利用剩餘活性汙泥修復多環芳烴汙染土壤的製作方法
2023-12-04 16:19:31 3
專利名稱：利用剩餘活性汙泥修復多環芳烴汙染土壤的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境生物技術領域，涉及一種多環芳烴汙染土壤的生物修復和汙水處 理廠剩餘活性汙泥處置的聯合方法。
背景技術：
多環芳烴是一大類廣泛存在於環境中的難降解持久性有機汙染物的總稱。由於 他們具有「致畸、致癌、致突變」的「三致」效應，從而引起了各國環境保護部門的密切關注。 環境中的多環芳烴主要來源於煤炭和石油等有機物的不完全燃燒，其生成量同燃燒溫度和 工藝等因素密切相關。煉油廠、煤氣廠、煤焦油加工廠和浙青加工廠等煉焦和石油化工行業 的生產過程均會產生大量的多環芳烴，直接造成土壤汙染，或者吸附在煙塵等微小顆粒物 上造成大氣汙染。大氣中的多環芳烴又通過乾濕沉降進入土壤環境，形成大面積的土壤汙 染。土壤由於具有巨大的表面積和豐富的吸附基團，使得多環芳烴在土壤中大量積聚，對生 態環境和人類健康形成了巨大的威脅。目前，大量的研究集中在多環芳烴汙染土壤的修復 方面，並取得了一些進展。多環芳烴汙染土壤的修複方法有很多，可以大致劃分為化學方法，物理方法和生 物學方法等。化學方法主要包括溶劑萃取法、氧化還原法和投加土壤改良劑等；物理方法主 要包括溶液淋洗法、固化穩定法和電動力學法等。生物修複方法常用於汙染土壤修復，可具 體劃分為微生物修復、植物修復和動物修復3種，其中以微生物與植物修復應用最為廣泛。 同物理化學方法相比，生物修復具有對土壤幹擾少、汙染物降解率高、處理成本低等優點。 例如中國專利(申請號200610037639)公開了一種用於修復多環芳烴複合汙染土壤的植 物學方法；中國專利(申請號200610134205)公開了一種用於多環芳烴汙染土壤修復的固 定化降解菌的製備方法。工農業生產和人類日常生活過程中均會產生大量的生物質廢棄物，如秸稈、米糠、 麥麩、甜菜渣、甘蔗渣等。據統計，我國每年僅秸稈這一種生物質的產生量就高達6億噸。然 而這些生物質廢棄物並沒有得到充分的利用，而是被簡單地採用焚燒等方式處理掉，造成 了資源的巨大浪費。生物質廢棄物中含有大量的能源和養分，目前可以通過沼氣發酵的方 式使生物質轉化為沼氣，回收部分能源；而發酵剩餘的殘渣亦可施入農田，使其中的氮磷鉀 等養分回歸土壤。但是如何充分利用生物質廢棄物仍是各國研究人員的研究熱點。如中 國專利(申請號98118918)公開了一種採用農作物秸稈生產高蛋白糖化生物飼料的方法; 中國專利(申請號0181擬89)公開一種採用生物質生產液體燃料的方法。活性汙泥法是汙水處理廠淨化汙水常採用的方法，因其處理效果好、成本低廉，在 汙水處理中發揮著重要的作用。但是該方法也有一定缺陷，例如部分工藝剩餘活性汙泥 產量大、後續處理複雜、容易造成二次汙染等。在採用傳統工藝的汙水處理廠運行過程中， 剩餘活性汙泥通常佔汙水處理總量的0. 5% 1. 0%，汙泥處理所需費用約佔運行費用的 30 % 40 %。並且，目前剩餘活性汙泥的後續處理主要採用填埋法，該法不僅佔用了大量土 地，還造成了剩餘活性汙泥中營養物質的浪費，更易造成二次汙染。尋找更加高效合理的剩
3餘活性汙泥處理方法成為研究人員關注的熱點。例如中國專利(公開號CN 1850582)公 開了一種採用汙水處理廠剩餘活性汙泥通過熱處理-發酵工藝製備氫氣的方法。中國專利 (公開號CN 1868929)公開了一種採用生石灰為原料水解剩餘活性汙泥來製備水解蛋白質 的生產工藝。生物質廢棄物含有大量的有機物和氮磷鉀營養元素，可以提高土壤肥力，改善土 壤理化性質，增加土壤團粒。剩餘活性汙泥是由微生物及其分泌產物和其他物質形成的復 雜的團聚體，含有大量的高活性的微生物，對有機物具有極強的氧化降解能力。採用生物質 廢棄物和剩餘活性汙泥聯合的方式進行土壤修復，既可以回收寶貴的肥料資源，避免了營 養物質和能源的浪費，又可以高效地修復土壤汙染。目前，並沒有文獻報導採用該方法修復 多環芳烴汙染土壤。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用汙水處理廠的剩餘活性汙泥和生物質廢棄物修復 多環芳烴汙染土壤的方法。本發明所述的土壤汙染修複方法如下1、將生物質廢棄物(木屑、花生殼、玉米芯、秸稈、枯草落葉、果皮渣、麥麩、稻糠、 酒糟、甜菜渣、甘蔗渣、中藥渣等)粉碎，大小為0. Icm 3cm。2、將生物質廢棄物、剩餘活性汙泥和多環芳烴汙染土壤按1 10 0.2 5 1 5的乾重比充分混合，使其C/N比為50 150 1 10 (重量比)，補充水分至 30% 70% (重量比)。3、將上述混合物堆積在鋪有隔離層的地面上，靜態堆肥10 20天。期間2-5天 翻料1次，使物料保持混勻狀態，也可以適時強制通風，增強微生物的代謝活性，以加速腐 熟過程。待堆肥達到部分腐熟，即可以用於土壤修復。4、將製備的堆肥按每畝300kg 3000kg的比例撒布在多環芳烴汙染土壤上，深翻 深耕。堆肥中含有大量的微生物和降解酶系，可高效降解土壤中的多環芳烴等汙染物。堆 肥中的微生物可以加速養分循環、增加土壤肥力。本發明技術方案依據環境生物學理論，採用生物質廢棄物和汙水處理廠的剩餘活 性汙泥為原料，合理優化工藝，修復多環芳烴汙染土壤。本發明具有以下優點①合理處置 了生物質廢棄物和剩餘活性汙泥，回收了其中的營養成分，避免了資源浪費；②對土壤中的 多環芳烴具有較高的去除效率；③投資少、成本低，原料來源於工農業生產中的廢棄物。以 下通過具體實施例詳細說明本發明的實施，目的在於幫助讀者更好地理解本發明的精神實 質，但不作為對本發明實施範圍的限定。
實施例將小麥秸稈粉碎至Icm左右，並與剩餘活性汙泥和多環芳烴汙染土壤按照 3:1: 1(乾量比)的比例混合，補充自來水至含水量為60%左右，混勻。將物料堆積在鋪 有隔離層的地面上，靜態堆腐15天。每3天翻料1次，使物料充分混勻，待物料部分腐熟， 得到堆肥。將上述堆肥按每畝1200kg均勻撒布在含有多環芳烴汙染的土壤上。深耕深翻。 處理50天後，表層土壤中各種多環芳烴含量降低39 91 %，如芴的含量從開始的97 μ g/
4kg降低到15 μ g/kg，菲從370 μ g/kg降低到203 μ g/kg，熒蒽從271 μ g/kg降低到119 μ g/ kg,芘從344 μ g/kg降低到156 μ g/kg,等等。
權利要求
1.一種生物修復多環芳烴汙染土壤的方法，其特徵在於，該方法是利用汙水處理廠的 剩餘活性汙泥和生物質廢棄物修復多環芳烴汙染的土壤。
2.權利要求1所述的生物修復多環芳烴汙染土壤的方法，其特徵在於，生物質廢棄物 包括木屑、花生殼、玉米芯、秸稈、枯草落葉、果皮渣、麥麩、稻糠、酒糟、甜菜渣、甘蔗渣、中 藥渣、禽畜糞便。
3.權利要求1所述的生物修復多環芳烴汙染土壤的方法，其特徵在於，該方法包括如 下步驟(1)將生物質廢棄物粉碎，大小為0.Icm 3cm ；(2)將生物質廢棄物、剩餘活性汙泥和多環芳烴汙染土壤按(1 10) (0.2 5) (1 5)的乾重比充分混合，使其C/N按重量比為(50 150) (1 10)，補充水分 按重量比至30% 70% ；(3)將上述混合物堆積在鋪有隔離層的地面上，靜態堆肥10 20天。期間2 5天翻 料1次，使物料保持混勻狀態，也可以適時強制通風，增強微生物的代謝活性，以加速腐熟 過程。待堆肥達到部分腐熟，即可以用於土壤修復。(4)將製備的堆肥按每畝300kg 3000kg的比例撒布在多環芳烴汙染土壤上，深翻深 耕。堆肥中含有大量的微生物和降解酶系，可高效降解土壤中的多環芳烴等汙染物。堆肥 中的微生物可以加速養分循環、增加土壤肥力。
全文摘要
本發明涉及一種多環芳烴汙染土壤的修復和汙水處理剩餘活性汙泥處置的聯合方法，屬於環境生物技術領域。該方法主要是將多環芳烴汙染土壤、剩餘活性汙泥和生物質廢棄物混合堆腐處理，得到部分腐熟的堆肥，再將堆肥施用於多環芳烴汙染土壤進行修復。該方法既能有效處理和處置剩餘活性汙泥，又能修復多環芳烴汙染土壤，而且工藝簡單、成本低。
文檔編號B09C1/00GK102085529SQ20091024133
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者莊國強, 莊緒亮, 王新新, 白志輝, 韓禎 申請人:中國科學院生態環境研究中心