CN102085529A - 利用剩余活性污泥修复多环芳烃污染土壤 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多环芳烃污染土壤的修复和污水处理剩余活性污泥处置的联合方法，属于环境生物技术领域。该方法主要是将多环芳烃污染土壤、剩余活性污泥和生物质废弃物混合堆腐处理，得到部分腐熟的堆肥，再将堆肥施用于多环芳烃污染土壤进行修复。该方法既能有效处理和处置剩余活性污泥，又能修复多环芳烃污染土壤，而且工艺简单、成本低。
Description
技术领域
本发明属于环境生物技术领域，涉及一种多环芳烃污染土壤的生物修复和污水处理厂剩余活性污泥处置的联合方法。
技术背景
多环芳烃是一大类广泛存在于环境中的难降解持久性有机污染物的总称。由于他们具有“致畸、致癌、致突变”的“三致”效应，从而引起了各国环境保护部门的密切关注。环境中的多环芳烃主要来源于煤炭和石油等有机物的不完全燃烧，其生成量同燃烧温度和工艺等因素密切相关。炼油厂、煤气厂、煤焦油加工厂和沥青加工厂等炼焦和石油化工行业的生产过程均会产生大量的多环芳烃，直接造成土壤污染，或者吸附在烟尘等微小颗粒物上造成大气污染。大气中的多环芳烃又通过干湿沉降进入土壤环境，形成大面积的土壤污染。土壤由于具有巨大的表面积和丰富的吸附基团，使得多环芳烃在土壤中大量积聚，对生态环境和人类健康形成了巨大的威胁。目前，大量的研究集中在多环芳烃污染土壤的修复方面，并取得了一些进展。
多环芳烃污染土壤的修复方法有很多，可以大致划分为化学方法，物理方法和生物学方法等。化学方法主要包括溶剂萃取法、氧化还原法和投加土壤改良剂等；物理方法主要包括溶液淋洗法、固化稳定法和电动力学法等。生物修复方法常用于污染土壤修复，可具体划分为微生物修复、植物修复和动物修复3种，其中以微生物与植物修复应用最为广泛。同物理化学方法相比，生物修复具有对土壤干扰少、污染物降解率高、处理成本低等优点。例如：中国专利(申请号200610037639)公开了一种用于修复多环芳烃复合污染土壤的植物学方法；中国专利(申请号200610134205)公开了一种用于多环芳烃污染土壤修复的固定化降解菌的制备方法。
工农业生产和人类日常生活过程中均会产生大量的生物质废弃物，如秸秆、米糠、麦麸、甜菜渣、甘蔗渣等。据统计，我国每年仅秸秆这一种生物质的产生量就高达6亿吨。然而这些生物质废弃物并没有得到充分的利用，而是被简单地采用焚烧等方式处理掉，造成了资源的巨大浪费。生物质废弃物中含有大量的能源和养分，目前可以通过沼气发酵的方式使生物质转化为沼气，回收部分能源；而发酵剩余的残渣亦可施入农田，使其中的氮磷钾等养分回归土壤。但是如何充分利用生物质废弃物仍是各国研究人员的研究热点。如：中国专利(申请号98118918)公开了一种采用农作物秸秆生产高蛋白糖化生物饲料的方法；中国专利(申请号01818289)公开一种采用生物质生产液体燃料的方法。
活性污泥法是污水处理厂净化污水常采用的方法，因其处理效果好、成本低廉，在污水处理中发挥着重要的作用。但是该方法也有一定缺陷，例如：部分工艺剩余活性污泥产量大、后续处理复杂、容易造成二次污染等。在采用传统工艺的污水处理厂运行过程中，剩余活性污泥通常占污水处理总量的0.5％～1.0％，污泥处理所需费用约占运行费用的30％～40％。并且，目前剩余活性污泥的后续处理主要采用填埋法，该法不仅占用了大量土地，还造成了剩余活性污泥中营养物质的浪费，更易造成二次污染。寻找更加高效合理的剩余活性污泥处理方法成为研究人员关注的热点。例如：中国专利(公开号CN 1850582)公开了一种采用污水处理厂剩余活性污泥通过热处理-发酵工艺制备氢气的方法。中国专利(公开号CN 1868929)公开了一种采用生石灰为原料水解剩余活性污泥来制备水解蛋白质的生产工艺。
生物质废弃物含有大量的有机物和氮磷钾营养元素，可以提高土壤肥力，改善土壤理化性质，增加土壤团粒。剩余活性污泥是由微生物及其分泌产物和其他物质形成的复杂的团聚体，含有大量的高活性的微生物，对有机物具有极强的氧化降解能力。采用生物质废弃物和剩余活性污泥联合的方式进行土壤修复，既可以回收宝贵的肥料资源，避免了营养物质和能源的浪费，又可以高效地修复土壤污染。目前，并没有文献报道采用该方法修复多环芳烃污染土壤。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用污水处理厂的剩余活性污泥和生物质废弃物修复多环芳烃污染土壤的方法。
本发明所述的土壤污染修复方法如下：
1、将生物质废弃物(木屑、花生壳、玉米芯、秸秆、枯草落叶、果皮渣、麦麸、稻糠、酒糟、甜菜渣、甘蔗渣、中药渣等)粉碎，大小为0.1cm～3cm。
2、将生物质废弃物、剩余活性污泥和多环芳烃污染土壤按1～10∶0.2～5∶1～5的干重比充分混合，使其C/N比为50～150∶1～10(重量比)，补充水分至30％～70％(重量比)。
3、将上述混合物堆积在铺有隔离层的地面上，静态堆肥10～20天。期间2-5天翻料1次，使物料保持混匀状态，也可以适时强制通风，增强微生物的代谢活性，以加速腐熟过程。待堆肥达到部分腐熟，即可以用于土壤修复。
4、将制备的堆肥按每亩300kg～3000kg的比例撒布在多环芳烃污染土壤上，深翻深耕。堆肥中含有大量的微生物和降解酶系，可高效降解土壤中的多环芳烃等污染物。堆肥中的微生物可以加速养分循环、增加土壤肥力。
本发明技术方案依据环境生物学理论，采用生物质废弃物和污水处理厂的剩余活性污泥为原料，合理优化工艺，修复多环芳烃污染土壤。本发明具有以下优点：①合理处置了生物质废弃物和剩余活性污泥，回收了其中的营养成分，避免了资源浪费；②对土壤中的多环芳烃具有较高的去除效率；③投资少、成本低，原料来源于工农业生产中的废弃物。以下通过具体实施例详细说明本发明的实施，目的在于帮助读者更好地理解本发明的精神实质，但不作为对本发明实施范围的限定。
实施例：
将小麦秸秆粉碎至1cm左右，并与剩余活性污泥和多环芳烃污染土壤按照3∶1∶1(干量比)的比例混合，补充自来水至含水量为60％左右，混匀。将物料堆积在铺有隔离层的地面上，静态堆腐15天。每3天翻料1次，使物料充分混匀，待物料部分腐熟，得到堆肥。将上述堆肥按每亩1200kg均匀撒布在含有多环芳烃污染的土壤上。深耕深翻。处理50天后，表层土壤中各种多环芳烃含量降低39～91％，如：芴的含量从开始的97μg/kg降低到15μg/kg，菲从370μg/kg降低到203μg/kg，荧蒽从271μg/kg降低到119μg/kg，芘从344μg/kg降低到156μg/kg，等等。
Claims (3)
1.一种生物修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，该方法是利用污水处理厂的剩余活性污泥和生物质废弃物修复多环芳烃污染的土壤。
2.权利要求1所述的生物修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，生物质废弃物包括：木屑、花生壳、玉米芯、秸秆、枯草落叶、果皮渣、麦麸、稻糠、酒糟、甜菜渣、甘蔗渣、中药渣、禽畜粪便。
3.权利要求1所述的生物修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将生物质废弃物粉碎，大小为0.1cm～3cm；
(2)将生物质废弃物、剩余活性污泥和多环芳烃污染土壤按(1～10)∶(0.2～5)∶(1～5)的干重比充分混合，使其C/N按重量比为(50～150)∶(1～10)，补充水分按重量比至30％～70％；
(3)将上述混合物堆积在铺有隔离层的地面上，静态堆肥10～20天。期间2～5天翻料1次，使物料保持混匀状态，也可以适时强制通风，增强微生物的代谢活性，以加速腐熟过程。待堆肥达到部分腐熟，即可以用于土壤修复。
(4)将制备的堆肥按每亩300kg～3000kg的比例撒布在多环芳烃污染土壤上，深翻深耕。堆肥中含有大量的微生物和降解酶系，可高效降解土壤中的多环芳烃等污染物。堆肥中的微生物可以加速养分循环、增加土壤肥力。
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