一种微生物和固化剂联合修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术提供了一种微生物和固化剂联合修复重金属污染土壤的方法，通过将趋磁细菌与重金属污染的土壤混合，灌溉混合有趋磁细菌的重金属污染土壤，并在该重金属污染的土壤上设置磁场，收集含有趋磁细菌的重金属污染土壤，并淋洗上述重金属污染的土壤，填回；在经过趋磁细菌吸附处理后的重金属污染土壤中植入含有固化剂的多孔隙硬质塑囊，培养20~25天之后，取回植入的多孔隙硬质塑囊，循环重复上述步骤，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。本发明专利技术提出的重金属污染土壤的微生物和固化剂联合修复方法属于原位修复，操作简单、成本低廉、修复效果好，直接将重金属离子去除，不存在土壤的二次污染，适用于大面积污染土壤的治理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污染土壤治理领域，特别涉及一种微生物和固化剂联合修复重金属污 染土壤的方法。
技术介绍
土壤污染是由于土壤中含有的有害物质过多，超过了土壤的自净能力，从而引起 了土壤的组成、结构和功能发生变化，有害物质在土壤中逐渐累积，通过"土壤一植物一人 体"，或通过"土壤一水一人体"间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度。土壤重金属污 染主要包括汞（Hg)、镉（Cd)、铅（Pb)、铬（Cr)和类金属砷（As)等生物毒性显著的元素，以及 有一定毒性的锌（Zn)、铜（Cu)、镍（Ni)等元素，重金属污染元素在土壤中移动性差、滞留 时间长、只能发生形态的转变和迀移，不能被微生物降解。历史上发生的"骨痛病"和"水俣 病"就是由于重金属污染而致病的典型案例。因此，探索土壤重金属污染的有效修复方法成 为当务之急。 目前，土壤重金属污染传统的治理修复方法通常为物理和化学的方法，如稀释和 覆土法、玻璃化技术、热处理技术、淋洗法、电化学法等，传统的修复方法成本高、修复持续 时间长、见效慢、重金属污染物一般形成络合物，仅是降低重金属的危害，并不能将重金属 从土壤中除去，易造成土壤的二次污染。 微生物修复技术指利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还 原等作用，使重金属污染物被降解、被氧化、被还原、被脱除某些取代基等，从而降低土壤中 重金属的毒性，并不能将重金属污染元素去除，待微生物死后，容易造成土壤的二次污染。 重金属污染土壤固化修复技术是通过添加不同外源物质（即固化剂）固定土壤中 重金属元素，达到降低重金属迀移性和生物有效性的一种重要方法。由于操作方便和效果 快速，使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用；目前主要的固化剂有水泥、石灰、 粉煤灰等，它们的适用面窄，成本高，而且有些固化剂本身存在二次污染，如粉煤灰，固化剂 长期固化效果不稳定等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低 廉、修复效果好、不破坏土壤肥力、直接将重金属离子去除，不存在土壤的二次污染，适用于 大面积污染土壤治理的微生物和固化剂联合修复重金属污染土壤的方法。 为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是： ，包括以下步骤： 1) 将趋磁细菌与重金属污染土壤的表层混合均匀，培养20~30天； 2) 灌溉所述重金属污染的土壤，使重金属污染土壤保持淹水状态，并在所述重金属污 染的土壤上面设置磁场，保持35~45天； 3) 改变磁场方向，磁场强度保持不变，保持45~55天； 4) 收集步骤3)中磁场方向的重金属污染土壤表层厚度10~15cm的土壤； 5) 淋洗步骤4)所述收集的重金属污染的土壤，使趋磁细菌与土壤分离，重复淋洗4~5 次，然后将淋洗过的土壤填回原处； 6) 将固化剂放置在一个多孔隙硬质壳体内形成多孔隙硬质塑囊，将所述多孔隙硬质塑 囊埋于步骤1)中经趋磁细菌处理过的重金属污染的土壤中，20~25天后取出； 7) 循环重复执行步骤1) ~步骤6)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。 优选的，步骤1)中趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种 7. 0 X 10s~9. 0 X IO9个趋磁细菌。 优选的，步骤2)所述磁场方向背离地面向上，磁场强度为200~500高斯，步骤3) 所述磁场方向平行于地面。 优选的，步骤6)所述固化剂由55~60重量份的水泥、5~6重量份的硫化钾、120~150 重量份的硅藻土、38~42重量份的二乙醇胺、5~8重量份的丙烯酰胺和6~10重量份的丙烯酸 钾组成。 优选的，步骤6)所述多孔隙硬质壳体是直径为35~45mm的球形塑料壳，其上均匀 设置45~65个直径为1~L 5mm的孔。 优选的，所述球形塑料壳由两个半球形塑料壳组成，两个半球形塑料壳螺纹连接。 优选的，所述多孔隙硬质塑囊植入深度为20~30cm，植入密度为每亩地80~100个。 本专利技术的有益效果： 1.趋磁细菌属于革兰氏阴性菌，是专性微好氧、兼性或专性厌氧细菌，具有负趋氧特 性，细胞内有沿菌体长轴排列、由膜包被的磁小体颗粒链，在磁场的作用下可以定向运动， 而且对重金属有较强的吸附能力；在地磁场的作用下趋磁细菌可以向地下深处移动，由于 地磁场的作用力很弱，在土壤表面设置磁场，并通过控制磁场的方向使趋磁细菌集中在小 面积内，步骤2)中灌溉重金属污染土壤的目的是降低土壤表层的含氧量，创造有利于趋磁 细菌生存的环境。 2.趋磁细菌对重金属离子的吸附是以细胞表面的吸附为主，所以趋磁细菌吸附 重金属的速度很快，在其移动的过程中有效吸附土壤中的重金属，大大降低了土壤中重金 属的积累量；同时也不会造成土壤的二次污染。 3.本专利技术步骤5)得到的淋洗液回收重金属，一方面防止重金属在回到土壤或者 水体，另一方面回收的重金属具有很高的附加价值，可以增加收益。趋磁细菌的回收率达到 90%以上，淋洗液重金属回收率达到99%以上，有利于重金属污染土壤的修复。 4.固化剂位于多孔隙硬质塑囊内，吸收、固化重金属，并向土壤中释放K+，有利于 农作物的成长发育，提高土壤肥力；多孔隙硬质塑囊又便于回收，避免造成土壤的二次污 染。 总之，本专利技术提供的与传统 的污染土壤治理方法相比，具有投资少、技术要求不高、操作简单、修复效果好、不破坏土壤 肥力、不存在土壤的二次污染、适用于大面积污染土壤治理的优势。【具体实施方式】 以下通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业 技术人员的理解： 趋磁细菌的提取方法：将天津市纪庄子污水处理厂的活性污泥与已经过灭菌降至室 温的富集培养基按1 :2的体积比混合均匀，放入广口瓶中，用已灭菌的纱布封住瓶口， 28°C静置避光培养30 d，用趋磁细菌收集器收集趋磁细菌(具体参考：刘琚，周培国，张齐 生.趋磁细菌处理含Cu、Zn废水的应用研究.环境科技，2013(26)4:20-24)。将收 集的趋磁细菌按照10%的接种量，接种到富集培养基，静止避光、23°C下、当菌液浓度达到 7. OX 109~9. OX IO9个/mL的时候，测定吸附重金属的性能，具体如下： 取菌液l〇ml，加到100mL的Fe3+离子含量50mg/L、Ni 3+离子含量10mg/L、Cu3+离子含 量30mg/L、Pb2+离子含量20mg/L、Cr 3+离子含量40mg/L的溶液中28°C下培养2h，测定水 中Fe3+、Ni 3+、Cu' Pb2+和Cr 3+离子的含量，Fe 3+、Ni 3+、Cu3+、Pb2+和Cr 3+离子吸附率分别达 到70%以上，即作为本专利技术的趋磁细菌使用。本专利技术中的趋磁细菌可以从其它活性污泥或 者重金属污染的土壤中分离，也可以使是现有公开的趋磁细菌菌株，只要其吸附率得到要 求即可。以下实施例中的所用到的趋磁细菌是按照上述方法筛选到的，不再赘述。 富集培养基的组成为：2000mg/L C6H12O6, 2000 mg/L (NH4)2SO4, 700 mg/L KH2PO4, 700 mg/L K2HPO4, 20 mg/L MgSO4 · 7H20, 20 mg/L ZnSO4, 25 mg/L MnSO40 本专利技术水泥作为主要的胶结剂在较高的碱性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物和固化剂联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将趋磁细菌与重金属污染土壤的表层混合均匀，培养20~30天；2）灌溉所述重金属污染的土壤，使重金属污染土壤保持淹水状态，并在所述重金属污染的土壤上面设置磁场，保持35~45天；3）改变磁场方向，磁场强度保持不变，保持45~55天；4）收集步骤3）中磁场方向的重金属污染土壤表层厚度10~15cm的土壤；5）淋洗步骤4）所述收集的重金属污染的土壤，使趋磁细菌与土壤分离，重复淋洗4~5次，然后将淋洗过的土壤填回原处；6）将固化剂放置在一个多孔隙硬质壳体内形成多孔隙硬质塑囊，将所述多孔隙硬质塑囊埋于步骤1）中经趋磁细菌处理过的重金属污染的土壤中，20~25天后取出；7）循环重复执行步骤1）~步骤6)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马新攀，
申请(专利权)人：河南行知专利服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41