAL添加量的增加，Pb和Cd的去除率的變化情況；
[0016] 圖3為加入1. 05ml黑曲霉菌后再加入污泥量1 %~5%的檸檬酸時，Pb和Cd的 去除率的變化情況；
[0017] 圖4為加入1. 05ml黑曲霉菌后再加入污泥量1 %~5%的PAL時，Pb和Cd的去 除率的變化情況；
[0018] 圖5為加入1. 05ml黑曲霉菌后再加入檸檬酸和PAL時，Pb和Cd的去除率的變化 情況。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0020] 值得說明的是，為更清楚的說明和解釋本實施例，本實施例采用實驗的方法進行 闡述。
[0021] 在實驗中需要用到的實驗原料包括污泥樣本、PAL、檸檬酸、黑曲霉菌等。其中黑曲 霉菌由如下步驟進行提取和富集：
[0022] a、制備培養(yǎng)基：取土豆200g切成小塊，于水中加熱煮沸20min左右（能被玻璃 棒戳破即可），用8層紗布過濾至1L錐形瓶中，用蒸餾水定容至刻度，再加入20g葡萄糖，用 8層紗布封口，再將將上述錐形瓶于高壓鍋中進行高壓滅菌，滅菌完成后于室溫下自然冷卻 備用；
[0023]b、接種與培養(yǎng)：將從植物中提取的黑曲霉菌株挑取接種到準備好的ro培養(yǎng)基 中，制成黑曲霉的懸浮液，接種時的操作均在酒精燈旁邊進行，且接種前應將接種環(huán)等燒 灼滅菌，待其冷去后再進行接種，每次接種后都應在酒精燈上燒灼滅菌，制成的懸浮液在 30°C，150r/min下?lián)u床培養(yǎng)7d，培養(yǎng)結(jié)束后的懸浮液放置于4°C冰箱中保存?zhèn)溆谩?br>[0024] 取污泥若干，恒溫箱中烘干后研碎。取24個250ml滅菌的錐形瓶，分別加入研碎 的污泥l(xiāng)〇g，200ml蒸餾水，將黑曲霉菌、檸檬酸和PAL三種材料分別按照表1加入錐形瓶 中，共得到24組試驗。將其pH值調(diào)至3. 5~4. 0,然后將所得的添加了復合劑的污泥進行 攪拌，攪拌速度為30~50r/min，攪拌時間為2~4h，最后于20~30°C下反應7d后取樣。 取得的樣品混合液在4000r/min下離心30min，用濾紙過濾，得到污泥濾液。
[0025] 表1，不同編號所加入的原料
[0026]
[0027] 其中，編號1、編號2、編號3作為對比試驗組。
[0028] 在每組試驗中，取5ml污泥濾液，置于蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干，將其轉(zhuǎn)移至凱氏 燒瓶中，加入硝酸-高氯酸混合液l〇ml，混勻，瓶口放置一小漏斗，浸泡過夜。次日將其在 140~160°C加熱消解至黃煙散盡，然后將溫度升高至180°C，繼續(xù)加熱冒白色的濃煙，消解 液呈無色透明或略帶黃色，待白煙散盡后，冷卻。然后轉(zhuǎn)入50ml容量瓶中，用2%硝酸溶液 稀釋至刻度，搖勻。
[0029] 然后分別測定每組實驗中的重金屬Pb和Cd，其中：
[0030] 重金屬Pb的