[发明专利]一种复合金属污染苜蓿草再利用的方法

说明书

本发明公开了属于生物质废弃物再利用领域的一种复合金属污染苜蓿草再利用的方法，所述方法，包括以下步骤：向含有复合金属污染苜蓿草的发酵体系中添加铜和钴离子，然后进行发酵产气。本发明的方法通过添加特定的金属离子，将被复合金属污染的苜蓿草与牛粪混合进行厌氧发酵产甲烷，达到降解苜蓿草、生产沼气的目的。

技术领域

本发明属于生物质废弃物再利用技术领域，具体涉及一种复合金属污染苜蓿草再利用的方法。

背景技术

近年来，利用植物修复重金属污染土地(即植物修复)的概念受到越来越多的关注^[1-4]。与其他传统工程物化工艺，例如，挖掘、土壤淋洗、电动修复、土壤焚化等^[5]相比，植物修复技术在审美、经济和技术方面都有显著的优势^[6]。植物修复技术是一种利用高等植物和/或其根系微生物通过提取、降解、固定或者挥发等作用，来修复土壤、底泥或水体中污染物(金属、有机物、放射性物质等)的技术^[7]。其中，植物固定降低了有害废物在土壤中的可移动性，根系过滤则利用植物根系或其微生物有效去除污染水体中的重金属^[3]，植物提取主要是通过植物将受污染的土地、水体中的污染物移除至植物的地上部分^[5]。

在植物修复领域，植物对重金属的吸收和耐受能力，是影响植物修复技术成功与否的关键因素之一。选择合适的耐受植物是植物修复技术可持续化的重要因素，具有高生物量、高抗病虫害能力、能抵御不良生存环境和可以富含多种金属元素的植物最适用于植物提取技术^[5]。

苜蓿草是一年生或多年生草本植物，同时苜蓿草还是良好的牧草。之前有研究表明，苜蓿草对土壤中的金属具有良好的富集能力^[8]，并且乙酸—乙酸钾缓冲溶液可以促进苜蓿草对土壤中重金属铬离子的吸收，提高苜蓿草对土壤中重金属的富集系数^[9]。苜蓿草可以作为厌氧发酵产甲烷的原料^[10–12]，且不同生长期的苜蓿草发酵能力不同^[13]。以紫花苜蓿为发酵原料，在恒温30℃条件下进行批量式沼气发酵试验，结果表明，6％发酵浓度的紫花苜蓿发酵历时34d，发酵体系出现酸化时，在微生物自动调节下，pH能够很快恢复，产气未受到任何影响；当提高紫花苜蓿的发酵总固体含量到8％时，发酵体系表现出相同的规律；紫花苜蓿的产气潜力为936ml/gTS、1094ml/g VS^[14]。鲜苜蓿的产甲烷潜力优于小麦秸秆、玉米茎和叶^[15]。

已知微量元素对于厌氧发酵过程中微生物的生长繁殖以及酶的活性起着重要的作用。重金属对厌氧发酵反应过程中的作用可以刺激、抑制，甚至是有毒的，取决于其浓度^[3]，存在的化学形式，与其过程相关的因素如pH、氧化还原电位^[4-6]。但是如果金属过量，就有可能导致抑制或毒性^[7-9]。尽管已有研究表明苜蓿草可以富集吸收土壤中的金属，然而对于被金属污染后的苜蓿草再利用研究不足，尤其是缺乏对复合金属污染苜蓿草厌氧发酵产甲烷技术的研究。截至目前，对复合金属污染的苜蓿草厌氧发酵尚未见报道。

参考文献

[1]Y.L.Tian,H.Y.Zhang,W.Guo,X.F.Wei,Morphological Responses,BiomassYield,and Bioenergy Potential of Sweet Sorghum Cultivated in Cadmium-Contaminated Soil for Biofuel,Int.J.Green Energy.12(2015)577-584.