專利名稱：一種污染底泥修復(fù)劑及制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種污染底泥修復(fù)劑及制備和使用方法，涉及一種用于強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解的修復(fù)劑及制備和使用方法。屬于底泥污染修復(fù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多環(huán)芳烴(PAHs)是指具有兩個或者多個稠環(huán)芳香環(huán)的一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱， 主要來源于化學(xué)工業(yè)、火力電力工業(yè)、石油工業(yè)、交通運輸、垃圾和秸稈焚燒以及污灌和污泥農(nóng)用等，屬于持久性有機(jī)污染物。多環(huán)芳烴具有強(qiáng)烈的生物毒性、生物累積性和半揮發(fā)性，目前已知的致癌性多環(huán)芳烴及其衍生物超過400種。多環(huán)芳烴可以通過各種渠道轉(zhuǎn)移到水體環(huán)境中，進(jìn)而通過物理、化學(xué)等遷移作用由液相轉(zhuǎn)入固相，即從水中轉(zhuǎn)移到底泥中。 底泥中多環(huán)芳烴等在一定環(huán)境條件下也會通過物理、化學(xué)和生物過程釋放到水中，對水體造成二次污染，所以底泥既是污染物的匯，也是潛在的污染源。由于掩蔽、覆蓋等原位修復(fù)技術(shù)會增加底泥的量，減小水體環(huán)境的庫容，并不適用于河流、湖泊和港口，因此目前對污染底泥的處理最常用的方法還是疏浚異位處理。然而，疏浚異位處理也存在一定的風(fēng)險，當(dāng)疏浚污染底泥處置失當(dāng)時，可能對周圍環(huán)境的地表水和地下水帶來二次污染，如PAHs等難降解有機(jī)物也可以隨食物鏈的不斷遷移、轉(zhuǎn)化和富集，最終通過消化道進(jìn)入人體，進(jìn)而威脅著人類的健康。因此，有必要對污染的疏浚底泥采取一定的修復(fù)措施，即異位修復(fù)。目前污染底泥的異位修復(fù)方法主要包括淋溶法、化學(xué)氧化法和氧化強(qiáng)化生物修復(fù)法。淋溶法是指利用各種化學(xué)和生物-化學(xué)復(fù)合淋洗藥劑淋洗污染底泥，淋洗劑能夠螯合、絡(luò)合或者淋溶底泥中污染物。該方法修復(fù)成本較高，修復(fù)難度高，還需要處置攜帶污染物的淋洗液，且存在化學(xué)藥劑帶來二次污染的風(fēng)險?；瘜W(xué)氧化法是指利用各種氧化劑，如高錳酸鹽、雙氧水等，氧化底泥中的污染物，達(dá)到去除污染物的目的，該方法存在二次污染風(fēng)險，操作繁瑣，實施難度較高。氧化強(qiáng)化生物修復(fù)法是指在強(qiáng)化通風(fēng)的條件下，促進(jìn)外源菌種或者土著微生物的繁殖代謝，進(jìn)而促進(jìn)底泥中多環(huán)芳烴的降解。該方法由于需要布設(shè)通風(fēng)管道和長時間強(qiáng)化充氧，能耗大，成本高，因此難以得到大規(guī)模實施。因此開發(fā)成本低廉、操作簡便、適合于工程應(yīng)用的多環(huán)芳烴污染底泥處理技術(shù)，對防止疏浚底泥二次污染，改善河流水質(zhì)和恢復(fù)水體功能多樣性，保護(hù)環(huán)境生態(tài)和人體健康， 有著重大的科研和實用意義。特別是利用工農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的廢物對多環(huán)芳烴污染底泥進(jìn)行修復(fù)，不僅一定程度上達(dá)到消納工農(nóng)業(yè)廢物，更重要的是可以大幅度減少處理成本、顯著提高處理工藝的經(jīng)濟(jì)性和實用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解的污染底泥修復(fù)劑， 本發(fā)明的另外一個目的是公開其制備和使用方法。該方法對多環(huán)芳烴污染底泥修復(fù)效果良好，具有處理成本低廉，操作簡單，適合于大規(guī)模處置等優(yōu)點。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明根據(jù)礦化垃圾中含有的大量的微生物，特別是具有降解特性的厭氧微生物和兼性厭氧微生物，以及蘑菇渣中含有大量的殘余營養(yǎng)物如糖類、有機(jī)酸類、生物活性物質(zhì)和酶類等，可以為礦化垃圾中的降解性微生物提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)， 提高礦化垃圾微生物的繁殖能力和代謝活性，進(jìn)而強(qiáng)化底泥中多環(huán)芳烴的降解。本發(fā)明的礦化垃圾是指填埋場中經(jīng)若干年降解后，基本上達(dá)到了穩(wěn)定化狀態(tài)的生活垃圾。其特性為有機(jī)質(zhì)含量較高，含有優(yōu)良的生物種群和較高的細(xì)菌總數(shù)。而且礦化垃圾中還生存有數(shù)量龐大、種類繁多的微生物，由于其特殊的形成歷程，該類微生物尤以多階段降解性微生物為主。蘑菇生產(chǎn)是世界上最大的固相發(fā)酵產(chǎn)業(yè)，而蘑菇渣是指栽培蘑菇以后剩下的固體廢物。由于蘑菇渣中含有大量的殘余營養(yǎng)物如糖類、有機(jī)酸類、生物活性物質(zhì)和酶類等，可以為微生物的生長提供各種營養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明修復(fù)劑的制備及利用修復(fù)劑強(qiáng)化污染底泥多環(huán)芳烴降解的方法包括如下步驟1.礦化垃圾經(jīng)初篩去除雜物，再過1 5mm篩，得到礦化垃圾篩下物，含水率為 13% 22%。2.將礦化垃圾篩下物和切碎通過IOmm篩的蘑菇渣按2 1 5 1質(zhì)量比混合均勻，并加入為混合物質(zhì)量25%的無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S，調(diào)節(jié)含水率為45% 55%，培養(yǎng) 3 7天，得到修復(fù)劑。疏浚底泥脫水后含水率為 32%，將修復(fù)劑與脫水后底泥以 1 5 1 10質(zhì)量比混合均勻。3.將底泥與修復(fù)劑的混合物置于環(huán)境中進(jìn)行自然堆置，堆放成堆高約為1. 2m的條垛式堆體，無需強(qiáng)制通風(fēng)，保持堆體的含水率為30% 32%。與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和效果1.由于本發(fā)明的污染底泥修復(fù)劑使用原料為礦化垃圾和蘑菇渣，來源廣泛，容易獲得且為廢物再利用，因此，污染底泥修復(fù)劑價格低廉；2.由于本發(fā)明的修復(fù)方法不需要進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，在微氧或缺氧的條件下對底泥中多環(huán)芳烴進(jìn)行強(qiáng)化降解，因此，處理費用低，操作方便，適合于大規(guī)模處理疏浚污染底泥；3.本方法對多環(huán)芳烴含量為10 100mg/kg的污染底泥，去除率可達(dá)55% 90%，修復(fù)效果良好。4.本發(fā)明利用污染底泥修復(fù)劑強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解，既無二次污染風(fēng)險，又能提高底泥的肥力，有利于污染底泥修復(fù)后的再利用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1對取自A河段污染底泥進(jìn)行簡易脫水，其的基本性質(zhì)如表1所示
表IA河段污染底泥基本性質(zhì)項目含水率pH密度揮發(fā)性物質(zhì)菲恩、數(shù)值27.3%8.101.9 g/cm34.4 %32.1 mg/kg27.5 mg/kg1.污染底泥修復(fù)劑的制備取填埋時長為10年的礦化垃圾，經(jīng)過初篩去除雜物，再過Imm篩，得到粒徑小于 Imm的礦化垃圾篩下物，其含水率為17.7%。將栽培蘑菇后采摘掉蘑菇剩下的固體廢物蘑菇渣切碎通過IOmm篩，得到粒徑為小于IOmm蘑菇渣。將礦化垃圾篩下物和蘑菇渣以2 1 的質(zhì)量比混合均勻，并添加混合物質(zhì)量25%的無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S，調(diào)節(jié)含水率為47%，培養(yǎng)3天，得到污染底泥修復(fù)劑。上述無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S配制=IlgNH4Cl,8g KH2PO4 ·2Η20，3· 21g K2SO4,1. 9g MgSO4,
0.0616g ZnSO4 · 7H20，0. 0551g CuSO4 · 5H20，0. 395g H3BO3，用蒸餾水溶解并定容于 1L，其中各試劑均為分析純。2.強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解的方法按脫水后污染底泥重量的20%將上面制得的污染底泥修復(fù)劑加入脫水污染底泥， 攪拌均勻。將污染底泥和污染底泥修復(fù)劑的混合物，于環(huán)境中進(jìn)行自然堆置，堆放成堆高為
1.2m的條垛狀堆體，無需強(qiáng)制通風(fēng)，保持堆體的含水率為32 %。經(jīng)過60天自然堆置后，測定添加修復(fù)劑與未添加修復(fù)劑中污染底泥的脫氫酶活性(DHA)、多酚氧化酶活性(PPO)以及菲和蒽的降解率。添加20%修復(fù)劑使污染底泥中脫氫酶活性(DHA)提高41倍，多酚氧化酶為未添加修復(fù)劑的1. 2倍，即修復(fù)劑的加入提高了堆體中污染底泥的微生物活性。添加20%修復(fù)劑使60天內(nèi)底泥中的菲的降解速率為未添加修復(fù)劑的4. 3倍，達(dá)到73. 1%。未添加修復(fù)劑底泥的蒽在60天內(nèi)只降解了 5. 7%，而添加20%修復(fù)劑使底泥中蒽降解了 84. 4%，即修復(fù)劑的加入大幅度提高污染底泥中菲和蒽的降解。其中脫氫酶活性采用TTC (2，3，5-氯化三苯基四氮唑)法進(jìn)行測定，多酚氧化酶活性采用沒食子素比色法測定，菲和蒽的濃度采用微波萃取-高效液相色譜法進(jìn)行檢測。實施例2 對取自B河段污染底泥進(jìn)行簡易脫水后，其的基本性質(zhì)如表2所示表2B河段污染底泥基本性質(zhì)
項目含水率pH密度揮發(fā)性物質(zhì)菲恩、數(shù)值26.4 %8.421.9 g/cm33.1 % 42.6 mg/kg33.7mg/kg1.污染底泥修復(fù)劑的制備取填埋時間為13年的礦化垃圾，經(jīng)過初篩去除雜物，再過5mm篩，得到粒徑小于 5mm的含水率為16. 3%的礦化垃圾篩下物。將栽培蘑菇后采摘掉蘑菇剩下的固體廢物蘑菇渣切碎通過IOmm篩，得到粒徑為小于IOmm蘑菇渣。將礦化垃圾篩下物和蘑菇渣以4 1 質(zhì)量比混合均勻，并加入混合物質(zhì)量25 %的無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S，調(diào)節(jié)含水率為45 %，培養(yǎng)5 天，得到污染底泥修復(fù)劑。其中無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S的配制與實施例1相同。2.強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解的方法
按污染底泥重量的15%加入上面得到的污染底泥修復(fù)劑，攪拌均勻。將污染底泥和污染底泥修復(fù)劑的混合物，于環(huán)境中進(jìn)行自然堆置，堆放成堆高為1. 2m的條垛狀堆體， 過程中無需強(qiáng)制通風(fēng)，保持堆體的含水率為30%。經(jīng)過60天自然堆置后，測定添加修復(fù)劑與未添加修復(fù)劑中污染底泥的脫氫酶活性(DHA)、多酚氧化酶活性(PPO)以及菲和蒽的降解率。其中底泥中脫氫酶活性(DHA)、多酚氧化酶活性(PPO)以及菲和蒽的降解率的分析方法與實施例1相同。添加15%修復(fù)劑使堆體中污染底泥的脫氫酶活性(DHA)提高33倍，多酚氧化酶為未添加修復(fù)劑的1. 1倍，即修復(fù)劑的加入提高了堆體的微生物活性。添加15%修復(fù)劑使60 天內(nèi)底泥中的菲的降解速率為未添加修復(fù)劑的3. 6倍，達(dá)到61. 2%。未添加修復(fù)劑底泥的蒽在60天內(nèi)只降解了 6. 9%，而添加15%修復(fù)劑使底泥中蒽降解了 64. 8%，即修復(fù)劑的加入強(qiáng)化污染底泥中菲和蒽的降解。
權(quán)利要求
1.一種污染底泥修復(fù)劑，其特征在于，由2 5份質(zhì)量的礦化垃圾和1份質(zhì)量的蘑菇渣混合均勻組成的混合物，再加入混合物重量的25 %的無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S，并調(diào)節(jié)含水率為 45% 55%，培養(yǎng)3 7天得到含有大量降解多環(huán)芳烴的微生物的污染底泥修復(fù)劑；上述礦化垃圾為過1 5mm篩的礦化垃圾篩下物；上述蘑菇渣為栽培蘑菇后采摘掉蘑菇剩下的固體廢物，其粒徑小于IOmm ；所述的無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S 為llg NH4Cl,8g KH2PO4 · 2Η20，3· 21g K2SO4,1. 9g MgSO4, 0. 0616g ZnSO4 · 7H20，0. 0551g CuSO4 · 5H20，0. 395g H3BO3，用蒸餾水溶解并定容于 IL0
2.一種污染底泥修復(fù)劑的制備方法，其特征在于，先將礦化垃圾去除雜物后過1 5mm 篩，得到含水率為13% 22%的礦化垃圾篩下物，將蘑菇渣切碎并過IOmm篩，得到粒徑小于IOmm的蘑菇渣，然后稱取礦化垃圾篩下物蘑菇渣=2 5 1質(zhì)量比，混合均勻，加入無機(jī)鹽營養(yǎng)液匪S，其加入量為混合物重量的25%，調(diào)節(jié)含水率為45% 55%，培養(yǎng)3 7 天，制成污染底泥修復(fù)劑。
3.一種污染底泥修復(fù)劑的使用方法，其特征在于，將污染底泥修復(fù)劑加入污染底泥中， 其加入量按照污染底泥修復(fù)劑污染底泥=1 5 10質(zhì)量比進(jìn)行，混合均勻，再進(jìn)行自然堆置，并保持堆體的含水率為30% 32%，經(jīng)過60 80天，經(jīng)檢測污染底泥中的多環(huán)芳烴去除率可達(dá)55% 90% ；所述的污染底泥為脫水后含水率為26% 32%、多環(huán)芳烴濃度為10 100mg/kg的污染底泥，其中多環(huán)芳烴為菲、蒽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種污染底泥修復(fù)劑的使用方法，其特征在于，所述的自然堆置為無需強(qiáng)制通風(fēng)，堆放成堆高約為1. 2m的條垛式堆體。
全文摘要
一種污染底泥修復(fù)劑及制備和使用方法，涉及一種用于強(qiáng)化污染底泥中多環(huán)芳烴降解的修復(fù)劑及處理方法。先將礦化垃圾過1～5mm篩，得到的礦化垃圾篩下物，然后將蘑菇渣切碎并過10mm篩，稱取礦化垃圾篩下物∶蘑菇渣＝2∶1～5∶1質(zhì)量比，混合均勻，加入無機(jī)鹽營養(yǎng)液NMS，加入量為混合物質(zhì)量的25％，并調(diào)節(jié)含水率為45％～55％，培養(yǎng)3～7天，制成污染底泥修復(fù)劑。稱取污染底泥修復(fù)劑脫水后的多環(huán)芳烴濃度為10～100mg/kg的污染底泥＝1∶5～1∶10質(zhì)量比，混合均勻，進(jìn)行自然堆置，保持堆體的含水率為30％～32％，經(jīng)檢測多環(huán)芳烴去除率可達(dá)55％～90％。本發(fā)明的修復(fù)劑原料來源廣泛，成本低廉，制備費用低，操作方便，污染底泥修復(fù)效果好，底泥的肥力高，適合于大規(guī)模處理多環(huán)芳烴污染底泥。
文檔編號C02F11/04GK102161558SQ20111005195
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者李慧, 蘇良湖, 趙由才, 鄧穗, 黃仁華 申請人:同濟(jì)大學(xué)