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一种基于微 生物的重金属污染 土壤修复方法

阅读：1发布：2020-12-25

专利汇可以提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，包括对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种均匀撒入土壤中并且进行翻耕；在重金属污染土壤的周围设置围墙，给土壤供水；通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤；最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓；在土壤内挖出多个草穴，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属。同时采用微生物去除、重金属去除装置、蚯蚓富集和蛆虫富集，经济合理可有效减少土壤中重金属总量，且对拟修复场地无污染和破坏，对环境友好，减少对土壤的污染，恢复土壤的活性，重金属去除效果较好。，下面是一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）、对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种均匀撒入土壤中并且进行翻耕；
步骤（2）、在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天；
步骤（3）、2-3天后通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤，重复进行步骤（1）-（2），过滤率后的水回流，回流后重复进行；
步骤（4）、最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；
步骤（5）、在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，保持土壤温度为5～32℃，持续1-2个月；
步骤（6）、在土壤内挖出多个草穴，相邻草穴的间隔为2-3m，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属，蛆虫成虫后飞走。
2.根据权利要求1所述的一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤（3）重金属去除装置内设有填料室，填料室上部设有进水口，下部设有出水口，所述填料室内设置填料，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。
4.根据权利要求3所述基于微生物的重金属污染土壤修复方法，，特征在于：所述沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2～3: 1: 2～3:3～6:5～7。
5.根据权利要求3所述的基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述纳米零价铁粉的直径为336～337nm。
6.根据权利要求3所述的基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：所述沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂的等比例混合物，沙过80目筛。
7.根据权利要求3所述的基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：所述浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为1.5±0.5 cm。
8.根据权利要求3所述的基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：所述细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石直径为1±0.5 cm。
9.根据权利要求3所述的基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于：在所述细砾石层下部设置承托层，承托层的滤料包括卵石，所述卵石的直径为2.5±0.5cm。
10.根据权利要求1所述的一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，所述步骤（6）中稻草育虫法的具体操作方法为：将稻草切成长度为3-6cm的小段，加水煮沸
1-2小时，埋入草穴内后，上部盖上6-8cm的污泥并封口，每天浇水一次，保持内部湿润，8-10天后，蛆虫生出。

说明书全文

一种基于微 生物的重金属污染 土壤修复方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤重金属处理技术领域，具体涉及一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法。

背景技术

[0002] 土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。

[0003] 重金属是指比重等于或大于5.0的金属，污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染。

[0004] 土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性。目前，世界各国都在对土壤重金属污染修复技术进行广泛研究，其主要途径有3种：①改变重金属状态，降低其活性，使其钝化，脱离食物链，减小其毒性；②利用超积累植物吸收土壤中的重金属；③用工程技术将重金属变为可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和减少土壤中重金属含量的目的。但是上述三种途径方式较为单一，去除土壤重金属的效果并不理想。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，同时微生物去除、重金属去除装置、最后采用蚯蚓富集和蛆虫富集，经济合理可有效减少土壤中重金属总量，且对拟修复场地无污染和破坏，对环境友好，减少对土壤的污染，恢复土壤的活性。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
步骤（1）、对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种均匀撒入土壤中并且进行翻耕；
步骤（2）、在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天；
步骤（3）、2-3天后通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤，重复进行步骤（1）-（2），过滤率后的水回流，回流后重复进行；
步骤（4）、最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；
步骤（5）、在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，保持土壤温度为5～32℃，持续1-2个月；
步骤（6）、在土壤内挖出多个草穴，相邻草穴的间隔为2-3m，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属，蛆虫成虫后飞走。

[0007] 优选的是，所述步骤（1）中微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉的一种或多种。

[0008] 上述任一方案中优选的是，所述步骤（3）重金属去除装置内设有填料室，填料室上部设有进水口，下部设有出水口，所述填料室内设置填料，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。零价铁球层是去污染物的主要去除层。通过零价铁的吸附、氧化还原及催化还原等作用，去除大部分重金属及多环芳烃。零价铁球可同步去除多种重金属及多环芳烃。零价铁球这一新型材料层的设置，利用零价铁铁球的大比表面积极大增加了多环芳烃及重金属的去除效果，提高了处理效率。解决了传统滤料（天然沙、砂石、砾石等）对重金属的去除能力不及常规污染物且不同金属去除率差异较大的问题。

[0009] 上述任一方案中优选的是，所述沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2～3: 1: 2～3:3～6:5～7。

[0010] 上述任一方案中优选的是，所述沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2: 1: 2:3:5。

[0011] 上述任一方案中优选的是，所述沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2.5: 1: 2.5:4:6。

[0012] 上述任一方案中优选的是，所述沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为3: 1: 3:6:7上述任一方案中优选的是，制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述纳米零价铁粉的直径为336～337nm。

[0013] 上述任一方案中优选的是，所述沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂的等比例混合物，沙过80目筛。

[0014] 上述任一方案中优选的是，所述浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为1.5±0.5 cm。

[0015] 上述任一方案中优选的是，所述细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石直径为1±0.5 cm。

[0016] 上述任一方案中优选的是，在所述细砾石层下部设置承托层，承托层的滤料包括卵石，所述卵石的直径为2.5±0.5cm。

[0017] 上述任一方案中优选的是，所述步骤（6）中稻草育虫法的具体操作方法为：将稻草切成长度为3-6cm的小段，加水煮沸1-2小时，埋入草穴内后，上部盖上6-8cm的污泥并封口，每天浇水一次，保持内部湿润，8-10天后，蛆虫生出。

[0018] 上述任一方案中优选的是，所述草穴为80-100cm×80-100cm，深度为25-35cm。

[0019] 本发明的有益效果是：本发明提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，同时采用微生物去除、重金属去除装置、蚯蚓富集和蛆虫富集，经济合理可有效减少土壤中重金属总量，且对拟修复场地无污染和破坏，对环境友好，减少对土壤的污染，恢复土壤的活性，重金属去除效果较好。

具体实施方式

[0020] 实施例1本发明提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
步骤（1）、对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种（可以为干粉，每亩添加量为0.05-2g，也可以活化后制成溶液使用）均匀撒入土壤中并且进行翻耕，微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉，各个菌种的比例氧化亚铁硫杆菌：氧化硫硫杆菌：排硫硫杆菌：根霉：大肠杆菌：木霉：小刺青霉为3:3:3:2:1:2:1；
步骤（2）、在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天，期间可以每隔两个小时进行搅拌处理；
步骤（3）、2-3天后通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤，重复进行步骤（1）-（2），过滤率后的水回流，回流后重复进行；
步骤（4）、最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；
步骤（5）、在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，保持土壤温度为5～32℃，持续1-2个月；
步骤（6）、在土壤内挖出多个草穴，相邻草穴的间隔为2-3m，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属，蛆虫成虫后飞走。稻草育虫法的具体操作方法为：将稻草切成长度为3-6cm的小段，加水煮沸1-2小时，埋入草穴内后，上部盖上6-8cm的污泥并封口，每天浇水一次，保持内部湿润，8-10天后，蛆虫生出。草穴为80-100cm×80-100cm，深度为
25-35cm。

[0021] 重金属去除装置内设有填料室，填料室上部设有进水口，下部设有出水口，所述填料室内设置填料，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2: 1: 2:3:5。

[0022] 制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述纳米零价铁粉的直径为336～337nm。

[0023] 沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂的等比例混合物，沙过80目筛。

[0024] 浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为1.5±0.5 cm。

[0025] 细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石直径为1±0.5 cm。

[0026] 在所述细砾石层下部设置承托层，承托层的滤料包括卵石，所述卵石的直径为2.5±0.5cm。

[0027] 实施例2本发明提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
步骤（1）、对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种均匀撒入土壤中并且进行翻耕，微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉，各个菌种的比例氧化亚铁硫杆菌：氧化硫硫杆菌：排硫硫杆菌：根霉：大肠杆菌：木霉：小刺青霉为2:2:2:2:1:2:1；
步骤（2）、在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天，期间可以每隔两个小时进行搅拌处理；
步骤（3）、2-3天后通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤，重复进行步骤（1）-（2），过滤率后的水回流，回流后重复进行；
步骤（4）、最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；
步骤（5）、在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，保持土壤温度为5～32℃，持续1-2个月；
步骤（6）、在土壤内挖出多个草穴，相邻草穴的间隔为2-3m，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属，蛆虫成虫后飞走。稻草育虫法的具体操作方法为：将稻草切成长度为3-6cm的小段，加水煮沸1-2小时，埋入草穴内后，上部盖上6-8cm的污泥并封口，每天浇水一次，保持内部湿润，8-10天后，蛆虫生出。草穴为80-100cm×80-100cm，深度为
25-35cm。

[0028] 重金属去除装置内设有填料室，填料室上部设有进水口，下部设有出水口，所述填料室内设置填料，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2.5: 1: 2.5:4:6。

[0029] 制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述纳米零价铁粉的直径为336～337nm。

[0030] 沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂的等比例混合物，沙过80目筛。

[0031] 浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为1.5±0.5 cm。

[0032] 细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石直径为1±0.5 cm。

[0033] 在所述细砾石层下部设置承托层，承托层的滤料包括卵石，所述卵石的直径为2.5±0.5cm。

[0034] 实施例3本发明提供本发明提供一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
步骤（1）、对污染土壤进行破碎，添加水溶性金属螯合剂然后将微生物混合菌种均匀撒入土壤中并且进行翻耕，微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉，各个菌种的比例氧化亚铁硫杆菌：氧化硫硫杆菌：排硫硫杆菌：根霉：大肠杆菌：木霉：小刺青霉为4:4:4:2:1:2:1；
步骤（2）、在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天，期间可以每隔两个小时进行搅拌处理；
步骤（3）、2-3天后通过水泵抽出土壤上部的水，水通过重金属去除装置进行过滤，重复进行步骤（1）-（2），过滤率后的水回流，回流后重复进行；
步骤（4）、最后一次水体抽干后，待土壤晾晒至湿润状态；
步骤（5）、在土壤中施入秸秆和有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，保持土壤温度为5～32℃，持续1-2个月；
步骤（6）、在土壤内挖出多个草穴，相邻草穴的间隔为2-3m，采用稻草育虫法养殖蛆虫，使蛆虫净化土壤中残留的重金属，蛆虫成虫后飞走。稻草育虫法的具体操作方法为：将稻草切成长度为3-6cm的小段，加水煮沸1-2小时，埋入草穴内后，上部盖上6-8cm的污泥并封口，每天浇水一次，保持内部湿润，8-10天后，蛆虫生出。草穴为80-100cm×80-100cm，深度为
25-35cm。

[0035] 重金属去除装置内设有填料室，填料室上部设有进水口，下部设有出水口，所述填料室内设置填料，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为3: 1: 3:6:7制备所述零价铁球的原料包括纳米零价铁粉，所述纳米零价铁粉的直径为336～
337nm。

[0036] 沙层的滤料包括沙、沸石和石英砂的等比例混合物，沙过80目筛。

[0037] 浮石层的滤料包括浮石，所述浮石的直径为1.5±0.5 cm。

[0038] 细砾石层的滤料包括细砾石，所述细砾石直径为1±0.5 cm。

[0039] 在所述细砾石层下部设置承托层，承托层的滤料包括卵石，所述卵石的直径为2.5±0.5cm。

[0040] 对比例1一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，和实施例2不同的是，微生物菌种包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、根霉、大肠杆菌、木霉、小刺青霉，各个菌种的比例氧化亚铁硫杆菌：氧化硫硫杆菌：排硫硫杆菌：根霉：大肠杆菌：木霉：小刺青霉为5:5:5:
2:1:2:1。

[0041] 对比例2一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，和实施例2不同的是，步骤（3）中，水不通过重金属去除装置进行过滤，直接回流。

[0042] 对比例3一种基于微生物的重金属污染土壤修复方法，和实施例2不同的是，所述填料按照径流雨水进入的方向从上到下依次为沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层，各层间设置土工布作为透水隔层。沙层、零价铁球层、浮石层、木炭层和细砾石层的厚度比为2.5:
0.5: 2.5:4:6。

[0043] 实施例2～4与对比例1～3中不同种类的重金属去除率与重金属总去除率结果如表1所示，对比例1的微生物菌种比例进行了调整，对比例2的水不通过重金属去除装置进行过滤直接回流，对比例1的填料各层间比例进行调整。

[0044] 结果如表1所示：表1 重金属去除率对比表
由表1的数据可知，实施例1-3的土壤修复方法重金属去除率较高，实施例2的总去除率最高，对比例1-3的总去除率较差。

[0045] 以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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