一种利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法技术

一种利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法，所述方法是煤矸石预处理

【技术实现步骤摘要】
一种利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法


[0001]本专利技术涉及煤矸石资源化
，具体涉及一种利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法。

技术介绍

[0002]煤矸石是煤炭行业排放量最大的固体废弃物，其堆积占用大量土地资源，污染周边环境，因此，煤矸石的高效处理和资源化利用已经迫在眉睫。目前煤矸石主要利用途径包括：（1）生产建筑材料，粘土类煤矸石可替代粘土作为硅铝质材料烧制普通硅酸盐水泥、特种水泥和无熟料水泥、烧结砖等，为建筑材料提供 SiO2、Al2O3及少量的Fe2O3（史鸣军, 叶海军. 煤矸石在建筑中的综合利用 [J]. 山西建筑, 2007, 30: 188
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189；苏雷, 邵伟, 马保国. 基于污泥
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煤矸石
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页岩三元体系制备烧结砖性能分析 [J]. 砖瓦, 2018, 4: 23
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27）。（2）从煤矸石提取有价元素，从煤矸石提取有价元素具有原料来源广、储量丰富及成本低的特点。煤矸石中硅、铝及铁的含量相对较高，而钒、镓等稀贵金属的含量也相当可观（贾敏, 杨磊. 煤矸石煅烧活化提取氧化铝技术研究 [J]. 矿产综合利用, 2020, 2: 140
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144；李凌月, 苏靖程, 薛方明. 煤矸石稀贵金属回收实验研究 [J]. 山东化工, 2017, 46(3): 38
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40）。（3）井下回填及道路填筑，将煤矸石作为道路路堤填料用于筑路工程有着消耗量大、无需进行特殊处理的明显优势，井下回填是消耗掉大量矸石固体废弃物的有效途径（程红光. 煤矸石在公路工程中的应用研究 [D]. 长安大学, 2009；刘东. 煤矸石的性质及其综合利用浅析 [J]. 内蒙古科技与经济, 2010, 8: 91
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92.）。（4）煤矸石在农业方面的应用，煤矸石中含有多种植物生长必须的营养元素以及 15%~25%的有机质，科学合理的添加煤矸石制备的土壤改良剂具有降低土壤粘附力、改善土壤孔隙度的潜力，使土壤压实并适于耕作，因而煤矸石也可用作制备农业肥料及土壤改良剂（冯广达. 微生物联合对煤矿区固体废弃物的综合作用研究 [D]. 西北农林科技大学, 2008）。
[0003]目前用煤矸石制备肥料及土壤改良剂主要有两种方法：一是化学法，二是微生物法。朱福英等通过机械活化
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高温焙烧的工艺生产出煤矸石硅肥，对植物的生长和土壤的改良都有明显的促进作用（朱福英, 刘胜, 许辉, 等. 煤矸石制备水溶性硅肥的工艺, CN108821801A [P/OL]. 2018, 11
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16）。利用微生物改善煤矸石理化性状的生物复垦技术是近年来煤矸石利用的热点新兴技术（贾倩倩, 程帆, 谢承卫. 利用硅酸盐细菌(GY03)制备煤矸石肥料的研究 [J]. 粉煤灰综合利用, 2012, 2: 28
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31）。利用微生物处理煤矸石制备土壤改良剂因具有经济环保、处理量大、可原地处理等优点而成为煤矸石综合处理研究的热点之一。然而，煤矸石含量较高的重金属Pb(II)和Cr(VI)，使其存在生态隐患，因此，如何利用微生物处理煤矸石制备土壤改良剂，促进煤矸石中营养元素的溶出和重金属的钝化去除，是实现煤矸石“减量化、资源化及无害化”利用的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种利用微生
物钝化重金属及活化肥料的方法，该方法要求药剂消耗低，能耗低，煤矸石经活化后的有效硅、有效磷、速效钾含量增加明显，重金属Pb(II)、Cr(VI)的钝化效果显著，煤矸石可制备成土壤改良剂并应用于贫瘠土壤的改良。
[0005]本专利技术的目的可通过下述技术措施来实现：本专利技术的利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法包括煤矸石预处理
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微生物选育和混合发酵等作业，所述方法包括以下步骤：a、煤矸石预处理及微生物选育：首先将煤矸石通过破碎、磨矿工序加工成为粒径小于115 μm的粉末，保存备用；将自然风化60
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90天的煤矸石粉末置于已灭菌的容器中，以液固质量比为10
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20：1加入无菌水于30
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45 ℃条件下浸泡 4
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10天，在超净环境下用接种环蘸取上清液于 LB 固体培养基中划线培养并纯化 3
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5 代，保存于 0
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4 ℃冰箱备用；将上述纯化 3
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5 代的菌株在载玻片上面制成菌板，对其进行革兰氏染色，并通过高倍显微镜观察细菌的形态，将纯化的细菌通过平板划线培养的方式筛选出繁殖速度及繁殖的稳定性较强的菌株，即为SK1菌；b、混合发酵：SK1菌在LB固体培养基25
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35 ℃培养2
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4天后在超净工作台中用接种环刮入无菌生理盐水中，摇晃均匀，通过控制刮入的菌量来改变菌液浓度。取煤矸石粉末于容器中，加入按照液固质量比4
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6：1加入蒸馏水浸泡测定其pH值，将配制好的菌液倒入煤矸石粉末中震荡混合均匀，在恒温培养箱中基25
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35 ℃静置发酵4
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10天，然后在烘箱中40
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60 ℃烘干制得土壤改良剂。
[0006]本专利技术中所述煤矸石取自煤炭经洗选后的粒径为5
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20 mm的中粒径煤矸石，之后先将中粒径煤矸石破碎为直径小于3 mm的小颗粒，再经过磨矿研磨为粒径小于115 μm的粉末。
[0007]所述LB 固体培养基中每1000 mL蒸馏水中含有蛋白胨10
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20 g、牛肉浸出粉3
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9 g、氯化钠10
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30 g、琼脂15
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45 g，经加热溶解、调节 pH值 为 7.2
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7.5后分装于容器中并在灭菌锅中 121 ℃灭菌 20 min。
[0008]所述SK1细菌为革兰氏阴性菌，菌落体积小，宽0.4
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1.0 μm，长1.2
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3.0 μm，呈黏液状，微凸，呈淡黄色，表面光滑、圆而不透明，细胞形态为短杆状，末端光滑，无内生孢子。
[0009] 将本专利技术的土壤改良剂应用于待改良土壤(包括盐碱地、沙地等贫瘠土壤)，其中的有效磷和速效钾按照中国林业行业标准LY/T 1233
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1999 和LY/T 1236
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1999进行测定，有效硅的测定按照中国农业行业标准NY/T 1121.15
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2006进行，可溶性铅和可溶性铬（VI）分别参照GB/T8152.15
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2021和GB 31893
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2015测定，蛋白质的测定采用考马斯亮蓝染色法，多糖采用以葡萄糖为标准的蒽酮法测定。采用X射线衍射分析（XRD），X射线荧光光谱分析（XRF），电感耦合等离子体质谱分析（ICP...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物钝化重金属及活化肥料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：a、煤矸石预处理及微生物选育：首先将煤矸石通过破碎、磨矿工序加工成为粒径小于115 μm的粉末，保存备用；将自然风化60
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90天的煤矸石粉末置于已灭菌的锥形瓶中，以液固质量比为10
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20：1加入无菌水于30
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45 ℃条件下浸泡 4
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10天，在超净环境下用接种环蘸取上清液于 LB 固体培养基中划线培养并纯化 3
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5 代，保存于 0
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4 ℃冰箱备用；将上述纯化 3
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5 代的菌株在载玻片上面制成菌板，对其进行革兰氏染色，并通过高倍显微镜观察细菌的形态，将纯化的细菌通过平板划线培养的方式筛选出繁殖速度及繁殖的稳定性较强的菌株，即为SK1菌；b、混合发酵：SK1菌在LB固体培养基25
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35 ℃培养2
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4天后在超净工作台中用接种环刮入无菌生理盐水中，摇晃均匀，通过控制刮入的菌量来改变菌液浓度；取煤矸石粉末于容器中，加入按照液固质量比4
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6：1加入蒸馏水浸泡测定其pH值，将配制好的菌液倒入煤矸石粉末中震荡混合均匀，在恒温培养箱中基25<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓波，李望，徐国宏，田义豪，贾绍开，时煜凯，巩文辉，张传祥，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：