[发明专利]一种利用土著功能微生物群落原位修复铀污染地下水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境治理中铀污染地下水原位修复的技术领域,具体是一种通过土著功能微生物群落，将铀污染地下水中的U(VI)转化为U(IV)并加以固定的原位修复铀污染地下水的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，核能作为一种重要的能源，越来越受到人们的重视。铀作为核能的主要核燃料，其采冶的力度也越来越大。原地浸出法已成为铀矿开采的主要方法之一。该方法通过钻孔工程往矿层注入溶浸液，使之与非均质矿石中的铀成份接触，进行化学反应。反应生成的可溶性铀化合物通过扩散和对流作用离开化学反应区，进入沿矿层渗透的液流，汇集成含有一定浓度的铀的浸出液，并向一定方向运动，再经抽液钻孔将其抽至地面水冶车间加工处理，提取铀金属。在地浸采铀矿山退役后，由于仍有部分含铀的浸出液残留在矿层中，势必会造成该区域地下水的污染。此外，地表堆积和常规水冶过程中排出的含铀放射性废水以及铀尾矿和废石的不适当堆积和处置也会导致铀通过流失散布到土壤中，或者通过淋洗而进入到水体中。通过地表径流和地下径流，铀和其他污染物进入到铀矿山和尾矿库周围的土壤和地下水中，造成了大面积的低剂量的放射性污染。在被铀污染的地下水中，铀主要是以溶解态的六价铀(U(VI))、铀酰(UO₂²⁺)或多种氢氧化双氧铀和碳酸铀酰盐化合物的形式存在。这类形态的铀溶解度很高，极易随水流动迁移，从而造成大范围的污染。溶解态的六价铀会通过食物链最终进入到人体，进入人体后的铀主要蓄积于肝脏、肾脏和骨骼中，根据剂量大小，可引起急性或慢性中毒，诱发多种疾病，引起肝脏损伤和诱发癌症。我国国家标准GB23727-2009规定排放水中铀的浓度不能超过0.05mg/L。

目前我国处理低浓度放射性废水的传统方法主要有吸附法、化学沉淀法、离子交换法等。吸附法和离子交换法具有较好的处理效果，但是使用的材料价格昂贵，并且离子交换剂的再生和处置较困难。因此，吸附法和离子交换法不适合处理大量水体，尤其是铀污染地下水的处理。化学沉淀法虽然成本较低，但是对于较低浓度水体处理效果不佳，并且容易造成二次污染。近些年，出现了一些新的处理方法，例如生物吸附法、膨润土法、乳化膜法、零价铁法。目前这些新技术可以解决传统净化处理工艺中存在的处理后污泥量大造成的二次污染和处理水量少等问题，但是也有其局限性。生物吸附法、零价铁法和乳化膜法虽然处理工艺简单，但对环境变化敏感，因此还处于实验室阶段。膨润土法具有处理量大，成本低等优点，但是对于极低铀浓度的水体，其他化学成分干扰大，效率低。

综上所述，采用传统或新型方法处理低浓度铀污染地下水，存在二次处理困难、容易造成二次环境污染、或者要么效率不高、要么价格昂贵等缺点。因此，研发新的资源节约型、环境友好型的铀污染地下水的原位修复方法，是我国环境修复科技工作者亟须进行的紧迫任务。

发明内容

针对以上情况，本发明的目的是提供一种利用土著功能微生物群落原位修复铀污染地下水的方法，该方法即具有修复成本低、修复周期短、修复效果好，又具有工艺流程短，无二次污染等多重优点。

为解决上述任务，本专利发明了一种以碳源为电子供体，利用土著功能微生物群落将地下水中可溶性的六价铀(U(VI))转化为稳定的、溶解度很低的四价铀(U(IV))，从而原位修复铀污染地下水的方法。

具体措施是：

（1）调节铀污染地下水的pH值

通过酸碱体系或者Na₂CO₃和NaHCO₃的缓冲溶液体系调节铀污染地下水的pH值至6.5-7.5的中性范围。

（2）活化沉积物中的微生物菌群

在维持试验系统无氧的条件下，通过添加碳源作为电子供体，促进铀污染地下水沉积物中土著功能微生物的活化、生长。

（3）调控土著功能微生物群落的演化

添加碳源和调节铀污染地下水的氧化还原电位等方法，加速和调控其中土著功能微生物群落的演化，具体为先后向硝酸盐还原菌菌群、三价铁还原菌菌群和硫酸盐还原菌菌群的演化。

（4）持续调控功能微生物菌群

在维持反应系统无氧的条件下，对功能微生物菌群进行持续调控，直至铀污染地下水中的铀浓度降至国家排放标准0.05 mg/L以下，达到原位修复铀污染地下水的目的。

其进一步的措施是：