[发明专利]用于污染物微生物强化修复的营养盐的筛选方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域中微生物强化修复技术，具体涉及一种用于污染物微生物强化修复的营养盐的筛选方法及通过该筛选方法筛选出的营养盐，尤其涉及关于六价铬微生物强化修复的营养盐的筛选方法。

背景技术

近几年来，随着国民经济的高速发展，污染物的处理问题是当前人类社会广泛关注的一个问题。

重金属中的“五毒”，即铬、镉、汞、砷和铅。其中水溶性和迁移性最大的是六价铬。六价铬一般由铬盐生产厂家产生，一般都赋存于有钙焙烧产生的铬渣中，以及存在于后期由于淋滤作用导致铬渣污染其周围的土壤和地下水中。六价铬主要通过皮肤接触、经口摄入和呼吸吸入等暴露途径对人体造成很大的健康威胁，同时六价铬的迁移性很大，对周围土壤和地下水造成了很大的污染。

目前六价铬的治理修复技术主要分为去源和非去源两大类。去源主要包括淋洗、堆浸、电动修复法等；非去源主要包括化学还原稳定、固化稳定化、湿法解毒、干法解毒等。

淋洗、堆浸法

淋洗和堆浸主要是利用亚铁溶液、硫酸或水对铬污染土壤和铬渣进行淋滤或浸泡，把六价铬分离去源。

优点是能够把六价铬真正的分离出来，达到去源的目的；缺点是淋洗液或堆浸液需要建立专门污水处理设施进行处置，并且价格较昂贵。

化学还原法

其中化学还原法主要是通过添加硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、铁粉、硫化钠、多硫化钙等还原性物质作为电子供体给六价铬达到还原成三价铬的目的。以亚铁离子和六价铬反应方程式作为例子进行说明：

以1000g土壤或铬渣为例，六价铬的浓度为9970mg/kg，所以六价铬的质量为9970mg，即0.19173mol。目标值是64mg/kg，对应0.00123mol，及需要对0.1905mol的Cr⁶⁺进行还原处理，根据上述反应方程式需要添加0.5715mol的Fe²⁺作为还原剂。

对应的硫酸亚铁添加量为25%，硫酸亚铁添加量为250g，有效含量为87%，即217.5g，分子量为278g/mol，所以为0.7824mol，药剂添加安全系数为1.3690。多添加的药剂一方面用于与废渣中存在的其他能够消耗亚铁的氧化态物质反应，另一方面用于后期防止Cr³⁺反弹成Cr⁶⁺而提供一个还原环境。

由于添加了大量的硫酸亚铁或其他物质，造成治理后的场地的硫酸盐超标，土壤次生盐渍化、板结等问题。

固化稳定化

固化稳定化方法是基于化学还原的基础上，再添加一些固化剂，比如水泥、石灰、粉煤灰等硅酸盐材料，能够通过水化反应生成水硬性材料，使三价铬生成氢氧化铬沉淀或将三价铬包裹在晶格中。

问题是增容性较大，最后生成物的pH值一般处于碱性范围（pH=10左右）；优点是能够在较短的时间完成处置任务。

湿法解毒

湿法解毒一般是针对高浓度的铬渣或铬污染土壤来进行处置。

利用硫酸进行预酸化来强化六价铬的还原效果。首先铬渣经磨细成200目（0.075微米）的粒径，然后加入硫酸、硫酸亚铁溶液和水充分搅拌后，加入片碱调节pH=9.5，在碱性条件下三价铬以氢氧化铬的形式沉淀，然后经板框压滤得到泥饼，压滤水泵送到污水处理站统一处理。

优点是能够彻底的把六价铬还原成三价铬并沉淀下来，但是前期设备硬件投入很大，能耗也很高。

干法解毒

干法解毒主要采用回转窑或立窑作为煅烧设备，在高温下利用无烟煤等还原性物质将铬渣中的六价铬还原为三价铬并将其在常温下固定的工艺过程。

优点是能够彻底的把六价铬还原成三价铬并沉淀下来，但是前期设备硬件投入很大，能耗也很高。

综上所述，采用淋洗、堆浸、湿法解毒或干法解毒虽然处理比较彻底，但是能耗高、成本高并且需要大量的化学试剂。

采用化学还原稳定或固化稳定化虽然成本上具有很大的优势，但是由于并没有去源，还原的三价铬很容易反弹返黄重新被氧化成六价铬，药剂的长期稳定性得不到保证。

为了满足六价铬实际工程需求，确保质保期内以及长期稳定性，在利用化学方法进行修复的同时加入微生物强化修复。

微生物修复法由于具有环境友好、成本低等优点而受到许多学者的关注。微生物修复铬污染土壤主要是利用刺激强化土壤中的土著微生物或外源性的人工加入经驯化的高效微生物，通过微生物还原反应，将有毒的、可移动的Cr(Ⅵ)还原为低毒的、不易移动的Cr(Ⅲ)，达到治理土壤铬污染的目的。