一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用，所述降解方法包括以下步骤：将煤矸石、具有生物风化作用的微生物菌种、降解多环芳烃的微生物菌种、养分与水混合，培养，即完成煤矸石中多环芳烃的降解；所述多环芳烃包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用
[0001]本申请要求了申请日为2021年10月18日，申请号为202111208675.1，专利技术名称为“一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本专利技术属于固废处理领域，具体涉及一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用，尤其涉及一种降解效果好的煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用。

技术介绍

[0003]煤矸石是大宗固废之一，由于有效利用不足，利用率仅50％左右，导致煤矸石大量堆存。目前，煤矸石除少部分用于制砖或煅烧水泥、发电、铺路及充填外，大部分被露天堆存，存在严重的生态环境安全隐患。大量煤矸石的长期堆存，不仅侵占了大量土地，引发山体滑坡等危害，给周边居民生活埋下极大的安全隐患，而且长期堆放容易发生一系列物理化学变化，导致煤矸石中有毒有害物质析出，这些物质渗透到周围土壤和水体中，将会对生态环境和人体健康造成危害。因此加强煤矸石资源化利用已刻不容缓。
[0004]煤矸石中除含有对植物生长有益的有机质外还含有多环芳烃等有害有机物质，是煤矸石生态化利用所要解决的首要问题。多环芳烃是一类化学性质稳定的有机污染物，不仅可以导致种子萌发出现延迟、植物根生长慢，降低植物地上部生物量、叶绿素含量以及根系过氧化物酶活性，减少微生物量，而且多环芳烃及中间代谢产物(如酚类、酯类或芳香族羧酸类物质)，易引起皮肤病、白血病、肺癌等，已被列为优先污染物。如何实现煤矸石中毒性多环芳烃的高效降解是煤矸石生态化利用需解决的关键问题之一。
[0005]CN109928836A中，将煤矸石作为制备矿物复合肥的原料，通过原料测试、原料破碎、配料、混合、成型、热活化、淬冷、烘干、粉碎、氨基酸固定化以及二次烘干的步骤制成矿物有机复合肥，此复合肥具有吸附性能，而且其中的介孔和微孔还可为有益微生物提供载体，促进有机质的分解，并且能增加土壤中微量元素的含量，但是在煤矸石使用前，对原料测试仅测试了化学成分和物相分析，并没有对其中有害有机物质进行测定，没有对施入土壤后进行风险评估。
[0006]CN103045507A提供了一种多环芳烃场地中分离筛选高效降解细菌复合体的方法及其应用，从土壤样品中进行高分子量多环芳烃降解细菌的确定及分离纯化，优化组合，扩大培养，重新投放到长期污染的含有高浓度高分子量多环芳烃污染土壤中，并通过定期投加适量的不同配比的营养元素及其湿度的控制。但是该专利分离纯化得到的细菌对低分子量的多环芳烃降解率高，对高分子量多环芳烃的降解率不太理想。
[0007]由于目前煤矸石污染严重，其中多环芳烃对环境影响大。因此，如何提供一种能够有效降解煤矸石中的多环芳烃的方法，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用，尤其提供一种降解效果好的煤矸石中多环芳烃的降解方法及其应用。本专利技术提供的煤矸石中多环芳烃的降解方法能够同时降解多种多环芳烃，降解效果好。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一方面，本专利技术提供了一种煤矸石中多环芳烃的降解方法，所述降解方法包括以下步骤：
[0011]将煤矸石、具有生物风化作用的微生物菌种、降解多环芳烃的微生物菌种、养分与水混合，培养，即完成煤矸石中多环芳烃的降解。
[0012]所述多环芳烃包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3
‑
c,d]芘、二苯[a,h]并蒽、苯并[g,h,i]苝中任意一种或至少两种的组合，例如萘和苊烯的组合、苊和芴的组合或蒽和荧蒽的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
[0013]上述降解方法通过采用具有生物风化作用的微生物菌种和降解多环芳烃的微生物菌种两者复配，协同作用，显著提高了对煤矸石中多环芳烃的降解效果。
[0014]所述培养包括避光培养和非避光培养。
[0015]优选地，所述煤矸石与具有生物风化作用的微生物菌种的质量比为1000:(0.1
‑
0.4)。
[0016]优选地，所述混合的体系中的含水量为10
‑
60％。
[0017]其中，煤矸石与具有生物风化作用的微生物菌种的质量比可以是1000:0.1、1000:0.15、1000:0.2、1000:0.25、1000:0.3、1000:0.35或1000:0.4等，含水量可以是10％、20％、30％、40％、50％或60％等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述具有生物风化作用的微生物菌种包括风化黄铁矿的微生物菌种和/或风化铝硅酸盐矿物的微生物菌种。
[0019]上述特定具有生物风化作用的微生物菌种能够解离无机矿物，有效将煤矸石内部的多环芳烃暴露出来，与降解多环芳烃的微生物菌种两者复配，协同作用，提高对多环芳烃的降解效果；同时采用风化黄铁矿的微生物菌种和风化铝硅酸盐矿物的微生物菌种两者复配，进一步提高了暴露多环芳烃的效果。
[0020]优选地，所述风化黄铁矿的微生物菌种包括脱硫菌。
[0021]优选地，所述脱硫菌包括硫杆菌属菌种、硫螺菌属菌种、硫化叶菌属菌种中任意一种或至少两种的组合，例如硫杆菌属菌种和硫螺菌属菌种的组合、硫杆菌属菌种和硫化叶菌属菌种的组合或硫螺菌属菌种和硫化叶菌属菌种的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
[0022]优选地，所述风化铝硅酸盐矿物的微生物菌种包括硅酸盐细菌。
[0023]优选地，所述硅酸盐细菌包括胶质芽孢杆菌和/或解淀粉芽孢杆菌。
[0024]优选地，所述煤矸石与降解多环芳烃的微生物菌种的质量比为1000:(0.1
‑
0.6)，例如1000:0.1、1000:0.2、1000:0.3、1000:0.4、1000:0.5或1000:0.6等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述降解多环芳烃的微生物菌种包括细菌、真菌或预筛选菌种中任意一种或至少两种的组合，例如细菌和真菌的组合、细菌和预筛选菌种的组合或真菌和预筛选菌种的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用，优选细菌和真菌的组合。
[0026]上述特定降解多环芳烃的微生物菌种组合的选择能够提高所述微生物菌种对煤矸石中多环芳烃的降解效果。
[0027]优选地，所述细菌包括巨大芽孢杆菌、分枝杆菌、红球菌属细菌或假单胞菌属细菌中任意一种或至少两种的组合，例如巨大芽孢杆菌和分枝杆菌的组合、分枝杆菌和红球菌属细菌的组合或巨大芽孢杆菌和假单胞菌属细菌的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石中多环芳烃的降解方法，其特征在于，所述降解方法包括以下步骤：将煤矸石、具有生物风化作用的微生物菌种、降解多环芳烃的微生物菌种、养分与水混合，培养，即完成煤矸石中多环芳烃的降解；所述多环芳烃包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3
‑
c,d]芘、二苯[a,h]并蒽、苯并[g,h,i]苝中任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的煤矸石中多环芳烃的降解方法，其特征在于，所述煤矸石与具有生物风化作用的微生物菌种的质量比为1000:(0.1
‑
0.4)；优选地，所述混合的体系中的含水量为10
‑
60％。3.根据权利要求1或2所述的煤矸石中多环芳烃的降解方法，其特征在于，所述具有生物风化作用的微生物菌种包括风化黄铁矿的微生物菌种和/或风化铝硅酸盐矿物的微生物菌种；优选地，所述风化黄铁矿的微生物菌种包括脱硫菌；优选地，所述脱硫菌包括硫杆菌属菌种、硫螺菌属菌种、硫化叶菌属菌种中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述风化铝硅酸盐矿物的微生物菌种包括硅酸盐细菌；优选地，所述硅酸盐细菌包括胶质芽孢杆菌和/或解淀粉芽孢杆菌。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的煤矸石中多环芳烃的降解方法，其特征在于，所述煤矸石与降解多环芳烃的微生物菌种的质量比为1000:(0.1
‑
0.6)；优选地，所述降解多环芳烃的微生物菌种包括细菌、真菌或预筛选菌种中任意一种或至少两种的组合，优选细菌和真菌的组合；优选地，所述细菌包括巨大芽孢杆菌、分枝杆菌、红球菌属细菌或假单胞菌属细菌中任意一种或至少两种的组合；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑花，刘晨旭，王晓辉，欧彦君，王月娇，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：