一种放射性銫-137汙染土壤的處理方法

2023-05-29 10:51:06 1

專利名稱：：一种放射性銫-137汙染土壤的處理方法
技術領域：
：本發明涉及一种放射性銫微汙染土壤的處理方法。主要處理設施包括鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩等土篩，以嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)和硫酸鹽還原菌(SRB菌)為主的二個生物反應器，以及多級過濾器、真空泵和後續的處理裝置。其工藝特徵在於採用鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩對銫-137微汙染土壤進行篩分，篩出較粗的乾淨土粒，然後通過將經減容後的銫-137微汙染土壤與A.f菌活性菌液在微生物促溶反應器中混合，促溶微汙染土壤中的銫-137到液相，以及通過調節pH值，在微生物吸附沉澱反應器中利用SRB菌活性菌液將液相中的銫-137進一步沉澱下來。該方法也包括處理後的土壤懸液經過濾後水的回用，以及微生物處理後的土壤達到我國暫行的《擬開放場址土壤中剩餘放射性可接受水平規定(HJ53-2000)》中對銫-137活度相應規定後，回填至挖掘處，達到快速、高效去除微汙染土壤中銫-137的目的。為了實現水的回用，微生物促溶反應器與吸附沉澱反應器處理結束後的出水需先經初步靜置，通過篩網流出，然後採用多級過濾器去除懸浮物和微生物。多級過濾器採用由粗到細的三層高目數濾網(孔徑依次為O.3mm、50i!m和9iim)和最後二層微孔濾膜(孔徑依次為0.45iim和0.22ym)組裝而成，能夠有效去除溶液中的懸浮物和微生物。為了加快溶液通過各多級過濾器的流速，在各多級過濾器後均安裝真空泵進行抽濾。土壤微生物分析表明，土壤中含有多種微生物，喜中溫的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌等硫桿菌與氧化亞鐵鉤端螺旋菌等嗜酸自養菌通常會伴生。本發明採用FeS0471120、硫粉和黃鐵礦粉等配製反應培養基，因富含鐵和硫，以及其他營養物質，能夠為汙染土壤中伴生的多種嗜酸自養菌提供養分，為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌等嗜酸菌的前期快5速生長繁殖提供必要的營養條件，生長遲緩期可大為縮短。另外，由於FeS(^的存在，A.f菌對硫的依賴性大大降低，同時FeS04的加入可增強A.f菌氧化元素硫活性，減少硫在土壤中的殘留。附圖1和2為本發明放射性銫微汙染土壤的處理工藝流程示意圖，其中1為鐵柵篩，2為雙板篩，3為螺旋篩，4為微生物促溶反應器，5為數顯電動攪拌器，6為篩網，7為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌培菌池，8為硫酸鹽還原菌培菌池，9為微生物吸附沉澱反應器，10為後期處理池，11為回用水貯存池，12為多級過濾器，13為真空泵，14為水泵，15為閥門。具體實施方式實施例1:1)活化嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)活化培養基配方為0.40gKC1，0.50gMgS047H20，0.10gCa(N03)24H20，0.OlgCuS045H20，0.10gKH2P04，0.40g(NH4)2Fe(S04)2*6H20，990mL自來水。調pH值至2.02.3，在0.lMPa蒸汽壓力下滅菌30min，冷卻。然後將10mL30%FeS04單獨過濾滅菌後加入已滅菌的上述溶液中。取活化培養基150mL於500mL錐形瓶中，吸取20mLA.f菌的活性菌液加入到活化培養基中，然後置於2832t:的恆溫振蕩器中振蕩培養14天。按同樣方法逐漸減少接種量進行轉移培養，經過反覆轉移培養並過濾，獲得A.f菌的活性菌液(微生物生物量為1015g/L)。2)活化硫酸鹽還原菌(SRB菌)SRB菌活化培養基配方為1.00gNH4C1，2.00gMgS04*7H20，0.10gCaCl2*2H20，0.50gNa2S04，0.50gK2HP04，1.00g酵母膏，4.OOmL乳酸鈉，自來水加至1000mL，調培養液pH值至7.07.5。密封后在0.lMPa蒸汽壓力下滅菌1520min後冷卻至室溫。稱取硫酸亞鐵銨1.2g，抗壞血酸0.4g，在無菌箱(室)內均勻地攤在離紫外線燈30cm處滅菌30min。在無菌操作下，把硫酸亞鐵銨和抗壞血酸分別溶解於事先準備好的40mL無菌水中。按每lOOmL培養基加入1.OmL硫酸亞鐵銨溶液和1.OmL抗壞血酸溶液的量將硫酸亞鐵銨和抗壞血酸加入培養基中。在厭氧條件下接種，接種後培養液的體積佔培養瓶的9598%，3237t:密閉靜置培養4872小時，獲得SRB菌的活性菌液(微生物生物量為1015g/L)。3)富含鐵和硫的反應培養基的配製(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H204.OOg，硫粉2.lOg，黃鐵礦粉3.50g，加自來水至1000mL混合均勻。4)取銫-137微汙染土壤依次通過鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩，篩出較大粒徑土粒後，粒徑小於0.25mm的土粒為減容後待處理汙染土壤。5)在微生物促溶反應器(4)內，按144.93g土/100mLA.f菌活性菌液的量將銫-137微汙染土壤投入，然後按17.0mL/100g土的量將含富含鐵和硫的反應培養基投入微生物促溶反應器(4)，於2535。C通氣攪拌1014天(120r/m)，取樣分析。6)將微生物促溶反應器(4)內沉澱部分的銫-137含量達標土壤回填至挖掘處，上清液部分則通過篩網(6)後再經調節閥門(15)進入多級過濾器(12)^fA.f菌過濾後與SRB菌按1:1(v/v)的比例轉入微生物吸附沉澱反應器(9)。SRB菌來自SRB菌培菌池(8)(微生物生物量達到1015g/L)，進一步於2537。C將溶出的銫-137吸附沉澱下來。7)微生物吸附沉澱反應器(9)經過電動攪拌器(5)的充分攪拌以及隨後的沉澱反應4872小時後，將上清液部分通過多級過濾器(12)，進入回用水貯存池(11)，通過水泵(14)提升入A.f菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用於菌株培養等環節。在多級過濾器(12)後安裝的真空泵(13)可以加快溶液中懸浮物和微生物的過濾速度，提高處理效率。微生物吸附沉澱反應器(9)中的放射性廢物沉澱則通過調節閥門(15)進入後期處理池(10)妥善儲藏，可進一步用作提取銫-137的原料。從微生物促溶反應器(4)—多級過濾器(12)—微生物吸附沉澱反應器(9)—後期處理池(10)，以及從微生物促溶反應器(4)—多級過濾器(12)—微生物吸附沉澱反應器(9)—多級過濾器(12)—回用水貯存池(11)，完全利用各池的高程差，實現自流、節約能源。8)結果分析上述處理土壤經離心和過濾後，測得其中銫-137的去除率為97.81X，植物養分全N、全P和有機質的損失率分別為12.02%、14.29%和9.10%。銫-137微汙染土壤處理前後銫-137和植物養分含量的變化見表1。表1處理前後銫-137微汙染土壤中銫-137和植物養分含量tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage7實施例2:1)活化嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)同實施例1。2)活化硫酸鹽還原菌(SRB菌)同實施例1。3)富含鐵和硫的反應培養基的配製(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H208.20g，硫粉4.65g，黃鐵礦粉4.55g，加自來水至1000mL混合均勻。4)銫-137微汙染土壤篩分減容同實施例1。5)在微生物促溶反應器(4)內，按105.26g土/100mLA.f菌活性菌液的量將銫-137微汙染土壤投入，然後按19.OmL/100g土的量將富含鐵和硫的反應培養基投入微生物促溶反應器(4)，於2535。C通氣攪拌1014天(120r/m)，取樣分析。6))將微生物促溶反應器(4)內沉澱部分的銫-137含量達標土壤回填至挖掘處，上清液部分則通過篩網(6)後再經調節閥門(15)進入多級過濾器(12)^fA.f菌過濾後與SRB菌按1:1(v/v)的比例轉入微生物吸附沉澱反應器(9)。SRB菌來自SRB菌培菌池(8)(微生物生物量達到1015g/L)，進一步於2537。C將溶出的銫-137吸附沉澱下來。7)微生物吸附沉澱反應器(9)經過電動攪拌器(5)的充分攪拌以及隨後的沉澱反應4872小時後，將上清液部分通過多級過濾器(12)，進入回用水貯存池(11)，通過水泵(14)提升入A.f菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用於菌株培養等環節。同實施例1。8)結果分析反應處理後的土壤經離心和過濾後，測得其中銫-137的最終去除率為99.39%，植物養分全N、全P和有機質的損失率分別為11.62%、15.07%和9.67%。銫-137微汙染土壤處理前後銫-137和植物養分含量的變化見表2。表2處理前後銫-137微汙染土壤中銫-137和植物養分含量tableseeoriginaldocumentpage8實施例3:1)活化嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(A.f菌)同實施例1。2)活化硫酸鹽還原菌(SRB菌)同實施例1。3)富含鐵和硫的反應培養基的配製(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H206.80g，硫粉3.45g，黃鐵礦粉3.85g，加自來水至1000mL混合均勻。4)銫-137微汙染土壤篩分減容同實施例1。5)在微生物促溶反應器(4)內，按111.11g土/100mLA.f菌活性菌液的量將銫-137微汙染土壤投入，然後按18.OmL/100g土的量將富含鐵和硫的反應培養基投入微生物促溶反應器(4)，於2535。C通氣攪拌1014天(120r/m)，取樣分析。6)將微生物促溶反應器(4)內沉澱部分的銫-137含量達標土壤回填至挖掘處，上清液部分則通過篩網(6)後再經調節閥門(15)進入多級過濾器(12)^fA.f菌過濾後與SRB菌按1:1(v/v)的比例轉入微生物吸附沉澱反應器(9)。SRB菌來自SRB菌培菌池(8)(微生物生物量達到1015g/L)，進一步於2537。C將溶出的銫-137吸附沉澱下來。7)微生物吸附沉澱反應器(9)經過電動攪拌器(5)的充分攪拌以及隨後的沉澱反應4872小時後，將上清液部分通過多級過濾器(12)，進入回用水貯存池(11)，通過水泵(14)提升入A.f菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用於菌株培養等環節。同實施例1。8)結果分析反應處理後的土壤經離心和過濾後，測得其中銫-137的最終去除率為98.92%，植物養分全N、全P和有機質的損失率分別為11.97%、14.89%和9.22%。銫-137微汙染土壤處理前後銫-137和植物養分含量的變化見表3。表3處理前後銫-137微汙染土壤中銫-137和植物養分含量tableseeoriginaldocumentpage8權利要求一种放射性銫-137染土壤的處理方法，其特徵是使用嗜酸氧化亞鐵硫桿菌AcidithiobacillusferrooxidansA.f.HT-3和硫酸鹽還原菌Sulfatereducingbacteria。2.權利要求1所述的放射性銫-137汙染土壤的處理方法，其特徵是硫酸鹽還原菌為複合功能菌，包括脫硫桿菌Desulfobactersp.CGMCCCB1.168、脫硫弧菌Desulfovibriosp.CGMCCCB1.268、陰溝腸桿菌Enterobactercloacesp.CGMCCCB1.129、脫硫腸狀菌Desulfotomaculumspp.CGMCCCB1.139和芽孢桿菌Bacillussp.CGMCCCB1.149。3.權利要求1所述的放射性銫-137汙染土壤的處理方法，其特徵是採用鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩對放射性銫微汙染土壤進行篩分，粒徑大於0.25mm的土粒為乾淨土粒，粒徑小於0.25mm的土粒為放射性銫汙染土壤；將粒徑小於0.25mm的土粒與嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性菌液混合處理，經過濾後，沉澱為乾淨土壤，濾液轉出，與硫酸鹽還原菌活性菌液混合處理，放射性銫被沉澱下來，經過濾分離，放射性銫回收，水回用。4.權利要求3所述的放射性銫-137汙染土壤的處理方法，其特徵是按100200g土/lOOmL嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性菌液的量將放射性銫汙染土壤投入；然後按15.020.0mL/100g土的量將反應培養基投入，反應培養基的配方為·2.50g·2.50g0.50g0.25g·3.00-1.701.54(NH4)2S04KH2P04MgS047H20CaCl22H20FeS047H20硫粉黃鐵礦粉自來水5.權利要求3微汙染土壤於252537t:下，經26.權利要求1鐵硫桿菌的培養基配方為KC1MgS047H20Ca(N03)24H20CuS045H20KH2P04(NH4)2Fe(S04)26H20自來水·9.00g'5.10g'4.62g加至lOOOrnL。4所述的放射性銫-137汙染土壤的處理方法，其特徵是放射性銫35t:通氣攪拌處理1014天，濾液轉出，與硫酸鹽還原菌活性菌液於'3天吸附沉澱處理。-5所述的放射性銫-137汙染土壤的處理方法，其特徵是嗜酸氧化亞·0.40g0.50g0.10g0.01g0.10g0.40g·990mL嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性菌液的配製為調培養液pH值至2.02.3，在0.IMPa蒸汽壓力下滅菌30min，冷卻；然後將10mL30%FeS04單獨過濾滅菌後加入已滅菌的上述溶液中；接種後，2832t:振搖培養14天，振搖速度120r/min;硫酸鹽還原菌的培養基配方為NH4C11.00gMgS047H202.OOgCaCl22H200.10gNa2S040.50gK2HP040.50g酵母膏1.OOg乳酸鈉4.OOmL自來水加至lOOOmL硫酸鹽還原菌活性菌液的配製為調培養液pH值至7.07.5，密封后在0.IMPa蒸汽壓力下滅菌1520min後冷卻至室溫，稱取硫酸亞鐵銨1.2g，抗壞血酸0.4g，在無菌室內均勻地攤在離紫外線燈30cm處滅菌30min，在無菌操作下，把硫酸亞鐵銨和抗壞血酸分別溶解於40mL無菌水中，按每lOOmL培養液中加入1.OmL硫酸亞鐵銨溶液和1.OmL抗壞血酸溶液，接種後，於3237t:密閉靜置培養4872小時。全文摘要本發明涉及一种放射性銫微汙染土壤的處理方法。該方法包括採用鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩對放射性銫微汙染土壤進行篩分，篩出較粗土粒，然後通過將減容後的放射性銫微汙染土壤與嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性菌液在微生物促溶反應器中混合，以促溶微汙染土壤中的放射性銫到液相；含放射性銫溶液轉移到微生物吸附沉澱反應器，通過調節pH值，利用硫酸鹽還原菌活性菌液將轉移到液相中的放射性銫進一步沉澱下來；處理後的土壤懸液經過濾後水的回用；以及吸附有放射性銫的汙泥的減容等步驟。該方法操作簡便、經濟可行、安全性高，不會對生態環境造成二次汙染，能夠高效、快捷地去除微汙染土壤中的放射性銫。文檔編號C12N1/20GK101745530SQ20081014772公開日2010年6月23日申請日期2008年11月28日優先權日2008年11月28日發明者李娜,董微,袁世斌申請人:中國科學院成都生物研究所