一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，具体步骤为：(1)将受污染的土壤深翻40cm后埋直径为30～40mm的网状管道，从管道中通入灭菌消毒液；(2)施放基肥，然后将微生物混合菌剂与水按质量比1:5混合后按每亩20～30kg喷洒；(3)种植黄姜，两行间距之间撒种香根草、羽叶鬼针草混合种子；(4)每年的9～10月份将黄姜之间种植的香根草和羽叶鬼针草连根拔除回收重金属，在来年3～4月份重新撒种，连续3年后将黄姜和香根草、羽叶鬼针草一起连根拔除回收重金属。本发明专利技术的土壤修复方法修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，具有广泛的应用前景。

A method of remediation of heavy metal contaminated soil by plant combined microorganism

The invention discloses a method for using plant microbe combined remediation of heavy metal contaminated soils, which comprises the following steps: (1) the contaminated soil buried deep plowing 40cm diameter of 30 ~ 40mm mesh tubes, pass into the sterilizing liquid from the pipe; (2) cast base fertilizer, then mixed microbial agent and water according to the mass ratio of the mixture of 1:5 20 to 30kg per mu spray; (3) planting ginger, between the two row spacing sowing vetiver, Bidens maximowicziana hybrid seeds; (4) the year 9 to October will be planted between yellow ginger vetiver and Bidens maximowicziana Lian Genba in addition to the recovery of heavy metals, in the year 3 to April to sow after 3 consecutive years of yellow ginger and vetiver, Bidens maximowicziana disroot with recovery of heavy metals. The soil repair method of the invention has good effect, low cost, easy management and operation, and does not produce two times of pollution, and has extensive application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法
本专利技术涉及污染土壤治理的方法，具体涉及一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法。
技术介绍
农田土壤污染已成为制约农业可持续发展和食品安全的重要因素之一。重金属污染土壤的治理途径有两种：一种是将污染物清除，另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定。围绕这两种途径产生了不同的修复技术和措施，主要有工程措施、物理、化学修复技术、农艺调控措施等。这些方法各有其优点，但一般都存在工程量较大，费用高，易造成二次污染以及导致土壤结构破坏和土壤肥力退化等生态问题。生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。目前，生物修复技术主要集中在植物和微生物两方面。植物修复技术是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定3种类型。植物提取，即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的；另外，加入一些有机络合剂来增加土壤中重金属的生物有效性也可提高植物对重金属的吸收。植物挥发，其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染；目前这方面研究最多的是类金属元素Hg和非金属元素Se。植物稳定，利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性，其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法。为解决上述问题，本专利技术提出的技术方案为：一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法包括以下步骤：(1)将受污染的土壤深翻40cm后将土培细，然后在地下40cm埋直径为30～40mm的网状管道，管道每10cm设置有一个2～3mm的通气孔，通气孔的外面包裹一层滤膜，然后用抗热塑料布将地表覆盖，并将抗热塑料布的四周用土压实密封，然后向管道中通入灭菌消毒液，每亩每小时通入量为1吨，处理3～4h后停止1～2h，然后继续处理，连续处理1～2天；(2)灭菌消毒处理后，按每亩50～60kg施放基肥，然后将微生物混合菌剂与水按质量比1:5混合后按每亩20～30kg喷洒，然后浅翻5～8cm后平整，不做其他处理放置15～30天；(3)将田地土壤翻松，然后按100～130cm的行距挖沟，沟深25～35cm，然后将黄姜根块埋入其中，相邻两块黄姜根块的间距为8～15cm，然后回土覆盖，回土覆盖的厚度为20～30cm；然后在两行间距之间撒种香根草、羽叶鬼针草混合种子，然后耙平；(4)每年的9～10月份将黄姜之间种植的香根草和羽叶鬼针草连根拔除回收重金属，在来年3～4月份重新撒种，连续3年后将黄姜和香根草、羽叶鬼针草一起连根拔除回收重金属；进一步的，所述的滤膜由聚四氯乙烯、二氟乙烯共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺三者按质量比7:1:2混合后，在120～150℃、真空的条件下以摩尔百分比为5-30％复合到二氧化钛载体上形成的多孔滤膜。滤膜能防止土壤进入蒸汽管道堵塞管道，从而影响灭菌消毒的效率。进一步的，所述的多孔滤膜的开孔率为70～85％，孔径为0.1～1μm。进一步的，所述的灭菌消毒液为皂荚、芜荑、土槿皮、鹤草芽、大风子按质量比10:8:5:3:8混合后通过超临界二氧化碳萃取后的浓度为3～5g/mL的萃取液与水按1:2000的体积比混合形成混合药液，然后向混合药液中加入和萃取液体等体积的五氯硝基苯混合形成灭菌消毒液，灭菌消毒效率高，且不会对土壤造成污染。进一步的，所述的施放基肥为：将农家肥在高温条件下堆肥处理10～20天，然后紫外线灭菌处理后按没亩2000～3000kg施肥，堆肥处理后肥效高，而且经过紫外线灭菌处理，对土壤不会造成二次污染。进一步的，所述的微生物混合菌剂为：枯草芽孢杆菌、紫金牛叶杆菌、胺菊酯降解菌、恶臭假单胞菌、丙烯菊酯降解菌、中慢生根瘤菌、多食鞘氨醇杆菌等量混合后，加入相对于混合菌2～4倍量的琼脂培养液中，在25～40℃下培养3～5天后获得的混合菌剂。进一步的，所述无害化处理设备包括汽爆机、储料罐、气流床、蒸汽锅炉和萃取沉淀装置，所述汽爆机的上部设有接料室，汽爆机的中部设有汽爆仓，汽爆机的底部分别设有蒸汽进气口和卸料口，所述蒸汽进气口连至所述蒸汽锅炉，所述卸料口连至所述储料罐的进料口，储料罐的顶部设有导气口，底部设有出料口，所述气流床的上部设有气流通道，所述气流通道通过真空抽气泵与所述导气口相连，气流床的下部设有冷却室，所述冷却室上侧壁设有环形排列的冷却喷头，冷却室的底部设有排水口，所述萃取沉淀装置的上部为萃取区，下部为沉淀区，所述萃取区的左上方分别连接所述出料口和排水口，萃取区的右上方设有加药口，萃取区横轴中心位置设有搅拌器，左侧设有排渣口，所述排渣口连至蒸汽锅炉，萃取区与沉淀区之间从上之下依次设有过滤网和闸门。进一步的，所述蒸汽锅炉包括蒸汽锅、火炉和烘干室，所述蒸汽锅位于所述火炉的上方，蒸汽锅的蒸汽出口与所述蒸汽进气口相连，所述烘干室位于火炉的一侧，所述烘干室与所述萃取区的排渣口相连，进行连续批量处理时，可将上一批次的植物处理残渣送入烘干室进行烘干后在进行燃烧，即节约能源还能对重金属进行二次处理。更进一步的，无害化处理设备的工作方法，包括以下几个步骤：(1)将香根草和羽叶鬼针草清洗干净，使用碱性萃取液浸泡10-30min后放入到所述接料室内；打开所述汽爆机蒸汽进气开关，在3.5-4.5Mpa的压力下保持5-12min，之后通过所述卸料口将汽爆后的香根草和羽叶鬼针草移至所述储料罐内；(2)所述真空抽气泵抽送储料罐内的蒸汽到所述气流通道，所述蒸汽再经所述冷却喷头喷洒冷却水降温至85-90℃，得到含有重金属的液体，所述冷却水含有酸性中和液，所述含有重金属的液体排放至所述萃取区；储料罐内的残余固液体也排放至萃取区；(3)通过所述加药口添加重金属螯合剂，并利用所述搅拌器充分搅拌3-5min，打开所述闸门，通过所述过滤网进行固液分离，液体进入所述沉淀区内进行沉淀，最后回收重金属，固体残渣进入所述烘干室进行烘干备用，作为所述火炉的辅助燃料，火炉燃烧过程产生的灰渣可进一步通入所述流化床内进行冷却及后续处理；汽爆可将植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，有利于重金属离子的渗出，处理效率高且避免化学处理的二次污染问题。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：本专利技术利用植物联合微生物富集重金属污染的农田土壤中的重金属，所选用的植物和微生物都具有很好的重金属富集作用，而且选用的微生物具有很强的重金属耐受性，选用的植物对土壤的适应性强，生长旺盛，根系发达，抗旱能力强，生长范围较广，栽培较简单，管理费低，一次种植能多年受益，其经济、药用价值很高，而且其后续经济利用价值又能避免重金属进入生物链，加快了土壤修复的速度。与此同时，利用无害化处理设备对土壤修复植物进行重金属处理，其中，利用汽爆机使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，有利于重金属离子的渗出，处理效率高且避免化学处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的修复方法包括以下步骤：(1)将受污染的土壤深翻40cm后将土培细，然后在地下40cm埋直径为30～40mm的网状管道，管道每隔10cm设置有一个2～3mm的通气孔，通气孔的外面包裹一层滤膜，然后用抗热塑料布将地表覆盖，并将抗热塑料布的四周用土压实密封，然后从管道中通入灭菌消毒液，每亩每小时通入量为1吨，处理3～4h后停止1～2h，然后继续处理，连续处理1～2天；(2)灭菌消毒处理后，按每亩50～60kg施放基肥，然后将微生物混合菌剂与水按质量比1:5混合后按每亩20～30kg喷洒，然后浅翻5～8cm后平整，放置15～30天；(3)将田地土壤翻松，然后按100～130cm的行距挖沟，沟深25～35cm，然后将黄姜根块埋入其中，相邻两块黄姜根块的间距为8～15cm，然后回土覆盖，回土覆盖的厚度为20～30cm；然后在两行间距之间撒种香根草、羽叶鬼针草混合种子，然后耙平；(4)每年的9～10月份将黄姜之间种植的香根草和羽叶鬼针草连根拔除回收重金属，在来年3～4月份重新撒种，连续3年后将黄姜和香根草、羽叶鬼针草一起连根拔除，并通过无害化处理设备回收重金属。...

【技术特征摘要】
1.一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的修复方法包括以下步骤：(1)将受污染的土壤深翻40cm后将土培细，然后在地下40cm埋直径为30～40mm的网状管道，管道每隔10cm设置有一个2～3mm的通气孔，通气孔的外面包裹一层滤膜，然后用抗热塑料布将地表覆盖，并将抗热塑料布的四周用土压实密封，然后从管道中通入灭菌消毒液，每亩每小时通入量为1吨，处理3～4h后停止1～2h，然后继续处理，连续处理1～2天；(2)灭菌消毒处理后，按每亩50～60kg施放基肥，然后将微生物混合菌剂与水按质量比1:5混合后按每亩20～30kg喷洒，然后浅翻5～8cm后平整，放置15～30天；(3)将田地土壤翻松，然后按100～130cm的行距挖沟，沟深25～35cm，然后将黄姜根块埋入其中，相邻两块黄姜根块的间距为8～15cm，然后回土覆盖，回土覆盖的厚度为20～30cm；然后在两行间距之间撒种香根草、羽叶鬼针草混合种子，然后耙平；(4)每年的9～10月份将黄姜之间种植的香根草和羽叶鬼针草连根拔除回收重金属，在来年3～4月份重新撒种，连续3年后将黄姜和香根草、羽叶鬼针草一起连根拔除，并通过无害化处理设备回收重金属。2.如权利要求1所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的滤膜由聚四氯乙烯、二氟乙烯共聚物、聚间苯二甲酰间苯二胺三者按质量比7:1:2混合后，在120～150℃、真空的条件下以摩尔百分比为5-30％复合到二氧化钛载体上形成的多孔滤膜。3.如权利要求2所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的多孔滤膜的开孔率为70～85％，孔径为0.1～1μm。4.如权利要求1所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的灭菌消毒液为皂荚、芜荑、土槿皮、鹤草芽、大风子按质量比10:8:5:3:8混合后通过超临界二氧化碳萃取后的浓度为3～5g/mL的萃取液与水按1:2000的体积比混合形成混合药液，然后向混合药液中加入和萃取液体等体积的五氯硝基苯混合形成灭菌消毒液。5.如权利要求1所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的施放基肥为：将农家肥在高温条件下堆肥处理10～20天，然后紫外线灭菌处理后按没亩2000～3000kg施肥。6.如权利要求1所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的施放基肥为：将农家肥在高温条件下堆肥处理15～18天，然后紫外线灭菌处理后按没亩2500～2800kg施肥。7.如权利要求1所述的一种利用植物联合微生物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的微生物混合菌剂为：枯草芽孢杆菌、紫金牛叶杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋乐群，蒋晓璐，彭晓春，
申请(专利权)人：广州德隆环境检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44