本发明专利技术公开了一种生物炭固定化降解菌剂填料柱装置及其在多环芳烃污染土壤中的应用。所述生物炭固定化降解菌剂填料柱装置包括与促生剂投加管连通的至少一根多孔填料柱，每根多孔填料柱内填充有生物炭固定化降解菌剂填料；所述生物炭固定化降解菌剂填料采用生物炭载体负载生物炭固定化降解菌剂，所述生物炭固定化降解菌剂中含有功能降解菌株，包括芽孢杆菌、成团泛菌及苍白杆菌。生物炭固定化降解菌剂填料所负载的功能降解菌株利用所投加的促生剂进行生长和繁殖，使其快速适应污染土壤环境而成为优势群落，强化对多环芳烃类污染物的降解去除效果。降解去除效果。降解去除效果。
【技术实现步骤摘要】
一种生物炭固定化降解菌剂填料柱装置及其应用
[0001]本专利技术涉及一种多环芳烃污染土壤修复生物炭固定化降解菌剂填料柱装置及其应用，属于有机污染土壤修复
技术介绍
[0002]多环芳烃具有难降解性、致癌性和生物累积等特性，对环境生态系统会造成广泛性和持久性污染效应。多环芳烃进入土壤环境后，由于自身强疏水性，能够与土壤颗粒紧密结合，影响其微生物降解过程，同时也可降低其生物可利用性。土壤中的多环芳烃能够被植物根系吸收，然后通过植物生长和蒸腾作用迁移至嫩芽和果实，然后通过人体食用进入身体，进而损伤人体器官，危害人体健康。
[0003]目前，有机污染土壤修复技术主要包括物理、化学和生物方法，物理和化学修复方法往往存在二次污染的问题，且预处理和后处理要求高、分析复杂、操作困难。相比之下，生物修复技术可有效地克服这些问题，利用细菌和真菌等对多环芳烃物质进行分解代谢，并降解转化为CH4、CO2、H2O等，具有环境友好、效益明显、无二次污染等优点。尽管如此，生物修复存在速率慢、周期长等不足，难以满足当前污染土壤的实际修复需求，尽管已有报道尝试采用筛选分离的具有良好降解性能的功能菌株，并通过生物驯化和生物强化等过程进行污染土壤的生物修复，但仍存在功能降解菌株在污染土壤环境下定殖难，活性低，与土壤固有微生物生存竞争能力差等问题。基于此，寻找具有多孔结构的载体将功能降解菌株进行固定化，并将其装填制备成多孔柱状反应器装置，将多个多孔填料柱反应器植入污染土壤修复区域，一方面有利于功能降解菌株在污染土壤中进行原位定殖，另一方面填料柱中的多孔结构载体可增强有机污染物的迁移，强化功能降解菌株与有机污染物间的接触和反应，实现有机污染土壤的有效原位修复。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：传统的游离降解菌剂在污染土壤修复时存在活性低和易流失等不足，且与土壤固有微生物之间生存竞争能力弱，而载体固定化降解菌剂一定程度上可缓解游离降解菌剂所存在的这些问题，但在实际应用时需与污染土壤先进行异位混合，然后进行回填养护，操作复杂，工作量大。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其包括与促生剂投加管连通的至少一根多孔填料柱，每根多孔填料柱内填充有生物炭固定化降解菌剂填料；所述生物炭固定化降解菌剂填料采用生物炭载体负载生物炭固定化降解菌剂，所述生物炭固定化降解菌剂中含有功能降解菌株，包括芽孢杆菌、成团泛菌及苍白杆菌。本专利技术中的苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC NO.25494，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2022年08月05日。
[0006]优选地，所述多孔填料柱的材质为穿孔PVC管，生物炭固定化降解菌剂填料的规格
为3～5mm，多孔填料柱内生物炭固定化降解菌剂填料的装填密度为5～12kg/m3；每根多孔填料柱的直径为10～15cm，服务有效面积为2～4m2。
[0007]优选地，所述芽孢杆菌、成团泛菌、苍白杆菌的负载量均为1～2wt％。
[0008]优选地，所述的生物炭载体为纤维素生物质经水热碳化后所得固体。
[0009]更优选地，所述水热碳化的温度为260℃，时间为2h。
[0010]本专利技术还提供了上述生物炭固定化降解菌剂填料柱装置在多环芳烃污染土壤中的应用。
[0011]优选地，将装填有生物炭固定化降解菌剂的多孔填料柱打入污染土壤修复区域，同时通过促生剂投加管在多孔填料柱中投加促生剂，生物炭固定化降解菌剂填料中的生物炭固定化降解菌剂利用所投加的促生剂进行生长和繁殖，使其快速适应污染土壤环境而成为优势群落，强化对多环芳烃类污染物的降解去除效果。
[0012]多孔填料柱有利于功能降解菌株进行原位定殖，填料柱中生物炭具有较好的吸附能力和电子传递能力，可强化多环芳烃类物质的迁移和促进功能降解菌株的氧化还原降解能力，填料柱也便于在寡营养土壤环境中添加促生剂等营养物质，实现多环芳烃污染土壤的有效原位修复。
[0013]优选地，所述的促生剂为纤维素生物质经水热碳化后所得水热液，其含有葡萄糖、小分子有机酸，并添加氯化铵和磷酸二氢钾。
[0014]优选地，所述促生剂中碳、氮、磷的质量比为40～60:5:1。
[0015]优选地，所述促生剂的投加量为每1kg生物炭固定化降解菌剂填料投加15～50mL。
[0016]本专利技术的原理是：生物炭固定化降解菌剂填料柱有利于功能降解菌株在污染土壤中原位定殖，利用填料柱中生物炭的良好吸附能力及功能降解菌株的扩散迁移能力，增强污染土壤中多环芳烃污染物与功能降解菌株之间的接触和反应，同时通过生物炭表面良好的电子传递性能，促进功能降解菌株对多环芳烃污染物的代谢降解。
[0017]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0018](1)本专利技术可有效地克服传统游离降解菌剂在污染土壤修复时存在活性低和易流失，而载体固定化降解菌剂在实际应用时操作复杂和工作量大等缺陷和不足，采用多孔填料柱有利于功能降解菌株进行原位定殖，促进其对污染土壤中多环芳烃污染物的有效降解。
[0019](2)本专利技术多孔填料柱中生物炭具有良好的吸附能力和电子传递能力，可强化多环芳烃类物质的迁移和促进功能降解菌株的氧化还原降解能力，填料柱也便于在寡营养土壤环境中添加促生剂等营养物质，实现多环芳烃污染土壤的有效原位修复。
附图说明
[0020]图1为实施例提供的生物炭固定化降解菌剂填料柱装置示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0022]本专利技术提供了一种生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其包括与促生剂投加管3连通的至少一根多孔填料柱1，每根多孔填料柱1内填充有生物炭固定化降解菌剂填料2；所
述生物炭固定化降解菌剂填料2采用生物炭载体负载生物炭固定化降解菌剂，所述生物炭固定化降解菌剂中含有功能降解菌株，包括芽孢杆菌、成团泛菌及苍白杆菌，所述芽孢杆菌、成团泛菌、苍白杆菌的负载量均为1～2wt％。本专利技术中的苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC NO.25494，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期：2022年08月05日。芽孢杆菌，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，编号为CGMCC 1.821。成团泛菌，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种名为成团泛菌(Pantoae agglomerans)，编号为CGMCC 1.12475。
[0023]所述多孔填料柱1的材质为穿孔PVC管，生物炭固定化降解菌剂填料2的规格为3～5mm，多孔填料柱1内生物炭固定化降解菌剂填料2的装填密度为5～12kg/m3；每根多孔填料柱1的直本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其特征在于，包括与促生剂投加管(3)连通的至少一根多孔填料柱(1)，每根多孔填料柱(1)内填充有生物炭固定化降解菌剂填料(2)；所述生物炭固定化降解菌剂填料(2)采用生物炭载体负载生物炭固定化降解菌剂，所述生物炭固定化降解菌剂中含有功能降解菌株，包括芽孢杆菌、成团泛菌及苍白杆菌。2.如权利要求1所述的生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其特征在于，所述多孔填料柱(1)的材质为穿孔PVC管，生物炭固定化降解菌剂填料(2)的规格为3～5mm，多孔填料柱(1)内生物炭固定化降解菌剂填料(2)的装填密度为5～12kg/m3；每根多孔填料柱(1)的直径为10～15cm，服务有效面积为2～4m2。3.如权利要求1所述的生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其特征在于，所述芽孢杆菌、成团泛菌、苍白杆菌的负载量均为1～2wt％。4.如权利要求1所述的生物炭固定化降解菌剂填料柱装置，其特征在于，所述的生物炭载体为纤维素生物质经水热碳化后所得固体。5.如权利要求4所述的生物炭固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：高品，张漓杉，钟山，唐正，孔一繁，潘云飞，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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