本發(fā)明屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以餐廚垃圾有機(jī)酸發(fā)酵液為修復(fù)劑去除土壤中重金屬的方法

背景技術(shù)：

隨著中國工業(yè)化步伐的加快，工業(yè)排放和廠址搬遷所引起的“毒地”現(xiàn)象越來越凸出，引起了國家和社會的普遍關(guān)注。目前重金屬污染土壤的修復(fù)主要采用物理化學(xué)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。根據(jù)其作用過程和機(jī)理，物理化學(xué)技術(shù)主要包括化學(xué)固化、土壤淋洗和電動修復(fù)，植物修復(fù)技術(shù)包括植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和植物提取。植物修復(fù)方法的處理費(fèi)用低，但是處理周期長，富集重金屬的生物體(細(xì)菌或植物)需進(jìn)一步的處理，不能進(jìn)入食物鏈。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括早期的換土法、客土法，以及電動力學(xué)修復(fù)、熱修復(fù)、氣相抽取技術(shù)和淋洗法，其處理相對徹底，但藥劑成本高，能耗大，設(shè)備相對復(fù)雜。

有機(jī)酸是一種高效無二次污染的土壤修復(fù)劑，長期以來受到廣泛關(guān)注。一方面有機(jī)酸具有弱酸性，也是天然螯合劑，可把重金屬從土壤中轉(zhuǎn)移出來。另一方面，部分有機(jī)酸的具有氧化還原性，可改變重金屬的存在形態(tài)，降低其生態(tài)毒性。再加上有機(jī)酸來源廣泛，在環(huán)境中能快速降解，是一種具有前景的土壤修復(fù)劑。然而，目前的研究和應(yīng)用主要針對純凈有機(jī)酸物質(zhì)，如專利申請?zhí)枮镃N 201410567612的專利利用的有機(jī)酸為檸檬酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、胡敏酸和富里酸中的任一種或多種。此類有機(jī)酸修復(fù)劑的配制成本過高，且成分單一，不能廣泛適用于各類土壤，從而限制了其推廣應(yīng)用。

厭氧發(fā)酵是目前我國處理餐廚垃圾的主流技術(shù)，是由兼性菌及專性厭氧菌有效利用垃圾中的有機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生二氧化碳和甲烷氣體的過程。申請?zhí)枮镃N 201510746163與申請?zhí)枮镃N 201410073745的專利發(fā)現(xiàn)餐廚垃圾有機(jī)發(fā)酵液中包括乳酸、草酸、檸檬酸、葡萄糖酸、氨基酸、乙酸、丙酸、(異)丁酸、(異)戊酸等低分子有機(jī)酸和大量無機(jī)鹽成分，通過一定的強(qiáng)化手段可以大大提高其中的有機(jī)酸濃度。研究表明，此類揮發(fā)性有機(jī)酸的濃度可高于2000mg/L，如果添加特殊菌種進(jìn)行發(fā)酵，甚至可達(dá)到4500mg/L。合理利用和回收其中的有機(jī)物資源，對有機(jī)發(fā)酵液進(jìn)行深度資源化是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了尋求一種低成本的土壤重金屬修復(fù)劑和解決餐廚垃圾發(fā)酵液的資源化問題，本發(fā)明旨提供一種以餐廚垃圾有機(jī)酸發(fā)酵液為修復(fù)土壤中重金屬污染的方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種以餐廚垃圾有機(jī)酸發(fā)酵液為修復(fù)劑去除土壤中重金屬的方法，其步驟如下：

(1)餐廚垃圾剔除其中的骨頭等硬物及塑料袋、筷子等雜物后，與自來水按重量1:1-1:3混合并用電攪拌機(jī)攪碎，得到餐廚垃圾漿液；

(2)將所得餐廚垃圾漿液裝入?yún)捬醢l(fā)酵罐中，于15-35℃下恒溫培養(yǎng)5-10天后取出，在3000-4000r/min下離心10-20min,取上清液過濾得到發(fā)酵液儲備液，置入4℃冰箱中保存待用；

(3)根據(jù)不同固液比，取重金屬污染土壤與第(2)步中得到的發(fā)酵液儲備液進(jìn)行混合振蕩；其中，有機(jī)酸發(fā)酵液與重金屬土壤的固液比為1:5-1:50，混合時間為6-24h。

步驟(1)中，所述餐廚垃圾可來自于菜場、食堂，為不含大塊骨頭、筷子等固體物質(zhì)的低油脂性濕廚余垃圾。

步驟(2)中，有機(jī)酸發(fā)酵液不含懸浮物和固體顆粒的混合黃色液體。

步驟(2)中，所述的有機(jī)酸發(fā)酵液的總揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)濃度大于500mg/L,pH小于3.5。

步驟(3)中，所述的重金屬污染土壤包括鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鋅(Zn)。

步驟(3)中，混合液置于BS-S空氣浴恒溫振蕩器中，控制溫度為25℃，以150r/min的速度振蕩。

所述的重金屬污染土壤的濕度小于5％，粒度小于100目。

步驟(3)所制備的混合液6-24小時后取樣，在離心機(jī)中以3000-4000r/min下離心10-20min，上清液過0.45μm濾膜，采用HNO₃/HClO₄體系消解4-8小時后，利用ICP-OES測定上清液中重金屬的濃度。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明中所用的發(fā)酵液成分復(fù)雜，含有大量羥基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)等官能團(tuán)，對大部分重金屬都有一定的去除效果。

2、本發(fā)明所用的重金屬修復(fù)劑廉價易得，且適合大規(guī)模生產(chǎn)。有機(jī)酸具有良好的生物降解性，不會對土壤產(chǎn)生二次污染。

附圖說明

圖1餐廚垃圾發(fā)酵過程中的pH與揮發(fā)性有機(jī)酸濃度變化

圖2不同發(fā)酵時期的發(fā)酵液對土壤中重金屬的去除效果

圖3不同固液比對土壤中重金屬的去除效果

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

取上海市某學(xué)校食堂壓榨后的餐廚垃圾，剔除骨頭等硬物及塑料袋、筷子等雜物后，稱取200g與自來水按重量1:1混合并用電攪拌機(jī)攪碎，得到餐廚垃圾漿液并倒入500mL血清瓶中，血清瓶塞連接注射針頭成微氧環(huán)境。分別設(shè)置發(fā)酵1d,2d,3d,4d,5d,7d,9d共7個發(fā)酵組，每組設(shè)置3個平行樣。將血清瓶置于恒溫培養(yǎng)箱中，控制溫度為25℃。當(dāng)達(dá)到發(fā)酵時間后，取出發(fā)酵瓶，，一共得到7組發(fā)酵液。在發(fā)酵期間，用氣象色譜GC測定發(fā)酵液的揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)濃度，用pH計測定發(fā)酵液的pH變化。如圖1所示，餐廚垃圾發(fā)酵過程中，pH明顯減低，在第9天已經(jīng)接近3.2。同時，發(fā)酵過程中產(chǎn)生了大量的揮發(fā)性有機(jī)酸。

取不同發(fā)酵時期的發(fā)酵液200mL與重金屬污染土壤10g混合，混合液置于BS-S空氣浴恒溫振蕩器中，控制溫度為25℃，以150r/min的速度振蕩。每隔一定的時間取混合液，后，用濃硝酸/高氯酸體系消解2小時，采用ICP-OES測定重金屬的濃度。如圖2所示，由于發(fā)酵液的酸性很強(qiáng)，重金屬被浸出的速率很快，在6h～24h內(nèi)浸出量很大。對Cd、Cu、Zn的去除效果明顯，對鉛的去除量較小，但也有一定的效果。

實(shí)施例2

選用發(fā)酵5d的發(fā)酵液，按1:5,1:10,1:20,1:50，1:100的固液比與土壤混合，混合液置于BS-S空氣浴恒溫振蕩器中，控制溫度為25℃，以150r/min的速度振蕩。每隔一定的時間取混合液，后，用濃硝酸/高氯酸體系消解2小時，采用ICP-OES測定重金屬的濃度。如圖3所示，1:20～1:50的固液比可基本滿足要求，在6h～12h內(nèi)Cd、Cu、Zn重金屬的去除率可達(dá)到70％以上，對鉛的去除率也可達(dá)到20％以上。