CN104446329B - 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法 - Google Patents

一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104446329B
CN104446329B CN201410650845.5A CN201410650845A CN104446329B CN 104446329 B CN104446329 B CN 104446329B CN 201410650845 A CN201410650845 A CN 201410650845A CN 104446329 B CN104446329 B CN 104446329B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heavy metal
curing
culture
bacterial
tailings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410650845.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104446329A (zh
Inventor
潘响亮
李保华
宋文娟
张道勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Original Assignee
Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS filed Critical Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority to CN201410650845.5A priority Critical patent/CN104446329B/zh
Publication of CN104446329A publication Critical patent/CN104446329A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104446329B publication Critical patent/CN104446329B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，该方法利用细菌为阿氏芽孢杆菌（Bacillus asahii），菌株购买自中国微生物菌种网CCTCC AB 207736，采用NBU液体培养基对菌株进行富集培养，通过菌液分解尿素过程中释放的CO2在碱性环境中诱导环境中的Ca2+形成沉淀，CaCO3形成过程中将重金属镶嵌在其晶格中，从而达到固定尾矿中重金属的目的。同时固化后形成的矿渣砖具有与免烧砖相当的强度，实现资源再利用。该方法处理成本低，环境效益好，无二次污染，固化后形成的矿渣砖有一定的再利用价值，可以对多种重金属进行固定。

Description

一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法
技术领域：
本发明具体涉及一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，是一种尿素分解菌，通过它诱导碳酸钙沉淀的作用固定尾矿中重金属的方法，属于环境保护领域。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，市场对各种矿石的需求量越来越大，而选矿之后的矿渣也越来越多。除极少数矿区将矿渣处理和治理得较合理之外，其余大多数随处堆放。堆积矿渣的场所，因缺乏有效的污染控制方法和防渗措施，每逢刮风天气，沙尘四起，遇到暴雨，泥沙倾泻而下，侵占农田，污染水源，给当地的生态环境造成了严重的危害。尤其矿渣中的各类重金属随着雨水的淋溶作用不断溶出，严重污染周边土壤和地下水。如何治理矿渣，有效控制矿渣中重金属的溶出，是一个亟待深入研究尽快解决的问题。
矿渣中的重金属污染作为环境污染的一个重要类型，它具有许多比其他污染更严重的问题，如元素毒性大，在环境中不易被代谢，易被生物富集并有生物放大效应等等。针对矿渣中的重金属污染的溶出原理，国内外学者已经提出了几种从源头控制尾矿重金属污染的方法，主要包括中和法，杀菌剂法，覆盖隔离法，钝化包膜法等。中和法主要是用CaCO3、Ca(OH)2和CaO等碱性物质或碱性矿石废渣来处理；杀菌法的目的是阻止微生物的生物氧化作用，达到降低Fe3+对硫化矿的氧化，从而减轻重金属污染；覆盖隔离法包括水罩法和覆盖法，两种方法都是为了阻止硫化矿尾矿不与空气和地面水或地下水接触，从而阻止其氧化，减轻重金属污染；钝化法是利用化学反应在尾矿颗粒表面形成一层不溶的、惰性的和致密的膜，从而使氧气和其他氧化剂无法侵袭尾矿。以上控制方法均有一定的局限，存在因环境pH的改变而再次释放、对环境条件有所限制、不能大规模使用、处理成本高、预处理困难、存在二次污染等问题。重金属的固定和释放与环境的pH值密切相关，酸性环境促使重金属从尾矿中溶出，为此通过添加碱性物质提高环境的pH值，达到控制重金属污染的目的，收到了一定的效果。但如果遇到合适的环境条件，重金属将再次溶出污染环境。因此从尾矿重金属溶出的机理出发，综合利用物理、化学和生物学手段，寻求高效、廉价、环境友好的重金属固定技术是从源头上控制尾矿重金属污染的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，该方法利用细菌为阿氏芽孢杆菌(Bacillus asahii)，菌株购买自中国微生物菌种网CCTCC AB 207736，采用NBU液体培养基对菌株进行富集培养，通过菌液分解尿素过程中释放的CO2在碱性环境中诱导环境中的Ca2+形成沉淀，CaCO3形成过程中将重金属镶嵌在其晶格中，从而达到固定尾矿中重金属的目的。同时固化后形成的矿渣砖具有与免烧砖相当的强度，实现资源再利用。该方法处理成本低，环境效益好，无二次污染，固化后形成的矿渣砖有一定的再利用价值，可以对多种重金属进行固定。
本发明所述的一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，按下列步骤进行：
a、细菌来源及培养：选取的细菌为阿氏芽孢杆菌(Bacillus asahii)，采用NBU液体培养基对菌株进行富集培养，其中NBU液体培养基是在NB培养基中添加质量2％-6％的尿素和20-30mmol/L的CaCl2，在温度25-35℃下震荡培养至菌液浓度为5×107CFU/ml，震荡速度为100-150转/分，培养时间24-72小时；
b、固化处理：将铬渣、沙子和土壤按质量比7-8:1.5-2.0:0.8-1.2混合，加入8％-13％V/W步骤a中富集培养好的菌液，温度25-35℃下固化3-5周，菌液在利用尿素代谢过程中，释放二氧化碳同时使环境pH值升高呈碱性，碱性条件下促使二氧化碳与Ca2+结合形成碳酸钙沉淀，碳酸钙沉淀过程中将重金属镶嵌在其晶格中，以达到固定尾矿中重金属。
步骤b菌液诱导碳酸钙固定重金属过程中，固化后形成的矿渣砖的强度达到0.34-0.38兆帕。
所述方法中固化尾矿中重金属为单一重金属或多种重金属。
本发明所述的一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，该方法中涉及的细菌信息：分类命名：阿氏芽孢杆菌，拉丁名：Bacillus asahii，保藏单位和保藏号：中国微生物菌种网；保藏号：CCTCC AB 207736，地址：北京市朝阳区北三环东路北京北纳创联生物技术研究院，购买时间：2013年11月16日。
本发明所述的一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，该方法主要优点：综合利用化学和生物学手段，通过细菌为阿氏芽孢杆菌(Bacillus asahii)在纯培养条件下富集24-72小时后，在好氧条件下按照8％-13％(V/W)的比例添加至尾矿、沙子和土壤的混合物，25-35℃下固化3-5周的代谢方式，诱导形成碳酸钙沉淀的过程中将重金属镶嵌在其晶格中，从而起到控制尾矿中重金属污染的目的。该方法处理成本低，环境效益好，无二次污染，固化后形成的矿渣砖有一定的再利用价值，可以对多种重金属进行固定。
具体实施方式
本发明方法中所选用的尾矿渣为河南义马市千秋乡梁沟村铬矿渣：
细菌来源及培养：选取的细菌为阿氏芽孢杆菌(Bacillus asahii)，菌株来自中国微生物菌种网(CCTCC AB 207736)，采用NBU培养基对菌株进行富集培养，NBU培养基是在NB培养基中添加2％-6％的尿素和20-30毫摩尔的CaCl2，温度25-35℃下震荡培养至菌液浓度为5×107CFU/毫升以上，震荡速度为100-150转/分，时间24-72小时；
固化处理：将铬渣、沙子和土壤按质量比7-8:1.5-2.0:0.8-1.2混合，加入8％-13％(V/W)富集培养好的菌液，温度25-35℃下固化3-5周，菌液在利用尿素代谢过程中，释放二氧化碳同时使环境pH值升高呈碱性，碱性条件下促使二氧化碳与Ca2+结合形成沉淀，碳酸钙沉淀过程中将重金属镶嵌在其晶格中，以达到固定尾矿中重金属；
固化效果分析：通过淋溶实验分析添加菌液的样品中Cr的溶出，结果表明90％-98％可交换态的Cr可以转化为不易溶出的其他形态，其中以碳酸盐结合态为主，还有少量的Fe-Mn氧化物结合态，对固化后形成的铬渣砖的强度进行分析，表明其具有与普通泥砖和免烧砖同样甚至更高的强度，固化后形成的矿渣砖的强度达到0.34-0.38兆帕，具有一定的再利用价值。
实施例(以固定Cr为例，采用列表方式)：
本发明不限于这些实施例，本发明不限于对尾矿中重金属Cr的固定。

Claims (1)

1.一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、细菌来源及培养：选取的细菌为阿氏芽孢杆菌Bacillus asahii，采用NBU液体培养基对菌株进行富集培养，其中NBU液体培养基是在NB培养基中添加质量2%-6%的尿素和20-30mmol/L的CaCl2，在温度35℃下震荡培养至菌液浓度为5×107 CFU /mL，震荡速度为100-150 转/分，培养时间72小时；
b、固化处理：将铬渣、沙子和土壤按质量比7-8:1.5-2.0:0.8-1.2混合，加入8%-13% V/W 步骤a中富集培养好的菌液，温度25-35℃下固化3-5周，菌液在利用尿素代谢过程中，释放二氧化碳同时使环境pH值升高呈碱性，碱性条件下促使二氧化碳与Ca2+ 结合形成碳酸钙沉淀，碳酸钙沉淀过程中将重金属镶嵌在其晶格中，以达到固定尾矿中重金属为单一重金属或多种重金属，菌液诱导碳酸钙固定重金属过程中，固化后形成的矿渣砖的强度达到0.34-0.38兆帕。
CN201410650845.5A 2014-11-14 2014-11-14 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法 Expired - Fee Related CN104446329B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410650845.5A CN104446329B (zh) 2014-11-14 2014-11-14 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410650845.5A CN104446329B (zh) 2014-11-14 2014-11-14 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104446329A CN104446329A (zh) 2015-03-25
CN104446329B true CN104446329B (zh) 2017-01-25

Family

ID=52893179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410650845.5A Expired - Fee Related CN104446329B (zh) 2014-11-14 2014-11-14 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104446329B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106111659A (zh) * 2016-06-22 2016-11-16 浙江理工大学 利用坚强芽孢杆菌降低垃圾焚烧飞灰浸出毒性的方法
CN106754498B (zh) * 2016-12-12 2020-03-20 云南省烟草农业科学研究院 一种阿氏芽孢杆菌及其菌剂和制备方法与应用
CN106979029B (zh) * 2017-05-11 2019-03-19 中国科学院新疆生态与地理研究所 一种利用微生物及地下盐水防止露天煤矿粉尘散逸的方法
CN107487997B (zh) * 2017-08-21 2020-04-21 南京林业大学 一种赤泥的处理方法
CN107983745A (zh) * 2017-11-24 2018-05-04 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 内氏放线菌在铜镍尾矿固化中的应用
CN108220197A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 南京林业大学 一种黄金尾矿渣微生物复合处理及应用方法
CN109047269A (zh) * 2018-06-19 2018-12-21 浙江工业大学 利用科氏葡萄球菌解脲亚种固化胶结含重金属钴工业废渣的方法
CN109316703B (zh) * 2018-11-01 2021-08-06 南华大学 一种铬渣钝化预处理方法
CN110066659B (zh) * 2019-05-07 2020-12-01 华中农业大学 阿氏芽孢杆菌在制备酸性土壤改良剂中的应用
CN110156429B (zh) * 2019-05-21 2021-10-26 重庆大学 一种基于微生物的锰矿尾矿废渣制砖方法及产品
CN110813979A (zh) * 2019-10-18 2020-02-21 内蒙古科技大学 一种利用微生物技术实现氰化尾渣无害化处理的方法
MX2022013960A (es) 2020-05-05 2023-01-18 Graymont Western Canada Inc Reducción de emisiones no deseadas de sedimentos mediante tratamiento con cal.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923720A (zh) * 2006-09-13 2007-03-07 东南大学 一种微生物固结重金属离子的方法
CN101644047A (zh) * 2009-07-23 2010-02-10 东南大学 利用微生物矿化作用胶结松散砂粒的方法
CN102718445A (zh) * 2012-06-25 2012-10-10 东南大学 一种尾砂生物预制品及其制备方法
CN103121033A (zh) * 2013-03-05 2013-05-29 中国科学院新疆生态与地理研究所 利用诱导固化作用的耐砷细菌原位修复砷污染土壤的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104446329A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104446329B (zh) 一种细菌固化尾矿及控制重金属淋溶方法
Grengg et al. The decisive role of acidophilic bacteria in concrete sewer networks: A new model for fast progressing microbial concrete corrosion
Yang et al. Bioimmobilization of heavy metals in acidic copper mine tailings soil
Hallberg et al. Novel acidophiles isolated from moderately acidic mine drainage waters
Li et al. Heavy metal removal by biomineralization of urease producing bacteria isolated from soil
Tong et al. Biological Fe (II) and As (III) oxidation immobilizes arsenic in micro-oxic environments
Zouch et al. Microbial diversity in sulfate-reducing marine sediment enrichment cultures associated with anaerobic biotransformation of coastal stockpiled phosphogypsum (Sfax, Tunisia)
N̆ancucheo et al. Significance of microbial communities and interactions in safeguarding reactive mine tailings by ecological engineering
Pasquale et al. Biomineralization of carbonates induced by the fungi Paecilomyces inflatus and Plectosphaerella cucumerina
De Oliveira et al. Copper mine tailings valorization using microbial induced calcium carbonate precipitation
Fyson et al. The acidic lignite pit lakes of Germany—microcosm experiments on acidity removal through controlled eutrophication
Chen et al. Review of ecological restoration technology for mine tailings in China
Li et al. Bioremediation of nitrate-and arsenic-contaminated groundwater using nitrate-dependent Fe (II) oxidizing Clostridium sp. strain pxl2
Pérez et al. Performance of two differently designed permeable reactive barriers with sulfate and zinc solutions
Liu et al. Bacterial shifts during in-situ mineralization bio-treatment to non-ferrous metal (loid) tailings
Das et al. Acid mine drainage
Kaur et al. Removal of alkalinity and metal toxicity from incinerated biomedical waste ash by using Bacillus halodurans
Xu et al. Review on soil solidification and heavy metal stabilization by microbial-induced carbonate precipitation (MICP) technology
Johnson et al. Novel biosulfidogenic system for selective recovery of metals from acidic leach liquors and waste streams
Shah et al. Syntrophic effects in a subsurface clostridial consortium on Fe (III)-(oxyhydr) oxide reduction and secondary mineralization
Lin et al. Advantageous microbial community development and improved performance of pilot-scale field systems treating high-risk acid mine drainage with crab shell
Xu et al. A novel biofilm bioreactor derived from a consortium of acidophilic arsenite-oxidizing bacteria for the cleaning up of arsenite from acid mine drainage
Omoregie et al. Calcium carbonate bioprecipitation mediated by ureolytic bacteria grown in pelletized organic manure medium
Mahabub et al. Unlocking the potential of microbes: biocementation technology for mine tailings restoration—a comprehensive review
Battaglia-Brunet et al. Laboratory-scale bio-treatment of real arsenic-rich acid mine drainage

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170125

Termination date: 20211114

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee