一种微生物修复重金属污染土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微生物修复重金属污染土壤的方法，属于重金属污染土壤修复领域。
[0002]【背景技术】明
重金属污染土壤的修复技术主要有传统方法和生物修复法两大类，传统方法主要有:客土法和换土法、固定化和稳定化、化学清洗法、化学还原法、电动修复法，但这些方法费用昂贵，易造成二次污染。自20世纪80年代以来，生物修复技术因其具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点，越来越受到广泛关注，主要包括微生物修复和植物修复。植物修复法是目前修复重金属污染土壤新兴的技术，生长缓慢，生物量小，修复时间长，很难进行机械操作。目前学者们比较倾向于采用微生物修复，利用微生物来减轻或消除土壤重金属污染。尽管微生物修复技术已日益引起重视，但大多数技术仍局限在实验室水平，少有微生物修复重金属土壤的实例报道，限制其应用的因素主要包括污染物成分复杂、化学和物理性质变化较大、难以寻取适宜菌株以及修复效果不稳定等。
[0003]微生物修复重金属土壤主要以硫酸盐还原菌为主要代表之一。硫酸盐还原菌生物还原沉淀具有可处理的重金属种类多、处理潜力大、处理彻底、工艺稳定、处理费用低等优点，目前主要应用于矿山酸性废水等含重金属硫酸盐废水处理，被认为是一种很有发展前景的绿色技术。
[0004]但是目前硫酸盐还原菌修复重金属土壤面临以下几个问题:(1)大多使用速效碳源(例如乳酸钠、乙醇等)为硫酸盐还原菌提供电子，使得成本偏高，并且速效碳源消耗较快，需要短时间内不停的投加，导致硫酸盐还原菌原位修复重金属土壤需要人工长时间看守维护，增加维护费用。(2)已有报道利用硫酸盐还原菌修复重金属土壤使用以酸性螯合剂、优选乙二胺二琥珀酸等化学淋洗剂冲洗重金属土壤，这样会导致土壤结构性质发生变化，土壤可能无法持续使用，导致二次污染。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是目前重金属污染土壤修复技术费用昂贵、易造成二次污染、改变土壤本来性质等问题。
[0006]本发明的目的在于提供一种微生物修复重金属污染土壤的方法，具体包括以下步骤:
(1)将培养的硫酸盐还原菌混合菌种与缓释碳源生物膜载体相混合，混合菌种附着在缓释碳源载体上，放入生物反应器；
(2)在所修复污染土壤区域设置集水管、集水渠或集水井，用天然水对污染土壤进行淋洗，土壤中重金属以可溶离子态随水溶出，通过集水管、集水渠或集水井收集淋洗液；
(3)将淋洗液引入步骤(1)所述的生物膜反应器中，淋洗液中重金属与硫酸盐还原菌及代谢产物反应，生成金属硫化物沉淀，去除重金属后的土壤淋洗液可继续用于淋洗土壤，也可经后续处理后达标排放。
[0007]优选的，本发明步骤(1)中所述缓释碳源为甘蔗渣、花生壳、秸杆、稻壳、玉米芯、陈米、人工合成缓释碳源的单一碳源或组合碳源。
[0008]优选的，本发明步骤(1)中，所述硫酸盐还原菌混合菌种按2%?5%的接种量接种至反应器。
[0009]优选的，本发明步骤(1)中缓释碳源载体的填充比为10~30%，粒径为1?100mm。
[0010]本发明步骤(2)中淋洗过程在雨季的时候，可以直接利用雨水的淋洗作用;在旱季的时候，可以使用普通天然水喷淋。
[0011]步骤(3)的生物膜反应器，处理条件为:C0D/S042—>2，在pH为5-9的范围，氧化还原电位(0RP)在<-100mV下能够快速反应；
淋洗液S042—初始含量为200?5000mg/L时处理效果更好，分两种情况:(1)在处理酸性矿山周围污染土壤等，淋洗液中已经含有硫酸根为硫酸盐还原菌提供硫源，不需要添加其他的硫源；(2)如果所处理的污染土壤，淋洗液中没有硫酸根为硫酸盐还原菌提供硫源，需要添加额外的硫酸根作为硫源。
[0012]本发明的有益效果:
(1)本发明结合微生物法和淋洗法的，提出利用矿冶企业的硫酸盐废水，采用微生物-淋洗法联合修复方法处理重金属污染土壤，使用天然水淋洗重金属污染土壤，不影响土壤本来性质，具有成本低、易于操作、没有二次污染，可以克服现有重金属污染土壤修复技术的缺点，整体上提升技术水平。
[0013](2)本发明利用微生物(硫酸盐还原菌)以天然缓释碳源修复重金属污染土壤、地表水或雨水淋洗重金属污染土壤的方法，该方法具有碳源来源广、成本低、工艺易于操控、反应器启动快、处理成本低、处理效果好和无二次污染。
[0014](3)本发明基于传统修复的局限性如成本高等问题，结合微生物修复过程中硫酸盐还原菌的生物特性，提出了利用矿冶废水的微生物修复重金属污染土壤的新技术方案，实现长期免人工维护、降低成本的目的，并可望直接用于指导工业操作的优化调控。将土壤经水淋洗后的溶出液，进入硫酸盐还原菌液及供菌种生长的缓释碳源的反应器中，使土壤中残余的重金属从离子形式转化为易回收的固定态，从而达到修复重金属污染土壤的目的。
[0015](4)与现有技术相比，本发明采用普通水喷淋、漫灌或滴灌的形式;没有用化学药剂的表面活性剂，避免了高成本、对土壤有影响、造成二次污染等问题。本发明利用甘蔗渣、花生壳、稻草、秸杆、玉米芯、陈米作为缓释碳源，并以这些缓释碳源作为生物膜载体，是SRB附着生长在载体上生长，这样使反应体系周期长，无需长期人工维护，节约成本。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例详细介绍本发明，但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
[0017]实施例1
本实施例所述微生物修复重金属污染土壤的方法，具体包括以下步骤:
(1)将培养的硫酸盐还原菌混合菌种与缓释碳源生物膜载体(甘蔗渣作为碳源)相混合，混合菌种附着在缓释碳源载体上，放入生物膜反应器，其中，硫酸盐还原菌混合菌种按2%的接种量接种至反应器，缓释碳源载体的填充比为10%，粒径为10_。
[0018](2)在所修复污染土壤区域设置集水管，用天然水对污染土壤进行淋洗(使用普通天然水喷淋)，土壤中重金属以可溶离子态随水溶出，通过集水管收集淋洗液，在淋洗液中添加硫酸钠使淋洗液中S042—初始含量为5000mg/L。
[0019](3)将淋洗液引入步骤(1)所述的生物膜反应器，淋洗液中重金属与硫酸盐还原菌及代谢产物反应，生成金属硫化物沉淀，去除重金属后的土壤淋洗液可继续用于淋洗土壤，也可经后续处理后达标排放;处理条件为:C