一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法，該方法以污泥為主要菌種來源，以高濃度有機廢水為營養(yǎng)液，輔以適量的添加劑，并經(jīng)過特殊的生化培養(yǎng)后，即能制備出相應的快速修復Cr(VI)污染場地修復菌群。該修復菌群可快速有效的對場地含Cr(VI)土壤進行修復。
【專利說明】一種利用污泥制備Cr (VI)污染場地修復菌群的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法，往厭氧污泥中添加適量的添加劑，并經(jīng)過特殊的生化培養(yǎng)后，即能制備出相應的快速修復Cr(VI)污染場地修復菌群種。本發(fā)明屬于環(huán)境保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鉻及其化合物是冶金、金屬加工、電鍍、制革、油漆、顏料等行業(yè)常用的基本原料，在上述行業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含Cr(VI)廢氣、廢水和廢渣，導致嚴重的環(huán)境污染問題。
[0003]而另一方面，如何進行含Cr (VI) 土壤的修復一直是環(huán)保界的難題。處置方法雖然眾多，但大多數(shù)存在各種各樣的問題。微生物處理法是一種廉價的Cr(VI)污染場地修復方法，但是相關修復菌種的培養(yǎng)成本較高，且一般難以適應周邊環(huán)境。專利號201010176068.7及200910043841.X均介紹了利用特殊菌種還原Cr(VI)的方法，但是上述兩種菌種純培養(yǎng)的成本過高；且菌種在實際使用過程中難以成為場地的優(yōu)勢菌種，導致處理效率低，一般需要4天以上處理時間； 同時將新菌種引入環(huán)境中也有生化污染的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法，通過一定的生化培養(yǎng)工藝，將污泥中的可直接或間接對Cr(VI)進行還原的菌群成為優(yōu)勢菌群，可用于Cr(VI)污染場地修復。由于該工藝所用原料均為廢物，因此成本大大降低。同時該菌種為自然界本身存在的菌種，不會導致生化污染，且該種群菌種成分復雜，對環(huán)境變化有較強的耐受力，可大大提高處理效率。
[0005]本制備方法分為啟動階段、馴化階段及連續(xù)培養(yǎng)階段，各階段流程圖如圖1所示，具體操作步驟如下:
菌群培養(yǎng)流程圖如圖1所示，具體培養(yǎng)分為啟動階段、馴化階段及連續(xù)培養(yǎng)階段，步驟如下:
(1)啟動階段，將消化污泥、兼氧池污泥及高濃度有機廢水以1:(0.2~0.5):(10-15)比例混合，同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)，使上述三者在混合液中的濃度分別為:200 mg/L (硫酸鹽)、10 mg/L (Cr(VI))及5mg/L (Fe(III))。將上述混合液放入消化反應器中，不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放。將混合液在消化反應器中反應2~3天后，將反應器中1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池；排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；
(2)馴化階段，將步驟(1)中的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:(10-15)比例混合同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)，使上述三者在新鮮混合液中的濃度分別為:300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr(VI))及10mg/L (Fe(III))。將新鮮混合液打入反應器中，補足之前排放的混合液，進入2~3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池。排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；
(3)重復步驟(2)，同時每一反應周期不斷提高新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)的濃度，提高程度為該反應周期比前反應周期的濃度分別提高300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr(VI))及 10mg/L (Fe(III))0 當新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及 Fe(III)的濃度分別提高至3000 mg/L、200 mg/L及100 mg/L時,不再增加相應的濃度。繼續(xù)循環(huán)操作4~8個反應周期后，馴化階段結(jié)束，進入連續(xù)培養(yǎng)周期；
(4)連續(xù)培養(yǎng)階段措施為，以2~3天為一個反應周期，每一反應周期開始階段將上一周期排出的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:(10-15)比例混合，再將新鮮混合液打入消化反應器中，補足上一反應周期所排放的混合液，進入2~3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池。排放的混合液在沉淀池中靜止10-30分鐘后，將沉淀污泥排出后的消化液用于含Cr(VI)污染場地的修復，沉淀污泥用于下一周期的反應；
(5)每隔2~3個反應周期在新鮮混合液中加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)，使該反應周期新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)的濃度分別達到3000 mg/L,200 mg/L 及 100 mg/L ；
(6)所培養(yǎng)的消化液與含Cr(VI)土壤以1:10混合，經(jīng)過I天時間即可將土壤修復完畢，修復后土壤Cr(VI)浸出濃度低于《鉻渣污染治理環(huán)境技術規(guī)范》(HJ/T301-2007)中0.5mg/L的排放標準。
[0006]相比其它微生物修 復方法，本方法有如下優(yōu)勢:
1.利用污泥及有機廢水進行菌群的培養(yǎng)，即有效的對廢物進行了利用，也節(jié)約了成本，有著極高的環(huán)境及經(jīng)濟效益；
2.所培養(yǎng)的菌種種群成分復雜，對自然界耐受力強，在場地修復過程中容易形成優(yōu)勢菌種，從而可以加快處理效率；同時過程中菌群產(chǎn)生了大量含S2_&Fe(II)的代謝物，這部分物質(zhì)也可迅速的將Cr (VI)還原；
3.所培養(yǎng)菌群為自然界固有微生物菌群，因此不會造成生物二次污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為馴化周期流程示意圖。
[0008]具體實施實例如下:
實例1:
菌群培養(yǎng)流程圖如圖1所示，具體培養(yǎng)分為啟動階段、馴化階段及連續(xù)培養(yǎng)階段，步驟如下:
(I)啟動階段，將消化污泥、兼氧池污泥及高濃度有機廢水以1:0.2:10比例混合，同時加入一定量的硫酸鹽、Cr (VI)及Fe(III)，使上述三者在混合液中的濃度分別為:200 mg/L(硫酸鹽)、10 mg/L (Cr(VI))及5mg/L (Fe(III))。將上述混合液放入消化反應器中，不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放。將混合液在消化反應器中反應3天后，將反應器中2/3的消化液排出送入沉淀池；排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；(2)馴化階段，將步驟(1)中的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:10比例混合同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)，使上述三者在新鮮混合液中的濃度分別為:300mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr (VI))及10mg/L (Fe(III))。將新鮮混合液打入反應器中，補足之前排放的混合液，進入3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將2/3的消化液排出送入沉淀池。排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；
(3)重復步驟(2)，同時每一反應周期不斷提高新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)的濃度，提高程度為該反應周期比前反應周期的濃度分別提高300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr(VI))及 10mg/L (Fe(III))0 當新鮮混合液中硫酸鹽、Cr (VI)及 Fe(III)的濃度分別提高至3000 mg/L、200 mg/L及100 mg/L時,不再增加相應的濃度。繼續(xù)循環(huán)操作4個反應周期后，馴化階段結(jié)束，進入連續(xù)培養(yǎng)周期；
(4)連續(xù)培養(yǎng)階段措施為，以3天為一個反應周期，每一反應周期開始階段將上一周期排出的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:10比例混合，再將新鮮混合液打入消化反應器中，補足上一反應周期所排放的混合液，進入3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將2/3的消化液排出送入沉淀池。排放的混合液在沉淀池中靜止20分 鐘后，將沉淀污泥排出后的消化液用于含Cr (VI)污染場地的修復，沉淀污泥用于下一周期的反應；
(5)每隔2個反應周期在新鮮混合液中加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)，使該反應周期新鮮混合液中硫酸鹽、Cr (VI)及Fe (III)的濃度分別達到3000 mg/L,200 mg/L及100 mg/L ；
(6)所培養(yǎng)的消化液與含Cr(VI)土壤以1:10混合，經(jīng)過I天時間即可將土壤修復完畢，修復后土壤Cr(VI)浸出濃度從300mg/L降至0.lmg/L，低于《鉻渣污染治理環(huán)境技術規(guī)范》(HJ/T301-2007)中0.5 mg/L的排放標準。
[0009]實例 2:
菌群培養(yǎng)流程圖如圖1所示，具體培養(yǎng)分為啟動階段、馴化階段及連續(xù)培養(yǎng)階段，步驟如下:
(1)啟動階段，將消化污泥、兼氧池污泥及高濃度有機廢水以1:0.5:15比例混合，同時加入一定量的硫酸鹽、Cr (VI)及Fe(III)，使上述三者在混合液中的濃度分別為:200 mg/L(硫酸鹽)、10 mg/L (Cr(VI))及5mg/L (Fe(III))。將上述混合液放入消化反應器中，不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放。將混合液在消化反應器中反應2天后，將反應器中1/2的消化液排出送入沉淀池；排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；
(2)馴化階段，將步驟(1)中的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:15比例混合同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)，使上述三者在新鮮混合液中的濃度分別為:300mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr (VI))及10mg/L (Fe(III))。將新鮮混合液打入反應器中，補足之前排放的混合液，進入2天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2的混合液排出送入沉淀池。排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放；
(3)重復步驟(2)，同時每一反應周期不斷提高新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)的濃度，提高程度為該反應周期比前反應周期的濃度分別提高300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr(VI))及 10mg/L (Fe(III))0 當新鮮混合液中硫酸鹽、Cr (VI)及 Fe(III)的濃度分別提高至3000 mg/L、200 mg/L及100 mg/L時,不再增加相應的濃度。繼續(xù)循環(huán)操作8個反應周期后，馴化階段結(jié)束，進入連續(xù)培養(yǎng)周期；
(4)連續(xù)培養(yǎng)階段措施為，以2天為一個反應周期，每一反應周期開始階段將上一周期排出的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:15比例混合，再將新鮮混合液打入消化反應器中，補足上一反應周期所排放的混合液，進入2天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2的混合液排出送入沉淀池。排放的混合液在沉淀池中靜止10分鐘后，將沉淀污泥排出后的消化液用于含Cr (VI)污染場地的修復，沉淀污泥用于下一周期的反應；
(5)每隔3個反應周期在新鮮混合液中加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)，使該反應周期新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)的濃度分別達到3000 mg/L,200 mg/L及100 mg/L ；
(6)步驟(4)中所排出的的消化液與含Cr(VI)土壤以1:10混合，經(jīng)過I天時間即可將土壤修復完畢，修復后土壤Cr(VI)浸出濃度從300mg/L降至0.2mg/L，低于《鉻渣污染治理環(huán)境技術規(guī)范》(HJ/ T301-2007)中0.5 mg/L的排放標準。
【權(quán)利要求】
1.一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法，其制備示意圖如圖1所示，制備過程包括啟動階段、馴化階段及連續(xù)培養(yǎng)階段，包括如下步驟: (1)啟動階段，將消化污泥、兼氧池污泥及高濃度有機廢水以1:(0.2~0.5):(10-15)比例混合，同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)，使上述三者在混合液中的濃度分別為:200 mg/L (硫酸鹽)、10 mg/L (Cr(VI))及 5mg/L (Fe(III))； 將上述混合液放入消化反應器中，不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；將混合液在消化反應器中反應21天后，將反應器中1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池；所排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘，將沉淀污泥排出后，將消化液排放； (2)馴化階段，將步驟(1)中的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:(10-15)比例混合同時加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)，使上述三者在新鮮混合液中的濃度分別為:300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr (VI))及10mg/L (Fe (III));將新鮮混合液打入反應器中，補足之前排放的混合液，進入2~3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池；排放的消化液在沉淀池中靜止30分鐘后，將沉淀污泥排出后排放； (3)重復步驟(2)，同時每一反應周期不斷提高新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)的濃度，提高程度為該反應周期比前反應周期的濃度分別提高300 mg/L (硫酸鹽)、20 mg/L (Cr(VI))及 10mg/L (Fe(III))； 當新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)的濃度分別提高至3000 mg/L,200 mg/L及100 mg/L時，不再增加相應的濃度；繼續(xù)循環(huán)操作4~8個反應周期后，馴化階段結(jié)束，進入連續(xù)培養(yǎng)周期； (4)連續(xù)培養(yǎng)階段措施為，以2~3天為一個反應周期，每一反應周期開始階段將上一周期排出的沉淀污泥與新鮮高濃度有機廢水以1:(10-15)比例混合，再將新鮮混合液打入消化反應器中，補足上一反應周期所排放的混合液，進入2~3天反應周期，過程中不斷攪拌以使其混合均勻，同時將產(chǎn)生的廢氣導出排放；結(jié)束后，將1/2~2/3的消化液排出送入沉淀池；排放的混合液在沉淀池中靜止10-30分鐘后，將沉淀污泥排出后的消化液用于含Cr(VI)污染場地的修復，沉淀污泥用于下一周期的反應； (5)每隔2~3個反應周期在新鮮混合液中加入一定量的硫酸鹽、Cr(VI)及Fe(III)，使該反應周期新鮮混合液中硫酸鹽、Cr(VI)及Fe (III)的濃度分別達到3000 mg/L,200 mg/L 及 100 mg/L ； (6)所培養(yǎng)的消化液與含Cr(VI)土壤以1:10混合，經(jīng)過I天時間即可將土壤修復完畢，修復后土壤Cr(VI)浸出濃度低于《鉻渣污染治理環(huán)境技術規(guī)范》(HJ/T301-2007)中0.5mg/L的排放標準。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用污泥制備Cr(VI)污染場地修復菌群的方法，其消化污泥為污水處理廠污泥消化工藝產(chǎn)生的污泥，脫水后含水率在50-80 % ;兼氧池污泥為Α2/O工藝兼氧池的污泥經(jīng)過脫水后的產(chǎn)物，含水率50-80 % ;高濃度有機廢水為食品工業(yè)及生物化工行業(yè)所排放的高濃度有機廢水，COD濃度2000(T50000mg/L。
【文檔編號】C12N1/00GK103981097SQ201310643015
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】張大磊, 李衛(wèi)華, 孫英杰, 郭皓, 劉琮, 唐沂珍 申請人:青島理工大學