一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理含鉻土壤的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方法，將沼渣菌劑處理的土壤與硫酸亞鐵處理的土壤疊加混合，利用沼渣菌劑中的硫酸鹽還原菌還原硫酸亞鐵中的硫酸鹽，生成硫化物，在更加有效還原六價(jià)鉻的同時(shí)，避免了硫酸鹽的二次污染。
【專利說明】
一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理含鉻土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理含鉻土壤的方法，將沼渣菌劑處理的土壤與硫酸亞鐵處理的土壤疊加混合，利用沼渣菌劑中的硫酸鹽還原菌還原硫酸亞鐵中的硫酸鹽，生成硫化物，在更加有效還原六價(jià)鉻的同時(shí)，避免了硫酸鹽的二次污染，屬環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻及其化合物是冶金、金屬加工、電鍍、制革、油漆、顏料等行業(yè)常用的基本原料，在上述行業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含鉻廢氣、廢水和廢渣，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。而另一方面，如何進(jìn)行含鉻土壤的修復(fù)一直是環(huán)保界的難題。處置方法雖然眾多，但大多數(shù)存在各種各樣的問題。專利號(hào)201210059303.1介紹了一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法，該方法通過淋洗將Cr(VI)轉(zhuǎn)移出土壤然后對(duì)水相污染進(jìn)行處理。一方面該法是異位修復(fù)，成本較高。且該法淋洗工藝繁瑣，且水相中含有大量的顆粒物及六價(jià)鉻，處理成本較高，且修復(fù)后土壤仍殘留一定六價(jià)絡(luò)，需進(jìn)一步穩(wěn)定化。專利號(hào)201110206468.2介紹了一種電化學(xué)異位修復(fù)含鉻土壤的方法。該法雖能將含鉻土壤修復(fù)，但是其耗電量極大，且處理時(shí)間較長，不適合規(guī)模化處置含鉻土壤。而目前的原位修復(fù)方法所用的亞鐵或硫化物等化學(xué)試劑也都存在著二次污染問題，且很容易被環(huán)境氧化導(dǎo)致功能失效。專利號(hào)201310642919.6介紹了一種利用有機(jī)廢物原位修復(fù)含Cr(VI)場地的方法，這是一種可以低成本的處置六價(jià)鉻土壤，但是此法只能針對(duì)底部是天然防滲層的土壤，否則將會(huì)加速六價(jià)鉻向地下滲透，造成六價(jià)鉻的擴(kuò)散。專利201310643015.5介紹了一種利用沼渣制備Cr(VI)污染場地修復(fù)菌群的方法，該方法利用沼渣等有機(jī)廢物為原料，通過特殊的培養(yǎng)方式，馴化出適合含鉻場地修復(fù)的菌群，但該法馴化周期過長，不利于工程實(shí)踐。
[0003]目前含鉻土壤主流工藝依然是利用硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻，但硫酸亞鐵pH過低，有腐蝕性，且在空氣中容易氧化失活，亞鐵也容易被土壤吸附截濾，滲透性差，因此對(duì)六價(jià)鉻的還原只能是短期的，不能長久還原。同時(shí)還容易帶來硫酸根的二次污染。專利號(hào)201410101586.0介紹了一種利用硫酸亞鐵原位修復(fù)含Cr(VI)場地的方法，由于亞鐵在空氣中容易氧化失效，因此該法用低PH檸檬酸來抑制其氧化并增加亞鐵滲透，但是相應(yīng)增加了成本，且使得土壤酸化，同時(shí)依然帶來了硫酸鹽的二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理含鉻土壤的方法，將沼渣菌劑處理的土壤與硫酸亞鐵處理的土壤疊加混合，利用沼渣菌劑中的硫酸鹽還原菌還原硫酸亞鐵中的硫酸鹽，生成硫化物，在更加有效還原六價(jià)鉻的同時(shí)，避免了硫酸鹽的二次污染，其包含以下步驟:
(I)將沼渣與含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸鹽，放入反應(yīng)器中進(jìn)行生化反應(yīng)，控制混合溶液干沼渣含量為0.1-20%，含固率0.5-25%，，有機(jī)碳含量0.5-20%，有機(jī)碳/硫酸鹽(以S04計(jì))的質(zhì)量比為(1-50):1，反應(yīng)0.1-5天，獲得沼渣菌劑；(2)將含鉻場地土壤開挖，分別用沼渣菌劑跟硫酸亞鐵對(duì)含鉻土壤進(jìn)行處理，沼渣菌劑處理土壤時(shí)，控制含鉻土壤與沼渣菌劑以質(zhì)量比1: (0.1-0.5)進(jìn)行混合;使用硫酸亞鐵處理含鉻土壤時(shí)，控制亞鐵與土壤中Cr(VI)的摩爾比為(2-10): 1;(3)將沼渣菌劑處理的含鉻土壤與硫酸亞鐵處理的含鉻土壤以質(zhì)量比(1-8):(1-8)混合疊加，養(yǎng)護(hù)1-30天后，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤含水率5-40%，隨后土壤修復(fù)完畢。
[0005]相比傳統(tǒng)的含鉻土壤處理方法，本方法有如下優(yōu)勢:1.所培養(yǎng)的硫酸鹽還原菌群本身為土著菌群，自然耐受力強(qiáng)，容易在場地大規(guī)模繁衍， 可以持久有效還原六價(jià)鉻，且不會(huì)造成生態(tài)問題；2.沼渣菌劑中的硫酸鹽還原菌還原硫酸亞鐵中的硫酸鹽，生成硫化物，在更加有效還原六價(jià)鉻的同時(shí)，避免了硫酸鹽的二次污染；3.該沼渣菌劑還原六價(jià)鉻有兩大原理，一個(gè)是硫酸鹽還原菌本身就有利用碳源還原六價(jià)鉻的特性，但反應(yīng)較慢，第二個(gè)是硫酸鹽還原菌代謝產(chǎn)物硫化氫本身就能夠還原六價(jià)鉻， 同時(shí)由于其還原六價(jià)鉻是化學(xué)反應(yīng)，因此反應(yīng)十分迅速，這也是本生態(tài)菌劑相比其它菌劑能夠高效處置含鉻土壤的原因；4.還原后的三價(jià)鉻與硫酸鹽還原菌代謝產(chǎn)物硫化物形成硫化鉻沉淀，使得土壤中三價(jià)鉻更加穩(wěn)定，顯著優(yōu)于其它生化工藝；5.由于沼渣菌劑的存在，可以有效緩解亞鐵被空氣氧化，減少了硫酸亞鐵的使用量;同時(shí)該法有效融合了亞鐵還原快而沼渣菌劑可以持久有效對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行還原的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了硫酸亞鐵不能持續(xù)對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行還原的劣勢。
[0006]具體實(shí)施實(shí)例如下:實(shí)施例1:(1)將沼渣與含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸鹽，放入反應(yīng)器中進(jìn)行生化反應(yīng)，控制混合溶液干沼渣含量為0.5-1%，含固率0.5-2%，，有機(jī)碳含量3-5%，有機(jī)碳/硫酸鹽(以S04計(jì))的質(zhì)量比為10:1，反應(yīng)2天，獲得沼渣菌劑；(2)將含鉻場地土壤開挖，分別用沼渣菌劑跟硫酸亞鐵對(duì)含鉻土壤進(jìn)行處理，沼渣菌劑處理土壤時(shí)，控制含鉻土壤與沼渣菌劑以質(zhì)量比1: 0.4進(jìn)行混合;使用硫酸亞鐵處理含鉻土壤時(shí)，控制亞鐵與土壤中Cr (VI)的摩爾比為10:1;(3)將沼渣菌劑處理的含鉻土壤與硫酸亞鐵處理的含鉻土壤以質(zhì)量比2:1混合疊加，養(yǎng)護(hù)1-30天后，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤含水率5-40%，隨后土壤修復(fù)完畢，土壤中Cr(VI)含量小于 5mg/kg〇
[0007]實(shí)施例2:(1)將沼渣與含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸鹽，放入反應(yīng)器中進(jìn)行生化反應(yīng)，控制混合溶液干沼渣含量為5-10%，含固率5-10%，，有機(jī)碳含量10-20%，有機(jī)碳/硫酸鹽(以S04計(jì))的質(zhì)量比為20:1，反應(yīng)1天，獲得沼渣菌劑；(2)將含鉻場地土壤開挖，分別用沼渣菌劑跟硫酸亞鐵對(duì)含鉻土壤進(jìn)行處理，沼渣菌劑處理土壤時(shí)，控制含鉻土壤與沼渣菌劑以質(zhì)量比1: 0.4進(jìn)行混合;使用硫酸亞鐵處理含鉻土壤時(shí)，控制亞鐵與土壤中Cr(VI)的摩爾比為6:1;(3)將沼渣菌劑處理的含鉻土壤與硫酸亞鐵處理的含鉻土壤以質(zhì)量比1:1混合疊加，養(yǎng)護(hù)5天后，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤含水率5-40%，隨后土壤修復(fù)完畢，土壤中Cr(VI)含量小于5mg/ kg〇
[0008]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方法，其特征是，將沼 渣菌劑處理的土壤與硫酸亞鐵處理的土壤混合，利用沼渣菌劑中的硫酸鹽還原菌還原硫酸 亞鐵中的硫酸鹽，生成硫化物，同時(shí)促進(jìn)硫酸鹽還原菌的增長繁殖，該法在更加有效還原六 價(jià)鉻的同時(shí)，避免了硫酸鹽的二次污染，其包含以下步驟:(1)將沼渣與含一定量碳源的溶液混合，加入一定量的硫酸鹽，放入反應(yīng)器中進(jìn)行生化 反應(yīng)，控制混合溶液干沼渣含量為0.1-20%，含固率0.5-25%，，有機(jī)碳含量0.5-20%，有機(jī)碳/ 硫酸鹽(以S04計(jì))的質(zhì)量比為(1-50):1，反應(yīng)0.1-5天，獲得沼渣菌劑；(2)將含鉻場地土壤開挖，分別用沼渣菌劑跟硫酸亞鐵對(duì)含鉻土壤進(jìn)行噴灑或者攪拌 混合處理，沼渣菌劑處理土壤時(shí)，控制含鉻土壤與沼渣菌劑以質(zhì)量比1: (0.1-0.5)進(jìn)行混 合;使用硫酸亞鐵處理含鉻土壤時(shí)，控制亞鐵與土壤中Cr(VI)的摩爾比為(2-10): 1;(3)將沼渣菌劑處理的含鉻土壤與硫酸亞鐵處理的含鉻土壤以質(zhì)量比(1-8):(1-8)混 合疊加，養(yǎng)護(hù)1-30天后，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤含水率5-40%，隨后土壤修復(fù)完畢。2.如權(quán)利要求1所述的一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方 法，其特征是，所述的沼渣為農(nóng)業(yè)、食品業(yè)有機(jī)廢物進(jìn)行干式、半干式及濕式厭氧發(fā)酵過程 中的固體殘留物。3.如權(quán)利要求1所述的一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方 法，其特征是，所述的碳源溶液可以為含有酒精、糖類、蛋白質(zhì)、淀粉等有機(jī)物的溶液，也可 以為含工業(yè)有機(jī)垃圾、餐廚垃圾等有機(jī)固體廢物的溶液，也可以為工業(yè)及市政有機(jī)廢水。4.如權(quán)利要求1所述的一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方 法，其特征是，所述的含硫酸鹽為含硫酸根的鹽類，所述的鉻酸鹽為含鉻酸根的鹽類，也可 被含鉻土壤淋洗液或含鉻土壤替代。5.如權(quán)利要求1所述的一種利用沼渣菌劑及硫酸亞鐵耦合處理污染土壤中Cr(VI)的方 法，其特征是，所述的含鉻土壤可以被鉻渣等工業(yè)固廢替代。
【文檔編號(hào)】B09C1/08GK106031928SQ201610370386
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張大磊, 李公偉, 郝志鵬, 趙昱皓, 孔海南
【申請人】青島理工大學(xué)