一种重金属污泥土壤修复剂、制备方法及其在污泥消纳中的应用技术

本发明专利技术提供一种重金属污泥土壤修复剂、制备方法及其在污泥消纳中的应用，所采用的技术方案是：对城市污泥前期处理，用嗜热细菌对有机物分解，接入重金属处理微生物。经过试验使用污泥修复剂后，土壤的各种污染物的比例有效去除率达到95％以上符合国家标准。同时硫酸质可以原位修复重金属土地，还是很好的有机肥，有益于农业生产减少化学试剂的使用和化肥的使用，从源头杜绝了污染源和二次污染。

A heavy metal sludge soil repair agent, preparation method and its application in sludge disposal

The invention provides a heavy metal sludge soil repair agent, preparation method and its application in sludge disposal, the technical proposal is that the city sludge pretreatment, the decomposition of organic matter by thermophilic bacteria, microbial access and heavy metal treatment. After testing, using the sludge remediation agent, the proportion of various pollutants in the soil, the effective removal rate of more than 95%, in line with national standards. At the same time, sulfate can be used to repair heavy metal land in situ, and it is still a very good organic fertilizer. It is beneficial to agricultural production, reduce the use of chemical reagents and chemical fertilizer, and eliminate pollution sources and two pollution from the source.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污泥土壤修复剂、制备方法及其在污泥消纳中的应用
本专利技术涉及一种重金属污泥土壤修复剂、制备方法及其在污泥消纳中的应用，具体为一种利用微生物处理污泥制备针对重金属污染的土壤修复剂的方法、获得的重金属污泥土壤修复剂，及其在污泥消纳中的应用。
技术介绍
目前，农业用地中的土壤由于长期使用化肥和各种农药，再加上水质的污染使土壤中的重金属含量复杂，影响了土壤的农业性能和质量。长期以来，寻求一种修复土壤的原位钝化技术越来越引起有关部门和专家的重视，特别是寻求一种利用有机物和无机物结合体，实现土壤原位钝化修复功能，更有利于我国土壤质量的提高和农业发展。微生物对重金属的生物转化微生物作用可以改变重金属离子的活动性,从而影响重金属离子的生物有效性。在自然条件下,很多微生物可通过氧化还原作用、甲基化作用和脱烃作用等将重金属离子转化为无毒或低毒的化合物形式微生物作用转化重金属离子的主要方式有以下3种：(1)通过微生物对重金属的主动与被动堆积作用而使重金属得以在体内富集转化。(2)通过微生物的金属转化作用,如氧化还原作用或烷基取代作用等,而使重金属从一种形态转化为另一种形态。有些微生物,如嗜酸铁氧化细菌(氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋杆菌等)能够氧化Fe2+、还原态的S(如H2S等)和金属硫化物来获得能源,影响许多金属的活动性。除了通过氧化金属离子外,微生物还可把一些重金属还原成可溶性的或挥发性的形态,如有些微生物可把难把Hg2+还原成挥发性的Hg,铁锰氧化物的还原也可把吸附在难溶性Fe3+、Mn4+氧化物上的重金属释放出来。(3)微生物能够产生影响重金属活性的物质,如微生物新陈代谢过程中产生的简单有机化合物、大分子腐殖酸和富里酸或其它分泌物等都能络合环境中的重金属离子,从而实现不同重金属离子形态间的转化。在营养充分的条件下,土壤微生物代谢活跃,促进了对镉的转化。利用生物技术修复重金属污染环境现已有很多应用实例，但是修复效果大都不理想。如大家熟知的超积累植物蜈蚣草，已在很多土壤重金属污染地区得以实际应用。但是植物修复有一定的局限性，很多植物都不能在像中国西北部这样的干旱恶劣的环境中生存。而且植物修复周期太长、效率较低。除此之外，还有包括硫还原菌在内的各种细菌修复方法也被应用于重金属污染环境的修复之中。但是由于吸附了重金属的菌体无法分离出来，依然存在于环境中，然后由于各种原因，已经被细菌吸收了的重金属又会重新释放到环境中。另外，大部分微生物对氧化还原条件和有毒金属价态改变的敏感性等问题，都导致了生物修复技术在实际中的应用还是有一定困难的。另外，某些高盐度土壤更加大了生物修复的难度。因此，这些不足就使我们迫切需要找到一种实用、经济、高效的土壤原位修复技术。
技术实现思路
为了克服现有污泥消纳的困难，本专利技术提供的污泥重金属土壤修复剂不仅解决了污泥处置问题，而且变废为宝，把污泥变成土壤修复剂，能修复重金属污染的土地。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：1、污泥预处理城市生活污水处理厂产生的生活污泥在晾晒场堆放、晾晒10～15天，可适当添加生物除臭剂。初步减少臭味，机器脱水并使含水量从75％左右降低至40％以下。向上述干燥处理后的污泥中添加辅料、重金属钝化剂，将上述各组分混合均匀后用粉碎机或破碎机破碎，过筛网，制成粒径不过10mm的污泥小粒，备用。所述辅料的作用为：调节污泥的含水量、透气性、阳离子交换量或可以增加污泥的腐殖酸含量。为了提高发酵效率，所述辅料与所述污泥的质量份数比可以为辅料∶污泥＝1∶20～100；所述辅料可以为粉碎后的秸秆、麦秸、果渣、豆渣、稻糠、页岩、草炭、锯末、椰糠或木薯渣中的一种或任意组合。其中，秸秆、麦秸、果渣、豆渣、稻糠可以提供碳源和氮源；锯末、木薯渣或椰糠可以调节污泥的含水量和透气性，页岩可以调节污泥的阳离子交换量，草炭增加污泥的腐殖酸含量和调节污泥的阳离子交换量。例如可以选自：质量份数比为秸秆：页岩∶草炭∶锯末＝(1-1.5)∶(1-1.5)∶1∶(1-1.5)；豆渣：页岩∶草炭∶椰糠＝1：(1-1.5)∶1∶(1-1.5)；果汁厂果渣下脚料：页岩∶草炭∶木薯渣＝(1-1.5)∶(1-1.5)∶1∶(1-1.5)等。所述的重金属钝化剂为煤灰、或磷矿粉、或沸石、或草炭、或生石灰、或珍珠岩的一种或混合物，所述重金属钝化剂与所述污泥的质量份数比为重金属钝化剂∶污泥＝1∶100～500。以上所述的重金属钝化剂，污泥中可能含有重金属(Cu、Zn、Pb、Cr等)，可能超标，投加重金属钝化剂，通过化学、物理化学反应，使重金属稳定存在于钝化剂中，不影响农作物。如煤灰、磷矿粉、沸石和草炭，生石灰，珍珠岩等。2、复合微生物菌剂的制备所述复合微生物菌剂包含：嗜热脂肪芽孢杆菌菌剂、嗜热链球菌菌剂、腐殖质还原棒杆菌、铁还原泉杆菌、丛毛单胞菌的至少3种或多种，所述复合微生物菌剂包含：嗜热脂肪芽孢杆菌菌剂、嗜热链球菌菌剂、腐殖质还原棒杆菌、铁还原泉杆菌、丛毛单胞菌，各菌剂之间的混合比例为1～10：1～10：1～10：1～10：1～10。首先将嗜热脂肪芽孢杆菌菌剂、嗜热链球菌菌剂、腐殖质还原棒杆菌、铁还原泉杆菌、丛毛单胞菌这五种微生物菌种分别接入到装有15ml种子培养基的100ml摇瓶中，在摇床上水浴震荡培养进行种子培养，得到种子液；然后以5体积％至10体积％比例接入发酵罐液体进行培养，从而分别得到所述五种微生物菌种各自的菌悬液，将上述获得的5种菌悬液混合均匀，从而得到所述复合微生物菌剂。种子液和发酵液的菌种培养方法如下：LB培养基，pH7.0，30℃好氧培养48～72h；LB培养基组成为：蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠10g/L。上述各菌都可以选择商业化的菌种，并不需要特别注明。其中，可以选择如下菌株：嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)(CGMCCNo.5846)、嗜热链球菌(保藏编号CICC20376)(Streptococcusthermophilus)、腐殖质还原棒杆菌(CGMCC2452)、丛毛单胞菌(CCTCCAB2011133)和铁还原泉杆菌(CCTCCM2011498)等。3、复合微生物菌剂的发酵向预处理后的污泥原料中接入步骤2中获得的复合微生物菌剂，在30-60℃、pH5-8的条件下进行发酵。所述的复合微生物菌剂的接种量为2-20ml/kg污泥；优选的，同时接入营养盐溶液，营养盐溶液的接入量为5-50g/1000kg污泥，所述营养盐溶液每升包括(NH4)2SO4，1～15g；KH2PO4，1-5g；K2HPO4·3H2O，1-5g；CaCl2，0.01～0.1g；FeSO4，0.1～1mg；酵母粉，1～15g；MgCl2·6H2O，1-1.5g；半胱氨酸，0.1～5g；将上述各种物质混合搅拌均匀；然后将配好的污泥运到发酵车间，进行堆肥发酵；优选的，堆肥发酵方法为：将上述混合料堆垛、覆盖薄膜保湿，发酵3～7天，测定温度，当温度达到60～65℃时，在60℃左右高温条件下经过24-36小时可翻动一次，然后再等到温度达60℃时，第二次翻动，第二次翻动后自然放置5-7天，发酵温度稳定在40℃以下就完成发酵。污泥基本腐熟，臭味消失，温度降到40℃以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属污泥土壤修复剂的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：1)污泥原料预处理；2)复合微生物菌剂的制备；3)复合微生物菌剂的发酵；4)重金属处理微生物二次发酵；5)将上述重金属土壤修复剂粉碎，计量，包装和入库。

【技术特征摘要】
1.一种重金属污泥土壤修复剂的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：1)污泥原料预处理；2)复合微生物菌剂的制备；3)复合微生物菌剂的发酵；4)重金属处理微生物二次发酵；5)将上述重金属土壤修复剂粉碎，计量，包装和入库。2.如权利要求1所述的一种重金属污泥土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述的污泥原料预处理为：城市生活污水处理厂产生的生活污泥在晾晒场堆放、晾晒10～15天，可适当添加生物除臭剂。初步减少臭味，机器脱水并使含水量从75％左右降低至40％以下；向上述干燥处理后的污泥中添加辅料、重金属钝化剂，将上述各组分混合均匀后用粉碎机或破碎机破碎，过筛网，制成粒径不过10mm的污泥小粒，备用；所述辅料与所述污泥的质量份数比可以为辅料∶污泥＝1∶20～100；所述重金属钝化剂与所述污泥的质量份数比为重金属钝化剂∶污泥＝1∶100～500。3.如权利要求1所述的一种重金属污泥土壤修复剂的制备方法，其特征在于，复合微生物菌剂的制备：所述复合微生物菌剂包含：嗜热脂肪芽孢杆菌菌剂、嗜热链球菌菌剂、腐殖质还原棒杆菌、铁还原泉杆菌、丛毛单胞菌的至少3种或多种，将微生物菌种分别接入到装有15ml种子培养基的100ml摇瓶中，在摇床上水浴震荡培养进行种子培养，得到种子液；然后以5体积％至10体积％比例接入发酵罐液体进行培养，从而分别得到所述菌种各自的菌悬液，将上述获得的菌悬液混合均匀，从而得到所述复合微生物菌剂。种子液和发酵液的菌种培养方法如下：LB培养基，pH7.0，30℃好氧培养48～72h；LB培养基组成为：蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠10g/L。4.如权利要求1所述的一种重金属污泥土壤修复剂的制备方法，其特征在于，复合微生物菌剂的发酵为：向预处理后的污泥原料中接入复合微生物菌剂，在30-60℃、pH5-8的条件下进行发酵。所述的复合微生物菌剂的接种量为2-20ml/kg污泥；同时接入营养盐溶液，营养盐溶液的接入量为5-50g/1000kg污泥，所述营养盐溶液每升包括(NH4)2SO4，1～15g；KH2PO4，1-5g；K2HPO4·3H2O，1-5g；CaCl2，0.01～0.1g；FeSO4，0.1～1mg；酵母粉，1～15g；MgCl2·6H2O，1-1.5g；半胱氨酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，梁琳琳，谢英轩，
申请(专利权)人：北京绿安创华环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11