一种改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种污染底泥的异位修复方法。
【背景技术】
[0002]河流底泥是河流生态系统的重要组成部分，作为污染物的载体，是氮、磷、重金属污染物的主要蓄积库。随着工业化进程加速，工业废水中氮、磷、重金属含量加大，给当地河流及底泥带来严重的污染。异位修复被认为是一种针对性强、修复效率高、人工成本低的方法，逐渐被环境修复研究所应用。异位修复能够根据不同流域设计特异性的修复方法，且修复周期可控。聚丙烯腈基碳纤维材料含碳量在90%以上，具有优异的吸附性，比表面大，吸附脱附速度快，效率高，应用广泛，经化学方法改性后，表面含氧官能团增多，表面能增加，生物亲和性提高，与水的润湿性得到改善，亲水性大大提高，采用生物挂膜后的碳纤维材料能够具有更深层次的生物降解功能，对于降解重金属污染起到重要的作用。
[0003]现阶段采用改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥还没有报道，实验证明该方法能够有效修复底泥污染物，对河流底泥污染异位修复起到重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明是要解决目前污染底泥异位修复方法效果较差的问题，提供一种改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法。
[0005]本发明改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法，按以下步骤进行:
[0006]—、将污染底泥中污染物释放到水体中:
[0007]将污染底泥与水体按照3:17的体积比混合放置于封闭的反应器中，体系温度为室温，调节pH至6.5?7.0，用搅拌器以300r/min扰动上覆水体，连续扰动反应3h，获得高浊度上覆水体，向高浊度上覆水体中添加絮凝剂以分离沉淀和水体，获得含有高浓度污染物的水体；
[0008]二、将耐镉细菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30°C，ISOrpm恒温条件下振荡培养24h，获得耐镉细菌挂膜菌液；
[0009]三、改性挂膜碳纤维固定床的制作:
[0010]将碳纤维材料放置于封闭容器内，在80°C下添加KClO4溶液，并用超声波处理，再用蒸馏水冲洗后烘干，获得改性碳纤维材料；
[0011]将改性碳纤维材料放置于密闭容器中，接种步骤二获得的耐镉细菌挂膜菌液，按照每平方厘米添加5mL菌液的比例添加，在30?35°C、10rpm密闭条件下水浴恒温振荡进行挂膜，36?48h后得到改性挂膜碳纤维材料；
[0012]将改性挂膜碳纤维材用尼龙线捆绑于不锈钢固定框架中，获得改性挂膜碳纤维固定床；
[0013]四、将步骤三得到的改性挂膜碳纤维固定床连接至电动搅拌器后，放置于步骤一含有高浓度污染物的水体中，以150r/min对水体中污染物进行持续修复。
[0014]本发明的优点是:
[0015]1、本发明采用异位底泥疏浚法将底泥污染物释放到上覆水体中，突破现有污染物无法从底泥中释放出的技术瓶颈，修复底泥污染物效率高。
[0016]2、本发明采用化学法改性碳纤维材料，以提高碳纤维材料吸附氨氮、总磷的能力，水体中氨氮去除率可达90.24%，总磷去除率可达93.46%。
[0017]3、本发明采用筛选的特异细菌对改性碳纤维材料进行生物挂膜，生物挂膜碳纤维提高了对重金属降解的能力，其中镉离子去除率可达70.21%。
[0018]4、本发明方法简单易行，周期短，可实现环境工程化修复应用。
【具体实施方式】
[0019]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0020]【具体实施方式】一:本实施方式改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法，按以下步骤进行:
[0021]—、将污染底泥中污染物释放到水体中:
[0022]将污染底泥与水体按照3:17的体积比混合放置于封闭的反应器中，体系温度为室温，调节pH至6.5?7.0，用搅拌器以300r/min扰动上覆水体，连续扰动反应3h，获得高浊度上覆水体，向高浊度上覆水体中添加絮凝剂以分离沉淀和水体，获得含有高浓度污染物的水体；
[0023]二、将耐镉细菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30°C，ISOrpm恒温条件下振荡培养24h，获得耐镉细菌挂膜菌液；
[0024]三、改性挂膜碳纤维固定床的制作:
[0025]将碳纤维材料放置于封闭容器内，在80°C下添加KClO4溶液，并用超声波处理，再用蒸馏水冲洗后烘干，获得改性碳纤维材料；
[0026]将改性碳纤维材料放置于密闭容器中，接种步骤二获得的耐镉细菌挂膜菌液，按照每平方厘米添加5mL菌液的比例添加，在30?35°C、10rpm密闭条件下水浴恒温振荡进行挂膜，36?48h后得到改性挂膜碳纤维材料；
[0027]将改性挂膜碳纤维材用尼龙线捆绑于不锈钢固定框架中，获得改性挂膜碳纤维固定床；
[0028]四、将步骤三得到的改性挂膜碳纤维固定床连接至电动搅拌器后，放置于步骤一含有高浓度污染物的水体中，以150r/min对水体中污染物进行持续修复。
[0029]本方法采用异位底泥疏浚法将底泥污染物释放到上覆水体中，化学法改性碳纤维材料提高碳纤维材料吸附氨氮、总磷的能力，生物挂膜碳纤维提高对重金属降解的能力，突破现有污染物无法从底泥中释放出的技术瓶颈，进一步用于提高污染底泥的异位修复效果，控制水体富营养化以及重金属污染。
[0030]步骤二所述耐镉细菌的筛选方法按照以下步骤进行:
[0031]1、采集河流底泥表层下O?1cm处的底泥样品，然后加水制得10 1底泥稀释液；
[0032]2、用移液枪头吸取底泥稀释液150 μ L于含Cd2+浓度为5mg/L的牛肉膏蛋白胨培养基的平板中，用无菌玻璃棒均匀涂布。平行进行3组，在30°C恒温无菌培养箱中于牛肉膏蛋白胨固体培养基上培养24h，长出单菌落后用接种环分别挑取一定数量依次至于Cd2+浓度为10mg/L、20mg/L、30mg/L的相同培养基上，在30°C恒温无菌培养箱中培养48h，待菌落长出后，对其进行镜检是否为单一微生物菌落，若有杂菌产生，应再进行一次分离、纯化，直到获得纯种菌株培养；
[0033]3、将纯化所得的菌株依次接种到Cd2+浓度分别为50mg/L、75mg/L、100mg/L的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30°C下培养24h，观察抗高浓度Cd2+的菌株生长情况，得到高浓度耐锦细菌，即为类志贺邻单胞菌(Ples1monas shigelloides strain)H5。
[0034]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。其它与【具体实施方式】一相同。
[0035]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中添加的絮凝剂的体积为上覆水体体积的0.1%?0.3%。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0036]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中所述的耐锦细菌为类志贺邻单胞菌(Ples1monas shigelloides strain) H5，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏地址是武汉市武汉大学，保藏日期为2015年7月5日，保藏编号为CCTCC NO:M 2015428。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0037]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三中所述的碳纤维材料为聚丙烯腈基碳纤维材料。其它与【