解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质及制备方法和应用，其中土壤重金属修复基质通过将富磷市政污泥进行水热炭化处理，并添加氯化钙从而获得污泥水热炭化产物，从硫铁矿山土壤中富集和筛选耐酸和耐重金属的解磷菌，并将其负载于NaOH改性后的稻壳表面，从而获得解磷菌

【技术实现步骤摘要】
解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及重金属污染土壤修复领域，尤其是涉及一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]市政污泥中含有丰富的磷资源，通常情况下，污泥中含有1％～5％(以干重计)的磷，在某些来自生物除磷工艺的污泥中磷的含量可能高达8％，同时，污泥中还含有病原体、抗生素、微塑料和重金属等污染物，在污泥资源化过程中这些污染物一旦释放到环境中，将会造成巨大的生态威胁。因此，想有效利用污泥中的磷资源，就必须对污泥进行预处理。
[0003]土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累，转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而言，金属元素可分为2类：
①
植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等。
②
植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会造成污染，妨碍植物生长发育。
[0004]对于重金属污染严重的土壤而言，植物很难生长，土壤保水能力下降，形成裸露区域，肥力消失，很难通过自然演变的过程复绿。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以富磷市政污泥水热炭化产物和解磷菌
‑
稻壳复合材料为主要基质的土壤重金属固定基质及其制备方法，阻断土壤重金属的溶出，促进市政污泥在土地修复方面的资源化利用。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术第一方面提供一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，包括以下步骤：
[0008]污泥炭化产物制备：将富磷市政污泥进行水热炭化处理，并添加氯化钙来提高无机磷的转化率，从而获得污泥水热炭化产物；
[0009]解磷菌液制备：从硫铁矿山土壤中富集和筛选耐酸和耐重金属的解磷菌，扩大培养，获得解磷菌液；
[0010]解磷菌
‑
稻壳复合材料制备：将稻壳材料进行化学预处理，与所述解磷菌液复合，得到解磷菌
‑
稻壳复合材料；
[0011]土壤重金属修复基质的制备：将所述污泥水热炭化产物与所述解磷菌
‑
稻壳复合材料按照预设比例混合后敞开堆积预设时间后，获得土壤重金属修复基质成品。
[0012]进一步地，所述污泥炭化产物制备过程具体包括：
[0013]将含水率小于80％的富磷市政污泥与氯化钙加入水热反应釜中进行高温炭化；
[0014]所述市政污泥磷元素含量大于3％；
[0015]所述水热反应的条件为，水热釜的体积至少为1L，以5
‑
10℃/min的加热速率加热反应釜至温度为150
‑
300℃，到达设定温度后保持0.5
‑
2h，后冷却至室温分离出污泥炭化产物；
[0016]所述氯化钙质量为所述市政污泥干基质量的1％
‑
20％。
[0017]进一步地，所述解磷菌液制备具体包括以下步骤：
[0018]1)向200mL富集培养液中加入5
‑
10g硫铁矿山土壤，在温度25
‑
35℃、转速120rpm条件下震荡培养24h，获得细菌富集液；
[0019]2)将5
‑
10mL所述细菌富集液加入到新的200mL所述富集培养液中，在温度25
‑
35℃、转速120rpm条件下震荡培养24h，静置0.5
‑
1h后获取富集液上清液即为细菌富集液；
[0020]3)将所述细菌富集液进行稀释后涂布至选择培养基上，在温度25
‑
35℃条件下进行选择培养，将周围产生透明圈直径最大的菌斑接种至传代培养基上并在温度25
‑
35℃条件下进行传代扩大培养，获得解磷菌液。
[0021]进一步地，所述富集培养液由蛋白胨、牛肉浸膏、氯化钠和超纯水配置并高温高压灭菌获得；
[0022]所述富集培养液中各物质的浓度为：蛋白胨8g/L，牛肉浸膏2.5g/L，氯化钠4g/L，pH为7.2
‑
7.5。
[0023]进一步地，所述选择培养基由葡萄糖、硫酸铵、氯化钠、硫酸镁、硫酸锰、硫酸钾、硫酸亚铁、磷酸钙、琼脂和超纯水配置并高温高压灭菌获得；
[0024]所述选择培养基中各物质的浓度为：葡萄糖10g/L，硫酸铵0.5g/L，酵母浸粉0.5g/L，氯化钠0.3g/L，氯化钾0.3g/L，硫酸镁0.3g/L，硫酸亚铁0.03g/L，磷酸三钙5g/L，琼脂15g/L，pH为7.0
‑
7.5。
[0025]进一步地，所述传代培养基由葡萄糖、硫酸铵、氯化钠、硫酸镁、硫酸锰、硫酸钾、硫酸亚铁、磷酸钙和超纯水配置并高温高压灭菌获得；
[0026]所述传代培养基中各物质的浓度为：葡萄糖10g/L，硫酸铵0.5g/L，酵母浸粉0.5g/L，氯化钠0.3g/L，氯化钾0.3g/L，硫酸镁0.3g/L，硫酸亚铁0.03g/L，硫酸锰0.03g/L，磷酸三钙5g/L，pH为7.0
‑
7.5。
[0027]进一步地，所述解磷菌
‑
稻壳复合材料制备包括以下步骤：
[0028]1)将自然风干后的稻壳研磨过孔径为1mm的筛网；
[0029]2)向3
‑
8wt％氢氧化钠溶液中添加过筛后的稻壳，投加比例为0.3
‑
0.6kg/L，在室温下浸泡1
‑
2h后将稻壳取出并用去离子水冲洗至中性，自然风干；
[0030]3)将所述稻壳按照比例为0.5
‑
1kg/L加入至浓度为1
×
107‑
109CFU/mL所述解磷菌液中，于摇床中振荡吸附1
‑
2h，收集稻壳并用灭菌水将表面培养液冲洗干净，得到解磷菌
‑
稻壳复合材料。
[0031]进一步地，所述土壤重金属修复基质的制备过程具体为：将富磷市政污泥水热炭化产物干基质量与解磷菌
‑
稻壳复合材料按照质量比为1:0.02
‑
0.1均匀混合并敞开堆积预设时间，得到所述土壤重金属固定基质；
[0032]所述敞开堆积时堆体的高度为0.1
‑
1.5m，堆积时间为1
‑
28天。
[0033]本专利技术第二方面提供一种如上述方法制备得到的解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质。
[0034]本专利技术第三方面提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：污泥炭化产物制备：将富磷市政污泥进行水热炭化处理，并添加氯化钙来提高无机磷的转化率，从而获得污泥水热炭化产物；解磷菌液制备：从硫铁矿山土壤中富集和筛选耐酸和耐重金属的解磷菌，扩大培养，获得解磷菌液；解磷菌
‑
稻壳复合材料制备：将稻壳材料进行化学预处理，与所述解磷菌液复合，得到解磷菌
‑
稻壳复合材料；土壤重金属修复基质的制备：将所述污泥水热炭化产物与所述解磷菌
‑
稻壳复合材料按照预设比例混合后敞开堆积预设时间后，获得土壤重金属修复基质成品。2.根据权利要求1所述的一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，其特征在于，所述污泥炭化产物制备过程具体包括：将含水率小于80％的富磷市政污泥与氯化钙加入水热反应釜中进行高温炭化；所述市政污泥磷元素含量大于3％；所述水热反应的条件为，水热釜的体积至少为1L，以5
‑
10℃/min的加热速率加热反应釜至温度为150
‑
300℃，到达设定温度后保持0.5
‑
2h，后冷却至室温分离出污泥炭化产物；所述氯化钙质量为所述市政污泥干基质量的1％
‑
20％。3.根据权利要求1所述的一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，其特征在于，所述解磷菌液制备具体包括以下步骤：1)向200mL富集培养液中加入5
‑
10g硫铁矿山土壤，在温度25
‑
35℃、转速120rpm条件下震荡培养24h，获得细菌富集液；2)将5
‑
10mL所述细菌富集液加入到新的200mL所述富集培养液中，在温度25
‑
35℃、转速120rpm条件下震荡培养24h，静置0.5
‑
1h后获取富集液上清液即为细菌富集液；3)将所述细菌富集液进行稀释后涂布至选择培养基上，在温度25
‑
35℃条件下进行选择培养，将周围产生透明圈直径最大的菌斑接种至传代培养基上并在温度25
‑
35℃条件下进行传代扩大培养，获得解磷菌液。4.根据权利要求3所述的一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，其特征在于，所述富集培养液由蛋白胨、牛肉浸膏、氯化钠和超纯水配置并高温高压灭菌获得；所述富集培养液中各物质的浓度为：蛋白胨8g/L，牛肉浸膏2.5g/L，氯化钠4g/L，pH为7.2
‑
7.5。5.根据权利要求3所述的一种解磷菌强化的污泥水热炭化土壤重金属修复基质的制备方法，其特征在于，所述选择培养基由葡萄糖、硫酸铵、氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾一帆，徐祖信，董滨，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：