CN105950536A - 一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法 - Google Patents

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张大磊
李健
孙萧
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Qingdao University of Technology
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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Abstract

本发明提供一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，通过向沼渣中添加碳源及硫酸盐，使沼渣中硫酸盐还原菌群迅速生长，同时产生硫化物；随后加入铬酸盐，消耗抑制硫酸盐还原菌生长的硫化物，而硫化物的存在也大大降低了铬酸盐对硫酸盐还原菌的毒性，同时使所培养的硫酸盐还原菌群耐Cr(VI)性能提高。

Description

一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法
技术领域
本发明提供一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，通过向沼渣中添加碳源及硫酸盐，使沼渣中硫酸盐还原菌群迅速生长，同时产生硫化物；随后加入铬酸盐，消耗抑制硫酸盐还原菌生长的硫化物，而硫化物的存在也大大降低了铬酸盐对硫酸盐还原菌的毒性，同时使所培养的硫酸盐还原菌群耐Cr(VI)性能提高，属环境保护领域。
背景技术
铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等行业常用的基本原料，在上述行业的生产过程中产生大量含铬废气、废水和废渣，导致严重的环境污染问题。而另一方面，如何进行含铬土壤的修复一直是环保界的难题。处置方法虽然众多，但大多数存在各种各样的问题。专利号201210059303.1介绍了一种铬渣污染土壤异位淋洗修复设备及修复方法，该方法通过淋洗将Cr(VI)转移出土壤然后对水相污染进行处理。一方面该法是异位修复，成本较高。且该法淋洗工艺繁琐，且水相中含有大量的颗粒物及六价铬，处理成本较高，且修复后土壤仍残留一定六价铬，需进一步稳定化。专利号201110206468.2介绍了一种电化学异位修复含铬土壤的方法。该法虽能将含铬土壤修复，但是其耗电量极大，且处理时间较长，不适合规模化处置含铬土壤。而目前的原位修复方法所用的亚铁或硫化物等化学试剂也都存在着二次污染问题，且很容易被环境氧化导致功能失效。专利号201310642919.6介绍了一种利用有机废物原位修复含Cr(VI)场地的方法，这是一种可以低成本的处置六价铬土壤，但是此法只能针对底部是天然防渗层的土壤，否则将会加速六价铬向地下渗透，造成六价铬的扩散。专利201310643015.5介绍了一种利用沼渣制备Cr(VI)污染场地修复菌群的方法，该方法利用沼渣等有机废物为原料，通过特殊的培养方式，驯化出适合含铬场地修复的菌群， 但该法驯化周期过长，不利于工程实践。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，通过向沼渣中添加碳源及硫酸盐，使沼渣中硫酸盐还原菌群迅速生长，同时产生硫化物；随后加入铬酸盐，消耗抑制硫酸盐还原菌生长的硫化物，而硫化物的存在也大大降低了铬酸盐对硫酸盐还原菌的毒性，同时使所培养的硫酸盐还原菌群耐Cr(VI)性能提高。
其操作步骤如下：
(1)将沼渣与含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸盐，放入反应器中进行生化反应，控制混合溶液干沼渣含量为0.1-20%，含固率0.5-25%,,有机碳含量0.5-20%，有机碳/硫酸盐（以SO4计）的质量比为(1-50):1，随后反应0.1-5天；
(2)在步骤(1)反应后的溶液中，加入一定量的铬酸盐，控制铬酸盐/硫酸盐的摩尔比(0-1):1，铬/有机碳的质量比(0-1):1，随后反应0-5天；
(3)重复向溶液中加铬酸盐0-4次，每次均控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(1-50):1，有机碳/铬的质量比(10-100):1，反应时间0-5天，随后获得高效生态修复菌群。
相比传统的含铬土壤处理方法，本方法有如下优势：
1．所培养的硫酸盐还原菌群本身为土著菌群，自然耐受力强，容易在场地大规模繁衍，有效还原六价铬的同时，不会造成生态问题；
2．培养驯化周期大大缩减，最快可1天内培养成，经济性大大提高；
3．在培养硫酸盐还原菌的同时，产生了代谢物硫化物，大大减轻随后添加的铬酸盐对硫酸盐还原菌的毒性，同时由于代谢物硫化物本身对硫酸盐还原菌就有抑制左右，因此这种方法在迅速培养硫酸盐还原菌的同时，增强了其耐铬特性；
4．该生态菌剂还原六价铬有两大原理，一个是硫酸盐还原菌本身就有利用碳源还原六价铬的特性，但反应较慢，第二个是硫酸盐还原菌代谢产物硫化氢本身就能够还原六价铬，同时由于其还原六价铬是化学反应，因此反应十分迅速，这也是本生态菌剂相比其它菌剂能够高效处置含铬土壤的原因；
5．还原后的三价铬与硫酸盐还原菌代谢产物硫化物形成硫化铬沉淀，使得土壤中三价铬更加稳定，显著优于其它生化工艺。
具体实施实例如下：
实施例1：
(1)将沼渣与含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸盐，放入反应器中进行生化反应，控制混合溶液干沼渣含量为0.5%，含固率10%,,有机碳含量12%，有机碳/硫酸盐的质量比为5:1，随后反应1天；
(2)在步骤(1)反应后的溶液中，加入一定量的铬酸盐，控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(2-3):1，有机碳/铬的质量比(10-30):1，随后反应5天；
(3)重复向溶液中加铬酸盐2次，每次均控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(2-3):1，有机碳/铬的质量比(10-30):1，反应时间5天，随后获得高效生态修复菌群。
实施例2：
(1)将沼渣与含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸盐，放入反应器中进行生化反应，控制混合溶液干沼渣含量为8-10%，含固率10-15%,,有机碳含量10-15%，有机碳/硫酸盐的质量比为20:1，随后反应0.05天；
(2)在步骤(1)反应后的溶液中，加入一定量的铬酸盐，控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(1-5):1，有机碳/铬的质量比(30-80):1，随后反应0.05天；
(3)随后控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(1-5):1，有机碳/铬的质量比(30-80):1，反应时间0.05天，随后获得高效生态修复菌群。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，其特征是，通过向沼渣中添加碳源及硫酸盐，使沼渣中硫酸盐还原菌群迅速生长，同时产生硫化物；随后加入铬酸盐，消耗抑制硫酸盐还原菌生长的硫化物，而硫化物的存在也大大降低了铬酸盐对硫酸盐还原菌的毒性，同时使所培养的硫酸盐还原菌群耐Cr(VI)性能提高，其包含以下步骤：
(1)将沼渣与含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸盐，放入反应器中进行生化反应，控制混合溶液干沼渣含量为0.1-20%，含固率0.5-25%,,有机碳含量0.5-20%，有机碳/硫酸盐（以SO4计）的质量比为(1-50):1，随后反应0.1-5天；
(2)在步骤(1)反应后的溶液中，加入一定量的铬酸盐，控制铬酸盐/硫酸盐的摩尔比(0-1):1，铬/有机碳的质量比(0-1):1，随后反应0-5天；
(3)重复向溶液中加铬酸盐0-4次，每次均控制硫酸盐/铬酸盐的摩尔比(1-50):1，有机碳/铬的质量比(10-100):1，反应时间0-5天，随后获得高效生态修复菌群。
2.如权利要求1所述的一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，其特征是，所述的沼渣为农业、食品业有机废物进行干式、半干式及湿式厌氧发酵过程中的固体残留物。
3.如权利要求1所述的一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，其特征是，所述的碳源溶液可以为含有酒精、糖类、蛋白质、淀粉等有机物的溶液，也可以为含工业有机垃圾、餐厨垃圾等有机固体废物的溶液，也可以为工业及市政有机废水。
4.如权利要求1所述的一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，其特征是，所述的含硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸亚铁及硫酸铁等含有硫酸根的盐类；所述的铬酸盐为铬酸钠、铬酸钾等含铬酸根的盐类，也可被含铬土壤淋洗液或含铬土壤替代。
5.如权利要求1所述的一种利用沼渣制备含Cr(VI)场地高效生态修复菌群的方法，其特征是，本菌剂不仅可以处理含铬土壤，还可以处置含有Cd、Pb、Zn、Cu、Hg、Sb、Ni等可以与硫化物形成沉淀的重金属的土壤。
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CN106623399A (zh) * 2016-10-27 2017-05-10 北京市环境保护科学研究院 利用沼液修复六价铬污染土壤的方法

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