CN103111454A - 一种脱除骨灰中重金属的方法 - Google Patents

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周顺桂
徐荣险
王跃强
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Abstract

本发明公开了一种脱除骨灰中重金属的方法。包括如下步骤：1)将骨灰破碎，加水制成骨灰浆液；2)在骨灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；3)振荡培养至骨灰浆液的pH不高于2.0，继续培养至重金属脱除；4)将微生物处理后的骨灰浆液脱水，冲洗，干燥得到脱除重金属的骨灰。本发明方法是一种生物处理方法，与自然方法较为接近，反应过程温和，在感情上易于为人们所接受。本发明方法对骨灰中高浓度的多种重金属具有很好的去除效果，其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的去除率在75%以上，Pb从毒性较大的交换态向稳定的PbSO4转换，对环境的危害大大降低。同时，本发明方法具有成本低、去除效率高、无二次污染、对环境友好等优点。

Description

一种脱除骨灰中重金属的方法
技术领域
本发明涉及一种环保技术，特别涉及一种脱除骨灰中重金属的方法。
背景技术
近年来，火葬已成为我国处置遗体的主要方式，而遗体火化后产生的无机灰份即为骨灰。骨灰里含有人体一生中通过呼吸、进食、饮水、用药、吸烟和使用化妆品等途径富集的多种有毒有害物质，其中就包含有相当数量的铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等有毒重金属。在我国推行火葬的50多年里，各种骨灰寄存设施内至少积累了6500多万份骨灰，且正以每年400多万份的速度递增，这些积累的骨灰将会给环境带来巨大压力。当未经处理的骨灰进入土壤等环境后，其中的重金属等毒性物质会对土壤、水体和空气造成严重的污染。
同时，骨灰的处理涉及伦理问题，需要采用人们可以接受的方式进行，而现有的工业化重金属脱除方法，普遍采用强酸处理，如用于骨灰处理，人们在情感上难以接受，这大大限制脱除骨灰中重金属方法的选择。
此外，现有的重金属脱除方法，在脱除重金属的同时，会引入新的化合物，造成二次污染，亦有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱除骨灰中重金属的方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种脱除骨灰中重金属的方法，包括如下步骤：
1)  将骨灰破碎，加水制成骨灰浆液；
2)  在骨灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；
3)  振荡培养至骨灰浆液的pH不高于2.0，继续培养至重金属脱除；
4)  将微生物处理后的骨灰浆液脱水，冲洗，干燥得到脱除重金属的骨灰；
其中，所使用的复合菌剂为由氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus sp.）、硫化杆菌(Sulfobacillus sp.)及载体组成的复合菌群。 
作为本发明的进一步改进，将骨灰破碎至粒径不大于50目。
作为本发明的进一步改进，骨灰浆液中加入硫粉的终浓度为2g/L～10g/L。
作为本发明的进一步改进，步骤1）中，骨灰浆液的固含量为2%～5%（质量百分数）。
作为本发明的进一步改进，振荡培养的温度为25～35℃。
作为本发明的进一步改进，所使用的复合菌剂的驯化方法包括如下步骤：
1)  自广州市猎德污水处理厂取一定量新鲜污泥，按照10g/L的浓度加入硫粉，置于30℃往复式摇床中160r/min振荡培养，直至污泥pH下降至2.0以下，之后以10%（v/v）的接种量吸取此酸化的污泥至新鲜污泥中，用此方法再富集培养2次；
2)  将富集培养后的污泥按照10%（v/v）的接种量接种到含1%（w/v）硫粉、2%（w/v）骨灰的SM培养基中，在30℃下振荡培养( 160r/min)，直至pH降到2.0以下时停止，如此反复操作3次，得到复合菌剂。
本发明的有益效果是：
本发明方法是一种生物处理方法，与自然环境中存在的方法较为接近，反应过程温和，在感情上易于为人们所接受。本发明方法对骨灰中高浓度的多种重金属具有很好的去除效果，其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的去除率在75%以上， Pb从毒性较大的交换态向稳定的PbSO4转换，对环境的危害大大降低。同时，本发明方法具有成本低、去除效率高、无二次污染、对环境友好等优点。
附图说明
图1为骨灰生物淋滤过程中pH和氧化还原电位（ORP）的变化图；
图2为骨灰生物淋滤过程中重金属Cu的去除动态图；
图3为骨灰生物淋滤过程中重金属Zn的去除动态图；
图4为骨灰生物淋滤过程中重金属Pb的去除动态图；
图5为骨灰生物淋滤过程中重金属Cr的去除动态图；
图6为骨灰生物淋滤过程中重金属Cd的去除动态图。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
本实施例的骨灰样品取自广州市殡仪馆，样品破碎后过100目筛, 105℃下烘干至恒重。经检测，骨灰样品的pH为12.3，主要重金属的含量为：Zn 915mg/kg，Cu 237mg/kg，Pb 264 mg/kg，Cr 378mg/kg，Cd 0.8mg/kg。
复合菌剂的制备：
菌群筛选：自广州市猎德污水处理厂取一定量新鲜污泥，按照10g/L的浓度加入硫粉，置于30℃往复式摇床中160r/min振荡培养，直至污泥pH下降至2.0以下，之后以10%（v/v）的接种量吸取此酸化的污泥至新鲜污泥中，用此方法再富集培养2次；
接种物制备：将上述菌群筛选步骤获得的污泥按照10%（v/v）的接种量接种到含1%（w/v）硫粉、2%（w/v）骨灰的SM培养基中，在30℃下振荡培养( 160r/min)，直至pH降到2.0以下时停止，如此反复操作3次，得到复合菌剂。
经检测，复合菌剂中主要含有氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus sp.）、硫化杆菌(Sulfobacillus sp.)等，大致比例为10: 75: 5: 3。
以下实施例中使用的复合菌剂，均为上述方法制备得到的复合菌剂。
实施例1：
1)  将破碎后的骨灰样品与水混合，制成含固率为2%的骨灰浆液；
2)  按4g/L的浓度在骨灰浆液中加入硫粉，以10%（v/v）的接种量接种复合菌剂；
3)  将接种后的骨灰浆液置于30℃往复式摇床中160r/min振荡培养15d；
4)  将微生物处理后的骨灰浆液脱水，冲洗，干燥得到脱除重金属的骨灰。
在培养的过程中，每3d测定pH和氧化还原电位（ORP），以及用ICP-AES法测定溶液中重金属Zn、Cu、Pb、Cr、Cd的浓度。
上述重金属脱除处理过程中，15d培养时间内溶液中的pH值和ORP的变化如图1所示；重金属Zn、Cu、Pb、Cr和Cd的去除率分别如图2、图3、图4、图5和图6所示。
由图可知，在重金属脱除处理过程中，pH随处理时间的延长总体上呈降低的趋势，处理3d后pH值开始显著降低，处理12d时 pH均降低到1.0以下，开始趋于稳定，到15d 时达到0.93（见图1）。图1中ORP在处理的3～9d迅速上升，之后保持较高的水平，到处理15d时ORP达到了265mV，该变化趋势也说明本实施例中的处理过程能够顺利进行。
骨灰中5种重金属的去除率随着处理时间的延长，整体呈上升的趋势，当以4g/L 的比例投加S0在15d的处理实验结束时，可以使骨灰中重金属Zn、Cu、Pb、Cr和Cd去除（溶出）率分别为82.6%（图2）、80.6%（图3）、39.4%（图4）、93.2%（图5）和76.9%（图6）。
当然，复合菌的使用可以根据实际处理情况加以调整，以期在较为适当的时间内完成重金属的脱除，获得令人满意的结果。

Claims (6)

1.一种脱除骨灰中重金属的方法，包括如下步骤：
1)  将骨灰破碎，加水制成骨灰浆液；
2)  在骨灰浆液中加入硫粉，接种复合菌剂；
3)  振荡培养至骨灰浆液的pH不高于2.0，继续培养至重金属脱除；
4)  将微生物处理后的骨灰浆液脱水，冲洗，干燥得到脱除重金属的骨灰；
其中，所使用的复合菌剂为由氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus sp.）、硫化杆菌(Sulfobacillus sp.)及载体组成的复合菌群。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将骨灰破碎至粒径不大于50目。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：骨灰浆液中加入硫粉的终浓度为2g/L～10g/L。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤1）中，骨灰浆液的固含量为2%～5%（质量百分数）。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：振荡培养的温度为25～35℃。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所使用的复合菌剂的驯化方法包括如下步骤：
1)自广州市猎德污水处理厂取一定量新鲜污泥，按照10g/L的浓度加入硫粉，置于30℃往复式摇床中160r/min振荡培养，直至污泥pH下降至2.0以下，之后以10%（v/v）的接种量吸取此酸化的污泥至新鲜污泥中，用此方法再富集培养2次；
2)将富集培养后的污泥按照10%（v/v）的接种量接种到含1%（w/v）硫粉、2%（w/v）骨灰的SM培养基中，在30℃下振荡培养( 160r/min)，直至pH降到2.0以下时停止，如此反复操作3次，得到复合菌剂。
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