CN111187103A - 一种污泥堆肥重金属钝化菌剂、其生产方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种污泥堆肥重金属钝化菌剂、其生产方法及应用，所述钝化菌剂包括以重量计：嗜热硫酸盐还原菌10‑16％、芽孢杆菌4‑6％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括90‑95％的生物炭和5‑10％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅，所述改性生物炭的平均孔径为6‑9nm，比表面积为422‑495m2/g，本发明的方案得到的污泥堆肥重金属钝化菌剂中，微生物的固定率为80‑85％，对于活性态重金属Cr的含量降低85％以上，活性态Cu的降低量在87％以上，活性态Cd的降低量84％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种钝化菌剂、其生产方法及应用，具体涉及一种污泥堆肥的重金属钝化菌剂、其生产方法及应用。
背景技术
污泥是一种复杂的集合体，含有大量的邮寄至、少量病原微生物、重金属离子和寄生虫卵等有害物质。尤其是工业污水中重金属的含量很高，且工业污水比重大，污水厂处理的无水肿有70-90％的重金属通过沉淀或者吸附转移到污泥中，其中的85-95％则会附着于污泥中的生物团上，由于重金属迁移性比较差，当污泥到达土壤后大部分重金属都会聚集到土壤表层，生物有效性好的重金属会被植物吸收而进入食物链，严重危害人体健康，所以污泥中的重金属去除成为了日益急迫解决的问题。
申请号为PCT/CN2018/074169的国际专利申请公开了一种水产养殖池塘底泥重金属稳定剂、其制作方法及其应用，并披露了：一种水产养殖池塘底泥重金属稳定剂，包括微生物载体，以及负载在微生物载体上的复合微生物菌剂；负载比例是每kg微生物载体添加0.4L～0.5L复合微生物菌剂；所述的微生物载体是脉络宁药渣生物质炭粉：茶渣粉：水花生粉：粘结剂按照7～8.5：1～0.5：1～0.5：1～1.5的质量比例混合而成；所述粘结剂为凹凸棒土。复合活性菌液是将底泥样品与去离子水混合后的上清液稀释液经培养后得到的芽孢杆菌属和酵母菌属种子液，再次培养至混合菌数量达到10 6cfuml-1时候添加等体积的EM活性菌液，在好氧发酵条件下培养得到，pH范围稳定在3.5～4.0之间。所述的EM活性菌液由EM原液与去离子水按体积比为1:99稀释而成。EM原液由爱眭乐环保生物技术(南京)有限公司提供。然而其对底泥中重金属的吸附稳定率仅为30.5-50.6％。
申请号为CN201710785484.9的中国发明专利申请公开了一种高温碱化改性生物炭基的固定化菌剂，并披露了有如下方法制备得到：(1)干燥粉碎：将生物质材料54-62℃烘干11-15h，粉碎；(2)热解冷却：取粉碎后的原料以10-15℃/min升温到400-500℃，热解5-6h，加热过程中氧气体积浓度为10～12％，冷却、研磨；(3)酸化：冷却后的生物炭原料于硝酸和氢氟酸混合酸中浸泡3～4h，过滤；(4)碱化：过滤物放入过氧化氢溶液中浸泡30～60min，pH＝3～4，静置、沉淀，生物炭原料含水率8～10％；(5)生物炭内部孔道受控刻蚀：将(4)制得的生物炭原料置于加热炉中进行生物炭内部孔道受控刻蚀；(6)表面改性处理：将(5)中的生物炭原料与氢氧化钠溶液按1:3～1:5w/w混合，每10-15min以100r/min-150r/min搅拌2～3min搅拌，浸泡2-3h后，静置、沉淀，生物炭原料含水率8～10％；烘干，再以20-25℃/min速率升温到400～450℃，加热2-3h、冷却；(7)干燥后制膜：烘干后以20-25℃/min速率升温到400-500℃，加热时间5-6h，冷却、干燥；再按1:1～3的质量比例将生物炭原料放入缓释膜制备溶液中，浸泡20～30min，沉淀后、晾干；(8)按1:100的质量比例，将生物炭加入到微生物液体培养基中，以5-10％接种量接入接种菌，置于摇床中固定、离心、洗涤后再离心，所得固体物质即为固定化菌剂。反而该流程过程复杂，并且通过过氧化氢进行蚀刻，蚀刻效果极不稳定，无法保证稳定理想的比表面积，此外该方法对微生物的固定效果也欠佳。
申请号为CN201910612238.2的中国发明专利申请公开了一种修复农业用地污染土壤金属铬钝化剂及其制备方法，并披露了：包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥5-10份、石灰10-20份、基质5-10份，所述基质为混合基质，包括以下重量份的组分：活性污泥生物炭30-40份、餐厨垃圾腐殖质30-40份、废弃啤酒酵母5-10份、芽孢杆菌5-10份、还原铁3-6份。该专利声称的发明点为将凹凸棒土负载铁进行改性，然而其改性步骤仅是通过表面活化后载铁处理，该方法实质上对凹凸棒土在煅烧后的比表面积影响有限，并不能得到理想的比表面积进而对凹凸棒土的吸附能力的影响有限。
可见，现在技术得到的钝化剂或存在制备工艺复杂，或存在所得到的载体基质微观结构不佳的问题进而影响钝化菌剂对重金属的钝化效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种污泥堆肥重金属钝化菌剂及其生产方法，旨在提高钝化菌剂的钝化效果、提高菌剂载体基质的比表面积以及降低制备工艺的复杂程度。
本发明提供的一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：嗜热硫酸盐还原菌10-16％、芽孢杆菌4-6％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括90-95％的生物炭和5-10％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅，所述改性生物炭的平均孔径为6-9nm，比表面积为422-495m2/g。
进一步的，所述嗜热硫酸盐还原菌为闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC16(DSM 4304)、热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)中的一种以上。
进一步的，所述生物炭由木屑、玉米秸秆、稻草秸秆、花生壳中的一种以上制备得到。
进一步的，所述纳米二氧化硅的尺寸为20-40nm。
进一步的，所述改性生物炭采用包括如下步骤的方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500-550℃缺氧碳化0.5-1h，冷却，研磨，得生物炭；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40-60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700-800W功率下超声搅拌0.5-1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5-1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2-1.3倍，乙醇的加入量不做特别要求，以能使混合物成为溶液为佳；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后在400-500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30-35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为5-6，浸渍50-80min，烘干，即得改性生物炭。
进一步地，所述步骤2)的升温速度为30-40℃/min。
进一步地，所述步骤4)的烘干温度为80-100℃，烘干时间为1-2h。
本发明的另一目的在于提供一种前述污泥堆肥重金属钝化菌剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
2)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
3)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30-40kHz的低频超声处理60-80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
进一步的，所述发酵温度为60-70℃、时间为5-8天。
进一步的，所述方法还包括改性生物炭的制备步骤：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500-550℃缺氧碳化0.5-1h，冷却，研磨，得生物炭；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40-60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700-800W功率下超声搅拌0.5-1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2-1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400-500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30-35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为5-6，浸渍50-80min，烘干，即得改性生物炭。
本发明的另一目的在于提供一种前述污泥堆肥重金属钝化菌剂在工业污泥和/或生活污泥中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种前述菌剂钝化污泥堆肥重金属的方法，所述方法包括如下步骤：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500-550℃缺氧碳化0.5-1h，冷却，研磨，得生物炭；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40-60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700-800W功率下超声搅拌0.5-1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5-1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2-1.3倍，乙醇的加入量不做特别要求，以能使混合物成为溶液为佳；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400-500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30-35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为5-6，浸渍50-80min，烘干，即得改性生物炭；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30-40kHz的低频超声处理60-80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂；
10)根据污泥和生物炭混合物中C/N为25-30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60-65％，其中污泥的重量以干物质量计算；
11)按照前述比例将步骤9)中污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到步骤10)中的污泥中即可。
众所周知，对于污泥堆肥钝化菌剂，影响其钝化效果的主要因素有基体生物炭的比表面积、表面活性以及菌种培育效果，而现有控制生物炭比表面积通常的方式是通过调节生物炭的炭化温度和炭化时间来实现，然而上述方式一方面对生物炭的孔径控制不稳定、效果差，另一方面对温度的进行调整后容易造成炭化不充分进而影响生物炭对重金属的吸附效果，本发明通过大量的实验发现，在本发明的体系中将生物质材料在500-550℃缺氧碳化0.5-1h后，检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比15-22％、2-10nm的小孔占比为14-18％、10-30nm的中孔占比30-50％、30nm以上的大孔占比20-30％，为了更好地调控所得到的生物炭孔径分布、提高比表面积，在此基础上本发明创造性地提出了通过在大孔内负载纳米物质构建孔壁的方式实现大孔的小孔化，基于此，本发明提出了在生物材料炭化后通过凝胶溶胶法在大孔内负载纳米二氧化硅粒子将大孔构分割成多个小孔和微孔，在负载过程中纳米二氧化硅的尺寸太小容易造成小孔和部分中孔堵塞，尺寸太大对大孔的分隔效果不好，本发明通过大量实验得到在形成溶胶的原料中加入碳酸钠和碳酸氢钠作为催化剂并控制碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5-1:0.8时能够使形成的纳米二氧化硅尺寸控制在20-40nm之间，此外为了提高二氧化硅壁垒形成率，在热处理过程中的温度控制至关重要，本发明通过大量的实验发现，当温度升至170℃时开始有较为大量的纳米二氧化硅生成，至500℃后基本完成纳米二氧化硅的生成，在大量生成过程中当控制升温速率低于30℃/min时，电镜扫描发现生成的纳米二氧化硅沿着原有的生物炭孔壁负载，这可能是由于升温速度过低导致其动力学效果差，而当升温速率高于50℃/min时电镜结果显示纳米二氧化硅在孔道内出现团聚，造成比表面积显著下降，而将升温速率控制在30-50℃/min时既能保证纳米二氧化硅孔壁生成的动力学条件又能有效降低二氧化硅的团聚现象，经处理后通过检测发现10-30nm的中孔占和20nm以下的中孔占比明显提高，30nm以上的大孔占比仅有10％以下。
在前述二氧化硅形成后同样也会使生物炭表面形成纳米二氧化硅层，基于此本发明通过将上述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min，能够有效去除生物炭表面的二氧化硅，若HF酸加入量过高、浸渍时间过长，则会造成孔道内的二氧化硅壁会被腐蚀破坏，若HF酸加入量过低、浸渍时间过短，则生物炭表面的二氧化硅去除率低进而影响生物炭表面官能团的吸附效果。
在去除表面二氧化硅步骤后，本发明通过利用氨水调节pH至5-6后继续浸渍50-80min，一方面中和可能过剩的HF，另一方面碱性处理后能有效提高生物炭表面官能团的活跃度进而提高吸附效果。
此外，在菌种负载至改性生物炭过程中，为保证菌种能有效负载于孔道内，本发明创造性的提出了在将扩大培养后的液体种子液接种至生物炭上时采用30-40kHz的低频超声的处理，这是因为超声频率过低菌种的动力学特征不够会使其在孔道内的负载率低，超生频率过高则会造成菌种自身结构的破坏使菌种失活。
根据本发明的方案得到的污泥堆肥重金属钝化菌剂中，改性生物炭的比表面积可达到422-495m2/g，平均孔径为6-9nm，微生物的固定率为80-85％，对于活性态重金属Cr的含量降低85％以上，活性态Cu的降低量在87％以上，活性态Cd的降低量84％以上。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简单列举，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括95％的生物炭和5％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比23％、2-10nm的小孔占比为30％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比8％，平均孔径为7.44nm，比表面积为432.24m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理60min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为81.22％，对于活性态重金属Cr的含量降低85.46％，活性态Cu的降低量在87.04％，活性态Cd的降低量85.59％。
实施例2
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)14％、芽孢杆菌6％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括92％的生物炭和8％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至550℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比15％、2-10nm的小孔占比为14％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比30％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在800W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.7，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比18％、2-10nm的小孔占比为22％、10-30nm的中孔占比55％、30nm以上的大孔占比5％，平均孔径为9nm，比表面积为424.68m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用40kHz的低频超声处理80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为83.47％，对于活性态重金属Cr的含量降低86.06％，活性态Cu的降低量在87.12％，活性态Cd的降低量85.09％。
实施例3
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为32℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为26％、10-30nm的中孔占比46％、30nm以上的大孔占比7％，平均孔径为7nm，比表面积为493.53m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用35kHz的低频超声处理80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为84.76％，对于活性态重金属Cr的含量降低87.23％，活性态Cu的降低量在88.58％，活性态Cd的降低量86.42％。
实施例4
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括92％的生物炭和8％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比23％、2-10nm的小孔占比为36％、10-30nm的中孔占比35％、30nm以上的大孔占比6％，平均孔径为7.36nm，比表面积为435.31m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理60min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为83.04％，对于活性态重金属Cr的含量降低86.13％，活性态Cu的降低量在87.59％，活性态Cd的降低量85.87％。
实施例5
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为32℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为26％、10-30nm的中孔占比46％、30nm以上的大孔占比7％，平均孔径为7nm，比表面积为493.53m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理70min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为83.55％，对于活性态重金属Cr的含量降低86.45％，活性态Cu的降低量在87.92％，活性态Cd的降低量86.04％。
实施例6
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括92％的生物炭和8％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为41％、10-30nm的中孔占比33％、30nm以上的大孔占比5％，平均孔径为7.03nm，比表面积为442.3m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理60min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为84.42％，对于活性态重金属Cr的含量降低86.74％，活性态Cu的降低量在87.97％，活性态Cd的降低量86.12％。
对比例1
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、生物炭余量。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
4)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为16％、10-30nm的中孔占比38％、30nm以上的大孔占比26％，平均孔径为12.65nm，比表面积为329.77m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为68.34％，对于活性态重金属Cr的含量降低70.52％，活性态Cu的降低量在65.33％，活性态Cd的降低量68.01％。
对比例2
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加醋酸和醋酸铵混合液，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中醋酸和醋酸铵的总量为生物炭重量的30％，醋酸和醋酸铵重量比为1:0.5，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为32℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比23％、2-10nm的小孔占比为46％、10-30nm的中孔占比36％、30nm以上的大孔占比5％，平均孔径为6.95nm，比表面积为384.3m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用35kHz的低频超声处理80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为77.44％，对于活性态重金属Cr的含量降低79.03％，活性态Cu的降低量在76.14％，活性态Cd的降低量75.98％。
对比例3
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴生物炭重量的30％加醋酸，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为32℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比25％、2-10nm的小孔占比为27％、10-30nm的中孔占比34％、30nm以上的大孔占比14％，平均孔径为13.22nm，比表面积为324.45m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用35kHz的低频超声处理80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为64.2％，对于活性态重金属Cr的含量降低60.06％，活性态Cu的降低量在62.77％，活性态Cd的降低量65.34％。
对比例4
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为70℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比25％、2-10nm的小孔占比为32％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比4％，平均孔径为5nm，比表面积为302.53m2/g，经电镜扫描发现，在生物炭孔道内发现了大量的团聚颗粒；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理70min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为62.9％，对于活性态重金属Cr的含量降低60.12％，活性态Cu的降低量在61.67％，活性态Cd的降低量59.98％。
对比例5
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：闪烁古生球菌(Archaeoglobus fulgidus)VC 16(DSM 4304)13％、芽孢杆菌5％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括93％的生物炭和7％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至530℃缺氧碳化1h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比20％、2-10nm的小孔占比为17％、10-30nm的中孔占比39％、30nm以上的大孔占比24％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在760W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于480℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为32℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:1加入到40％HF中浸渍30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍80min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为26％、10-30nm的中孔占比46％、30nm以上的大孔占比7％，平均孔径为7nm，比表面积为493.53m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用频率为50kHz的超声处理70min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至65％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为57.55％，对于活性态重金属Cr的含量降低72.34％，活性态Cu的降低量在70.6％，活性态Cd的降低量75.52％。
对比例6
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括92％的生物炭和8％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40℃后滴加碳酸混合液，在700W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸的量为生物炭重量的20％，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比31％、2-10nm的小孔占比为28％、10-30nm的中孔占比36％、30nm以上的大孔占比7％，平均孔径为6.22nm，比表面积为363.15m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理60min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为74.2％，对于活性态重金属Cr的含量降低76.06％，活性态Cu的降低量在72.89％，活性态Cd的降低量75.02％。
对比例7
一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，所述钝化菌剂包括以重量计：热脱硫杆菌(Thermodesulfobacterium commune)YSRA-1(DSM2178)10％、芽孢杆菌4％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括92％的生物炭和8％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅。采用如下方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500℃缺氧碳化0.5h，冷却，研磨，得生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比21％、2-10nm的小孔占比为18％、10-30nm的中孔占比41％、30nm以上的大孔占比20％；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40℃后滴加碳酸氢铵混合液，在700W功率下超声搅拌1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸氢铵的量为生物炭重量的20％，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6加入到40％HF中浸渍20min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为6，浸渍50min，烘干，即得改性生物炭，经检测产生的生物炭孔径分布大致为，2nm以下的微孔占比25％、2-10nm的小孔占比为36％、10-30nm的中孔占比35％、30nm以上的大孔占比4％，平均孔径为6.54nm，比表面积为376.02m2/g；
7)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
8)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
9)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30kHz的低频超声处理60min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
根据污泥和生物炭混合物中C/N为25的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60％，其中污泥的重量以干物质量计算；按照比例将前述污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到污泥中即可实现对污泥堆肥重金属的钝化。
经检测，微生物的固定率为76.67％，对于活性态重金属Cr的含量降低78.22％，活性态Cu的降低量在74.01％，活性态Cd的降低量75.72％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种污泥堆肥重金属钝化菌剂，其特征在于：所述钝化菌剂包括以重量计：嗜热硫酸盐还原菌10-16％、芽孢杆菌4-6％、改性生物炭余量，其中改性生物炭包括90-95％的生物炭和5-10％的负载于生物炭孔道内的纳米二氧化硅，所述改性生物炭的平均孔径为6-9nm，比表面积为422-495m2/g。
2.如权利要求1所述的菌剂，其特征在于：所述嗜热硫酸盐还原菌为闪烁古生球菌VC16、热脱硫杆菌YSRA-1中的一种以上。
3.如权利要求1-2任一项所述的菌剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅的尺寸为20-40nm。
4.如权利要求1-2任一项所述的菌剂，其特征在于：所述改性生物炭采用包括如下步骤的方法制备：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500-550℃缺氧碳化0.5-1h，冷却，研磨，得生物炭；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40-60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700-800W功率下超声搅拌0.5-1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，碳酸和碳酸氢铵重量比为1:0.5-1:0.8，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2-1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400-500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30-35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为5-6，浸渍50-80min，烘干，即得改性生物炭。
5.如权利要求4所述的菌剂，其特征在于：所述步骤2)的升温速度为30-40℃/min。
6.如权利要求4所述的菌剂，其特征在于：所述步骤4)的烘干温度为80-100℃，烘干时间为1-2h。
7.一种权利要求1-6任一项所述的污泥堆肥重金属钝化菌剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
1)将嗜热硫酸盐还原菌菌种和芽孢杆菌菌种分别在培养基上进行培养；
2)将前述菌种接种于液体培养基中进行扩大培养；
3)将扩大培养后的液体种子液按照前述比例接种至生物炭上，并采用30-40kHz的低频超声处理60-80min，然后继续发酵至培养结束后即得污泥堆肥重金属钝化菌剂。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述方法还包括改性生物炭的制备步骤：
1)将生物质材料进行烘干、粉碎；
2)取粉碎后的生物质材料升温至500-550℃缺氧碳化0.5-1h，冷却，研磨，得生物炭；
3)将前述生物炭加入正硅酸乙酯和乙醇混合溶液中，搅拌均匀后升温至40-60℃后滴加碳酸和碳酸氢铵混合液，在700-800W功率下超声搅拌0.5-1h，然后静置，即得凝胶，其中碳酸和碳酸氢铵的总量为生物炭重量的20-30％，正硅酸乙酯的摩尔量为所述二氧化硅的1.2-1.3倍；
4)将凝胶烘干、研磨、粉碎后置于400-500℃下进行热处理，其中控制温度在170℃以后的升温速率为30-35℃/min，即得负载二氧化硅的生物炭；
5)将前述负载二氧化硅的生物炭按照质量比为1:0.6-1:1加入到40％HF中浸渍20-30min；
6)向前述浸渍液中加入氨水调节pH为5-6，浸渍50-80min，烘干，即得改性生物炭。
9.一种权利要求1-6任一项所述的污泥堆肥重金属钝化菌剂在工业污泥或生活污泥中的应用。
10.一种菌剂钝化污泥堆肥重金属的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1)根据污泥和生物炭混合物中C/N为25-30的目标值以及污泥和生物炭的加入量，对污泥的碳、氮含量进行调节，并将含水率调节至60-65％，其中污泥的重量以干物质量计算；
2)按照比例将权利要求7或8所述方法制备得到的污泥堆肥重金属钝化菌剂加入到步骤1)中的污泥中即可。
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