本发明涉及一种降低多环芳烃的技术方法，特别是涉及一种降低污泥基生物炭中多环芳烃含量的方法。
背景技术：
生物炭是指生物质在缺氧条件下经高温热解后剩下的物质。生物炭具有较大的比表面积和多孔结构，具有良好的吸附性能，可作为土壤改良剂，解决板结土壤透气性问题，提高土壤保肥保水的能力，促进作物生长。
污泥中含有一定量的碳，可作为制备生物炭的原材料，将其制成污泥基生物炭，可用于污水处理、废气吸附、土壤改良等。目前公开的生物炭制备基材，多见于农林放弃物以及农林加工过程产生的放弃物。简要过程如下：(1)将废弃物进行处理，得到干燥的粉末状生物质原材料；(2)将生物质原材料置入绝氧并通保护气体且密封的处理器中，然后进行两阶段的升温处理，第一阶段的升温处理为从常温快速升温至220℃～260℃，第二阶段的升温处理为从第一阶段的终温慢速升至350℃～750℃，继续隔氧裂解1～3小时；(3)然后冷却至室温，将步骤(2)得到的物质依次经过研磨过筛、活化剂活化、蒸馏水洗涤和烘干后得到固体生物炭。生物炭的制备过程，固然原料易得，成本低廉，过程简单，当得到的生物炭中，残留有较多的多环芳烃，如苯并α芘，苯并α蒽等很多种多环芳烃具有致癌性，一旦多环芳烃进入土壤环境，对农作物和食品安全产生极大的威胁。
尽管生物炭具有诸多优点，但因其通常是由不同类型的废弃物制备而得，制备的热解过程中常会导致多环芳烃的生成，尤其是市政污泥基生物炭，这就大大限制了污泥基生物炭应用范围与应用价值。
本发明提供一种利用植物根系液去除污泥基生物炭中多环芳烃的技术方法，使其无害化，降低了施用生物炭对土壤和环境的影响，减轻了农产品的安全风险。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种工艺简单易行、成本低，且安全、可靠的降低污泥基生物炭中多环芳烃含量的方法，以一种简单可操作的方式，降低污泥基生物炭的多环芳烃含量，提升污泥基生物炭回归土壤的安全保障。
为实现本发明的目的采用的技术方案如下：
1、无机盐培养液的配方
2、植物根系液的制备
摘取草本植物的完整根系连同附着在根系上的土壤，放于研钵中湿磨得到该植物的根系残渣及残汁，即植物根系液。
3、多环芳烃消除液的制备
将定容后的无机盐培养液和植物根系液按植物根系液：无机盐营养液＝1:2～4的体积比混合后得到多环芳烃消除液。
4、污泥中多环芳烃的处理步骤
⑴将多环芳烃消除液与污泥基生物炭按照多环芳烃消除液：污泥基生物炭＝1～3:1的体积比混合后移入锥形瓶，将锥形瓶置于25～35℃的避光环境内震荡30～60min，震荡速度100—200r/min；
2)取出锥形瓶，抽滤去除滤液，留下固形物；
3)将固形物用1m的盐酸浸洗5min；
4)滤去盐酸，将固形物用去离子水浸泡15min后过滤，去离子水浸泡与过滤步骤重复3遍，再把滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，即获得除去多环芳烃的污泥基生物炭。
本发明所述的草本植物为菜豆、豌豆、苜蓿、三叶草或黑麦草。
本发明所述的污泥基生物炭制备方法如下：
1)将污泥(含水率72-80％)在自然条件下风干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石块等杂物后破碎至4-8mm，再经研磨、过200目筛得污泥干粉；
2)将过200目筛的污泥干粉浸泡在1-3mol/l的koh中8-24h，过滤后滤渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷却；
3)将污泥干粉置入气氛马弗炉中热解，通入100-200ml/min的氮气15min，后以10-20℃/min的升温速度加热至400-600℃，停留2-3h后，停止加热并降温至80℃出料，放在干燥器内冷却得到热解产物；
4)将步骤3)得到的热解产物用1mol/l的盐酸浸洗5min；
5)滤去步骤4)的盐酸，将固形物用去离子水浸泡20min后过滤，去离子水浸泡与过滤步骤重复5遍，直至滤液ph为7-8，再把滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，获得污泥基生物炭。
本发明所述的污泥包括污水处理的剩余污泥、城市河道底泥和工业有机废泥。
本发明的优点在于：
1、采用本发明所述的方法处理污泥基生物炭，多环芳烃残去除率为65％以上。
2、通过降低污泥基生物炭中多环芳烃的含量，解决了施用污泥基生物炭对土壤和环境的影响，减轻了农产品的安全风险，突破了污泥基生物炭农用的限制。
具体实施方式
实施例1
1、按照无机盐培养液中无机盐的体积含量，配制无机盐培养液：
2、植物根系液
摘取三叶草的完整根系连同附着在根系上的土壤，放于研钵中加入少量的水进行湿磨得到该三叶草的根系残渣及残汁，即植物根系液。
3、多环芳烃消除液
将无机盐培养液和植物根系液按植物根系液：无机盐营养液＝1:2的体积比混合后得到多环芳烃消除液。
4、污泥基生物炭中多环芳烃的处理
⑴将多环芳烃消除液与污水处理厂剩余污泥制得的污泥基生物炭按3:1的体积比混匀，移入锥形瓶。
⑵将锥形瓶置于30℃的避光环境内震荡60min，震荡速度100r/min。
⑶取出锥形瓶，抽滤去除滤液，留下固形物。
⑷滤去盐酸，将固形物用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复3次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，冷却后即得到本实施例的除去多环芳烃的污泥基生物炭。
多环芳烃去除效果测定：
本实施例采用的污泥基生物炭共测到含有16种多环芳烃，总量6.78mg/kg；经本实施例的多环芳烃消除液处理后，其多环芳烃残余量2.25mg/kg，共去除了4.53mg/kg，去除率为66.81％。
本实施例污泥采自福州东区水厂。
本实施例所述的污泥基生物炭制备方法如下：
1)将污水处理厂剩余的污泥(含水率72-80％)在自然条件下风干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石块等杂物后破碎至4-8mm，再经研磨、过200目筛得污泥干粉；
2)将污泥干粉浸泡在1-3mol/l的koh中8-24h，过滤后滤渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷却；
3)将污泥干粉置入气氛马弗炉中热解，通入100-200ml/min的氮气15min，后以10-20℃/min的升温速度加热至400-600℃，停留2-3h后，停止加热并降温至80℃出料，放在干燥器内冷却得到热解产物；
4)将步骤3)得到的热解产物用1mol/l的盐酸浸洗5min；
5)滤去步骤4)的盐酸，将固形物用去离子水浸泡20min后过滤，去离子水浸泡与过滤步骤重复5遍，直至滤液ph为7-8，再把滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，获得污泥基生物炭。
实施例2
1、按照无机盐培养液中无机盐的体积含量，配制无机盐培养液：
2、植物根系液
摘取菜豆的完整根系连同附着在根系上的土壤，放于研钵中加入少量的水进行湿磨得到该菜豆的根系残渣及残汁，即植物根系液。
3、多环芳烃消除液
将定容后的无机盐培养液和植物根系液按植物根系液：无机盐营养液＝1:4的体积比混合后得到多环芳烃消除液。
4、污泥基生物炭中多环芳烃的处理
⑴将多环芳烃消除液与污水处理厂剩余污泥制得的污泥基生物炭按2:1体积比混匀，移入锥形瓶。
⑵将锥形瓶置于25℃的避光环境内震荡30min，震荡速度200r/min。
⑶取出锥形瓶，抽滤去除滤液，留下固形物。
⑷滤去盐酸，将固形物用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复3次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷却后即得到本实施例的除去多环芳烃的污泥基生物炭。
多环芳烃去除效果测定：
本实施例采用的污泥基生物炭共测到含有16种多环芳烃，总量6.78mg/kg；经本实施例的多环芳烃消除液处理后，其多环芳烃残余量3.01mg/kg，共去除了3.77mg/kg，去除率为55.60％。
本实施例所述的污泥取自福州南区水厂。
本实施例所述的污泥基生物炭制备方法与实施例1相同。
实施例3
1、按照无机盐培养液中无机盐的体积含量，配制无机盐培养液：
2、植物根系液
摘取苜蓿的完整根系连同附着在根系上的土壤，放于研钵中加入少量的水进行湿磨得到该苜蓿的根系残渣及残汁，即植物根系液。
3、多环芳烃消除液
将定容后的无机盐培养液和植物根系液按植物根系液：无机盐营养液＝1:3的体积比混合后得到多环芳烃消除液。
4、污泥基生物炭中多环芳烃的处理
⑴将多环芳烃消除液与掺杂牛粪的剩余污泥制得的污泥基生物炭按2:1体积比混匀，移入锥形瓶。
⑵将锥形瓶置于30℃的避光环境内震荡45min，震荡速度150r/min。
⑶取出锥形瓶，抽滤去除滤液，留下固形物。
⑷滤去盐酸，将固形物用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复3次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷却后即得到本实施例的除去多环芳烃的污泥基生物炭。
多环芳烃去除效果测定：
本实施例采用的污泥基生物炭共测到含有18种多环芳烃，总量5.77mg/kg；经本实施例的1/3多环芳烃消除液处理后，其多环芳烃残余量1.89mg/kg，共去除了3.88mg/kg，去除率为67.24％。