一種利用微生物與電動(dòng)修復(fù)結(jié)合去除土壤中砷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用微生物與電動(dòng)修復(fù)結(jié)合去除土壤中砷的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類生產(chǎn)和生活中重要的自然資源，人類的衣食住行都離不開土壤。隨著冶金、化工、礦業(yè)、電子業(yè)以及鑄造業(yè)的快速發(fā)展，土壤重金屬污染問題日趨嚴(yán)重。土壤重金屬污染致使人類生存環(huán)境質(zhì)量惡化，導(dǎo)致各類污染事件頻發(fā)，嚴(yán)重危害生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和人類的生存健康，土壤重金屬修復(fù)成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。砷作為最具代表的有毒物而且難處理，在人類的歷史上，比其它任何有毒元素或有毒化合物的影響更多。千百年來，人類的工作和生活中伴隨著這種神秘的元素，有數(shù)萬(wàn)人因此死亡，數(shù)百萬(wàn)人因它而患絕癥。因此，需要有一種高效、環(huán)保的技術(shù)使砷得到最大程度的富集或去除。目前，去除砷的方法有化學(xué)浸出、電動(dòng)修復(fù)、生物浸出等。由于化學(xué)浸出易造成二次污染，電動(dòng)修復(fù)不產(chǎn)生二次污染，但是對(duì)一些化合物形態(tài)(比如有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài))溶解度低，生物浸出后的含砷溶液的遷移率低(特別是在致密的、低滲透的土壤中)都達(dá)不到理想的處理效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是針對(duì)目前低滲透的致密土壤中砷去除率低的問題，在微生物和電動(dòng)技術(shù)的聯(lián)合作用下提高砷在低滲透的致密土壤中富集率或去除率的目的。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種利用微生物與電動(dòng)修復(fù)結(jié)合去除土壤中砷的方法，該方法是在采用電動(dòng)修復(fù)方法進(jìn)行土壤中砷污染治理的過程中，將嗜酸硫桿菌引入正在電動(dòng)修復(fù)的土壤中，由于微生物與砷的作用和電動(dòng)修復(fù)過程中靜電力的協(xié)同作用，使土壤中難于單獨(dú)采用電動(dòng)修復(fù)方法去除的砷得到有效去除。
[0006]如上所述的方法，優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟:
[0007]I)微生物培養(yǎng):嗜酸硫桿菌在pH為1.5?3的9K液體培養(yǎng)基中預(yù)先培養(yǎng)；菌濃度達(dá)18?19個(gè)/ml備用；
[0008]2)對(duì)土壤進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，在電動(dòng)修復(fù)區(qū)域距土壤表面30?50cm深處鋪設(shè)防滲層，在土壤表面間隔0.2?0.3m距離設(shè)置寬0.03?0.05米，深0.2?0.5米，長(zhǎng)0.3?I米的槽作為電極槽，相鄰兩個(gè)槽內(nèi)分別插入陰陽(yáng)兩級(jí)電極，陽(yáng)極槽中加入0.005?0.05M HNO3溶液使陽(yáng)極槽中的pH為1.5?2.5，陰極槽中加入0.01?0.5M HNO3溶液使陰極槽內(nèi)pH為0.3?2，電動(dòng)修復(fù)的電流密度在0.5?2mA/cm2，通電20?30天；通電過程中保持陰、陽(yáng)兩極槽中的PH值和溶液量穩(wěn)定；
[0009]3)在上述通電的第5?10天和第15?20天，在陽(yáng)極槽內(nèi)接種嗜酸硫桿菌，每次投加0.3?0.7L菌液，接種菌液濃度為18?19個(gè)/ml，調(diào)整pH值到初始值；土壤中的砷在嗜酸硫桿菌和電動(dòng)力的作用下，從土壤中分離，遷移到陰極，在陰極液中回收。
[0010]如上所述的方法，優(yōu)選地，所述嗜酸硫桿菌為嗜酸氧化硫硫桿菌和/或嗜酸氧化亞鐵硫桿菌。
[0011]如上所述的方法，優(yōu)選地，所述土壤中砷含量為100?200mg/kg，土壤的滲透性在200 ?600mm/h 之間。
[0012]如上所述的方法，優(yōu)選地，該方法包括如下步驟:
[0013]I)微生物培養(yǎng):嗜酸氧化亞鐵硫桿菌在pH為1.5?3的9K液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)；菌濃度達(dá)18?19個(gè)/ml時(shí)備用；
[0014]2)對(duì)土壤進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，在電動(dòng)修復(fù)區(qū)域距土壤表面30?50cm深處鋪設(shè)防滲層，在土壤表面間隔0.2?0.3m距離設(shè)置寬0.03?0.05米，深0.2?0.5米，長(zhǎng)0.3?I米的槽作為電極槽，相鄰兩個(gè)槽內(nèi)分別插入陰陽(yáng)兩級(jí)電極，陽(yáng)極槽中加入0.05M HNO3溶液使陽(yáng)極槽中pH為1.5?2.5，陰極槽中加入0.2M HNO3溶液使陰極槽中pH為0.3?2，電動(dòng)修復(fù)的電流密度在ImA/cm2，通電25天；通電過程中保持陰、陽(yáng)兩極槽中的pH值和溶液量穩(wěn)定;
[0015]3)在上述通電的第5天和第15天，在陽(yáng)極槽中接種嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，每次投加0.3?0.7L菌液，接種菌液濃度為18?19個(gè)/ml ;土壤中的砷在嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和電動(dòng)力的作用下，從土壤中分離，遷移到陰極，在陰極液中回收。
[0016]本發(fā)明主要利用微生物嗜酸硫桿菌的氧化還原態(tài)硫和亞鐵離子的能力，能在土壤中氧化還原態(tài)硫生成硫酸、氧化亞鐵離子生成鐵離子，從而在土壤中形成溶解砷所需的酸性環(huán)境和氧化環(huán)境，溶解出來的砷溶液在電動(dòng)力學(xué)(主要是電遷移和電滲析)的作用下能從低滲透的、致密的土壤中遷移出來。通過優(yōu)化后的工藝條件，能綠色而高效的將砷從土壤中去除。結(jié)合微生物與重金屬作用和電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的微生物電動(dòng)聯(lián)合技術(shù)在致密的、低滲透的土壤中具有高遷移率，達(dá)到對(duì)砷的高效富集或去除。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于以下幾個(gè)方面:
[0018]( I)本發(fā)明所用的微生物是常規(guī)微生物，容易獲取。
[0019](3)微生物對(duì)砷的溶解而不對(duì)土壤造成二次污染。
[0020](4)電動(dòng)力能及時(shí)有效地將微生物及其所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)注入到土壤。
[0021](5)溶解態(tài)的砷在電動(dòng)力的強(qiáng)化作用下能更好從土壤中遷移出來。
[0022](6)該聯(lián)合技術(shù)能夠彌補(bǔ)微生物溶解出的砷溶液在低滲透、致密土壤中的遷移動(dòng)力不足的問題，又能夠彌補(bǔ)電動(dòng)修復(fù)對(duì)砷的溶解效率不高的問題，實(shí)現(xiàn)處理效率的最大化。
[0023](7)該方法操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，實(shí)施過程中不產(chǎn)生新的污染。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明采用電動(dòng)修復(fù)方法進(jìn)行土壤中砷污染治理的過程中，將微生物引入正在修復(fù)的土壤中，由于微生物與砷的作用和電動(dòng)修復(fù)過程中靜電力的協(xié)同作用，使土壤中難于單獨(dú)采用電動(dòng)修復(fù)方法去除的砷得到有效去除。其主要利用嗜酸硫桿菌的氧化還原態(tài)硫和亞鐵離子的能力，從而為土壤溶解重金屬砷提供一個(gè)酸性環(huán)境和氧化環(huán)境，金屬溶出后在電動(dòng)力學(xué)的作用下遷移，從而達(dá)到富集或去除重金屬砷的目的。
[0025]以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026]實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)室模擬土壤的生物電動(dòng)修復(fù)除砷
[0027]( I)采用的微生物為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，該微生物從美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)生物品收藏中心購(gòu)買，保藏編號(hào)ATCC23270。
[0028](2)將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌接種于常規(guī)9K的培養(yǎng)基(pH=l.7)預(yù)先培養(yǎng)，得到含有菌濃度為18?19個(gè)/mL的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的微生物溶液；
[0029](3)將預(yù)先培養(yǎng)好嗜酸氧化亞鐵硫桿菌取10% (約16?17個(gè)/ml)接種到的裝有9K液體培養(yǎng)基的中，在30°C下繼續(xù)培