[发明专利]一种污泥堆肥重金属钝化菌剂、其生产方法及应用

权利要求书

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；

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。

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所述的菌剂，其特征在于：所述步骤2)的升温速度为30-40℃/min。

5.如权利要求1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。

6.一种权利要求1-5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。

7.如权利要求6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。

8.一种权利要求1-5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。

9.一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6或7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。