[发明专利]一种铬渣堆场污染土壤生化回灌修复方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种铬污染土壤修复方法及装置，特别是铬渣堆场重污染土壤的生化回灌修复方法及装置。

背景技术

铬污染是我国的一个严重环境问题，其污染主要来源于铬盐、电镀、制革、燃料、颜料和有机合成等行业中大量的废渣、废水的排放。就铬盐生产而言，全国共有24个省(直辖市)63个地点有铬盐生产厂，其中目前仍在生产的有18家；已经关闭或破产但仍有遗留铬渣的有27家；已经破产或关闭，铬渣已经处理完毕的有18家。受铬(VI)严重污染的土壤达1250-1500多万吨，给社会遗留下巨大的环境“毒瘤”。近几年来，铬污染事件不断曝光，制约着企业的可持续发展和社会的稳定。

目前土壤中铬污染的治理主要有两条思路：一是改变铬在土壤中的存在形态，将有毒的Cr(VI)还原为毒性较小的Cr(III)，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性；二是将铬从被铬污染的土壤中清除。围绕这两条思路，国内外发展出一系列修复技术，如固定化/稳定化、化学淋洗法、化学还原法、电动力学修复法。但这些方法都具有各自的局限性：如固定化/稳定化法成本较高，处理效果不好；化学还原法易造成土壤的二次污染，而且如何将土壤内部的六价铬去除是该技术的难点；化学清洗法仅适用渗透系数较大的土壤(如沙壤等)，而且引进清洗液的同时易造成土壤的二次污染；电动修复法对土壤条件要求苛刻、修复成本昂贵。因此这些方法都没有得到工程上的广泛应用。近年来，污染土壤的生物修复法由于具有环境友好性及费用低等独特优点而受到关注，生物修复法包括植物修复和微生物修复法。植物修复主要是利用超积累植物吸收污染土壤中的铬并运移至地上部，通过收割地上部带走土壤中铬的一种方法，也有利用植物根际的一些特殊物质使土壤的六价铬还原为相对毒性较轻的三价铬。尽管许多超积累植物对Cr(VI)具有较高的吸收能力，但其较小的生物量难以满足Cr(VI)重污染土壤修复的需求，更何况铬渣堆场土壤极端的碱性环境(pH 10-11)将抑制超积累植物的生长，限制了植物修复法在铬渣堆场污染土壤修复中的应用。微生物修复铬污染土壤主要是利用原土壤中的土著微生物或向污染土壤中补充经过驯化的高效微生物，在优化的操作条件下，通过生物还原反应，将六价铬还原成三价铬，从而达到修复铬污染土壤的目的。而应用土著微生物进行污染土壤修复在环境安全性、环境适应性与种群协调性，以及应用成本方面具有其他外来菌种不可比拟的优越性。尽管已有不少Cr(VI)还原菌的被分离出来，但对于铬污染土壤的工程化修复未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能作为工程化应用的铬污染土壤微生物修复方法及装置。该方法工艺简单、成本低、修复高效、快速，不破坏土壤的理化性质，不产生二次污染，运用该方法的装置结构简单、操作方便、制造成本低廉。尤其适应于铬渣堆场重污染土壤的修复。

发明人采集五矿(湖南)铁合金有限责任公司铬渣堆场土壤，经过筛选、分离、驯化，得到一种具六价铬还原特性的菌株，经鉴定，该菌株16s rRNA基因序列与Pannonibacter phragmitetus sp.16S rRNA有99％的相似性，命名为Pannonibacter phragmitetus BB。该菌株已于2009年5月8日向中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)提交生物保藏，保藏号为CGMCCNo.3052。

本发明的具体详细技术方案包括以下步骤：

(1)分别挑取已保存的Pannonibacter phragmitetus BB菌单菌落于含250mg/L Cr(VI)液体培养基中(5g/L葡萄糖、5g/L酵母浸膏和2g/L氯化钠，其余为水，用5mol/L NaOH调节pH＝9.5～9.8；以K₂Cr₂O₇溶液作为铬源)，当培养基颜色从最初的黄色变为兰灰色，且培养液用分光光度法未检出到Cr(VI)时，选取该菌株进行转接，逐步提高Cr(VI)浓度，从250mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、800mg/L到1000mg/L。驯化结束后，取菌液1L转接入到3L液体培养基(同上)，在28-32℃条件下培养，每天用曝气机曝气2次，如此反复，将菌液数量在1.5m³的培菌池不断放大，至少至培养基未监测到Cr(VI)为止；得到所需的菌液数量。上述培菌池的直径为1.4m，高1m。

(2)将铬渣堆场下铬污染的土壤挖出后，晾干、挑出大块的石头、生活垃圾等，破碎、过2cm的筛，过筛后的土壤装于土壤处理槽中，土堆高度0.8m。上述土壤槽长5米、宽4米，高1米。