铬渣堆场重污染土壤微生物浸出和化学固定联合修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程领域，具体涉及一种铬渣堆场污染土壤的修复方法，特别是 铬盐生产企业铬渣堆场重污染土壤的微生物浸出一化学固定的联合修复方法。
【背景技术】
[0002] 国务院于2011年批复了《重金属污染综合防治"十二五"规划》，标志着重金属污 染防治工作在全国范围内的全面开展和实施。在重金属污染中，Cr(VI)因其毒性大、氧化 性强以及致癌性高，对人类和动植物的安全造成了非常大的威胁。Cr(VI)主要来自铬渣，全 国每年新排放铬渣约60万吨，历年累积堆存铬渣约548万吨。由于Cr(VI)极易溶于水，经 雨水淋漓，各种形式污染的Cr(VI)最终会到达水体和土壤。我国现阶段Cr(VI)污染土壤 情况十分严重。据统计，我国受Cr(VI)严重污染的土壤面积就高达500万平方米，污染土 方量约1500万立方。因此，对我国Cr(VI)污染土壤进行合理有效的修复已经迫在眉睫。
[0003] 目前土壤中铬污染的治理主要有两条思路：一是改变铬在土壤中的存在形态，将 有毒的Cr(VI)还原为毒性较小的Cr(III)，降低其在环境中的迀移能力和生物可利用性； 二是将铬从被铬污染的土壤中清除。围绕这两条思路，国内外发展出一系列修复技术，如固 定化/稳定化、化学淋洗法、化学还原法、电动力学修复法。但这些方法都具有各自的局限 性：如固定化/稳定化法成本较高，处理效果不好；化学还原法易造成土壤的二次污染，而 且如何将土壤内部的Cr(VI)去除是该技术的难点；化学清洗法仅适用渗透系数较大的土 壤（如沙壤等），而且引进清洗液的同时易造成土壤的二次污染；电动修复法对土壤条件 要求苛刻、修复成本昂贵。因此这些方法都没有得到工程上的广泛应用。近年来，污染土壤 的生物修复法由于具有环境友好性及费用低等独特优点而受到关注，生物修复法包括植物 修复和微生物修复法。尽管许多超积累植物对Cr(VI)具有较高的吸收能力，但其较小的 生物量难以满足Cr(VI)重污染土壤修复的需求，更何况铬渣堆场土壤极端的碱性环境（pH 10-11)将抑制超积累植物的生长，限制了植物修复法在铬渣堆场污染土壤修复中的应用。 微生物修复技术由于细菌适合于规模化培养、培养基成分对土壤无害，被认为是切实可行 的环境友好型替代技术。其中，还原微生物修复技术更被视为Cr(VI)污染土壤修复领域重 点的潜在优势技术，一直是该领域的研宄热点。目前，Cr(VI)还原微生物修复技术的应用 推广遇到一个瓶颈问题：受土壤环境多重因素影响，微生物Cr(VI)还原效率不稳定。面对 我国理化性质迥异的Cr(VI)污染土壤，可能的解决方法是利用各菌株间的协同作用和菌 落结构的刚性，建立高效、稳定的复合Cr(VI)还原修复菌群。
[0004] 目前我国大部分铬盐生产企业遗留的铬渣已处理完毕，但铬渣堆场污染严重，普 遍存在渣土共存的现象，单一的治理方法难以满足治理要求。本发明针对铬渣堆场高碱度、 高污染、渣土共存的特征，提出微生物浸出一化学固定的联合修复方法，强化Cr(VI)的去 除效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供了一种铬渣堆场重污染土壤微生物浸出一化学固定联合 修复的方法。该方法修复高效、菌液循环使用、无外排废水、含铬淤泥中铬含量高、可实现铬 资源的回收。
[0006] 铬渣堆场重污染土壤微生物浸出和化学固定的修复方法，利用保藏号为CGMCC No?305 的PannonibacterphragmitetusBB和保藏号为CGMCCNo?1260 的Ach;romobacter sp.Ch-1的复合菌液循环喷淋土壤或渣土，土壤或渣土中的六价铬随菌液淋洗带出土壤或 渣土进入溶液，收集淋洗液，淋洗液中六价铬在铬还原菌的作用下被还原成三价铬，并在碱 性条件下形成沉淀，沉淀压滤脱水后回收铬；土壤或渣土中未淋洗出的六价铬经水合肼进 一步化学固定。
[0007] 复合菌液的制备过程如下：
[0008]分别挑取已保存的Pannonibacter phragmitetus BB和Achromobacter sp. Ch_l 单菌落于液体培养基中共同培养3天得到复合活化菌液，然后将其接种到含有六价铬的 培养基中，当培养基颜色从最初的黄色变为兰灰色，且培养液未检出六价铬，菌数浓度3? 5X 109CFU/mL即可。可根据菌液需求量将菌液转接含六价铬的新鲜液体培养基反复扩大培 养，每次培养至培养液未检出六价铬，菌数浓度3?5X 109CFU/mL为止。
[0009] 上述复合活化菌液接种量为培养基体积的5-20%。包括扩大培养时，复合菌液的 接种量也为培养基体积的5-20%。
[0010] 上述培养条件：28-32 °C，每天用曝气机曝气2次。
[0011] 上述液体培养基中六价铬的浓度为200?500mg/L，优选以K2Cr207溶液作为铬源。
[0012] 上述培养基配方：5g/L葡萄糖、3g/L酵母浸膏和3g/L氯化钠，其余为水，用5mol/ L NaOH调节pH= 9. 0 ?10. 0。
[0013] 将培养好的菌液喷淋土壤，收集的淋洗液在碱性条件下（调节pH9. 0?10. 0)形 成沉淀，监测淋洗液中六价铬的浓度，直至淋洗液中未检测到六价铬为止。菌液喷淋强度 0. 01-0. 02m3/h.m2,喷淋时间为5-7天，环境温度0-35°C。
[0014] 本发明具体包括以下步骤：
[0015] (1)分别挑取已保存的PannonibacterphragmitetusBB和Achromobacter sp.Ch-1单菌落于含液体培养基中共同培养3天（5g/L葡萄糖、3g/L酵母浸膏和3g/L氯化 钠，其余为水，用5mol/LNaOH调节pH= 9. 0?10. 0 ;)，然后按照体积比5-20%的接种量 将复合活化菌液接种到含有200?500mg/L六价铬的前述一样的培养中，在28-32°C条件 下培养，每天用曝气机曝气2次，当培养基颜色从最初的黄色变为兰灰色，且培养液用分光 光度法未检出到Cr(VI)时，将菌液转接进行扩大培养，（操作同上），直至培养基未监测到 Cr(VI)为止；如此反复，得到所需的菌液数量，每次培养菌数浓度至3?5X109CFU/mL。
[0016] (2)将铬渣堆场下铬污染的土壤挖出后，晾干、挑出大块的石头、生活垃圾等，破 碎、过lcm的筛，过筛后的土壤装于长10米、宽5米，高0. 6米土壤处理槽中，土堆高度0. 5m， 土壤中水溶性Cr(VI)的浓度为50?1200mg/kg;
[0017] (3)用流量为1.5m3/h的耐碱泵抽取上述培养好的菌液喷淋土壤，喷淋强度 0. 008-0. 015m3/h.m2,淋洗液收集到lm3的中间池，用流量为1. 5m3/h的耐碱泵将中间池的淋 洗液抽入到8m3生化池进行生化反应（生化池中既有还原过程又有沉淀形成过程。生化反 应将Cr(VI)还原成Cr(III)，Cr(III)在碱性条件下立即形成沉淀），抽取生化池菌液循环 喷淋土壤。每天检测淋洗液和土壤中六价络的浓度，直至淋洗液中未检测到六价络为止，喷 淋时间为5-7天，环境温度0-35°C。取土壤或渣土样品检测Cr(VI)浸出毒性。
[0018] (4)将一定体积的80%的水合肼溶液配制成水合肼稀溶液。
[0019] (5)用流量为1. 5m3/h的耐碱泵抽取上述培养好的水合肼稀溶液喷淋土壤或渣土， 喷淋强度〇. 01-0. 〇2m3/h.m2,直至土堆底部刚刚有渗漏液流出为止。
[0020] (6)生化池中的沉淀物进行固液分离，固相沉淀在100°C条件下烘干，得到三价铬 沉淀物，回收铬。上清液返回生化池，重新利用于下批土壤修复。
[0021] 步骤（4)中水合肼的用量为水合肼与土壤或渣土浸出毒性检测中Cr(VI)摩尔比 的4?6:1 〇
[0022] 本发明所具有的优点：
[0023] (1)复合菌株修复铬渣堆场重污染土壤，利用菌株间的协同作用，促进优势菌株在 土壤中的迅速繁殖，有利于Cr(VI)还原。
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