专利名称：：一种放射性锶-90污染土壤的处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种放射性锶微污染土壤的处理方法。主要处理设施包括铁栅筛、双板筛和螺旋筛等土筛，以嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t菌)和硫酸盐还原菌(SRB菌)为主的二个生物反应器，以及多级过滤器、真空泵和后续的处理装置。其工艺特征在于采用铁栅筛、双板筛和螺旋筛对锶-90微污染土壤进行筛分，筛出较粗干净土粒，然后通过将减容后的锶-90微污染土壤与A.t菌活性菌液在微生物促溶反应器中混合，促溶微污染土壤中的锶-90到液相，以及通过调节pH值，在微生物吸附沉淀反应器中利用SRB菌活性菌液将液相中的锶-90进一步沉淀下来。该方法也包括处理后的土壤悬液经过滤后水的回用，以及微生物处理后的土壤达到我国暂行的《拟开放场址土壤中剩余放射性可接受水平规定(HJ53-2000)》中对锶-90活度相应规定后，回填至挖掘处，达到快速、高效去除微污染土壤中锶-90的目的。为了实现水的回用，微生物促溶反应器与吸附沉淀反应器处理结束后的出水需先经初步静置，通过筛网流出，然后采用多级过滤器去除悬浮物和微生物。多级过滤器采用由粗到细的三层高目数滤网(孔径依次为O.3mm、50i!m和9iim)和最后二层微孔滤膜(孔径依次为0.45iim和0.22ym)组装而成，能够有效去除溶液中的悬浮物和微生物。为了加快溶液通过各多级过滤器的流速，在各多级过滤器后均安装真空泵进行抽滤。土壤微生物分析表明，土壤中含有多种微生物，喜中温的嗜酸氧化硫硫杆菌和嗜酸氧化亚铁硫杆菌等硫杆菌与氧化亚铁钩端螺旋菌等嗜酸自养菌通常会伴生。本发明采用FeS0471120、硫粉和黄铁矿粉等配制反应培养基，因富含铁和硫，以及其他营养物质，能够为污染土壤中伴生的多种嗜酸自养菌提供养分，为氧化硫硫杆菌等嗜酸菌的前期快速生长繁殖提供必要的营养条件，生长迟缓期可大为縮短。另外，由于FeS(^的存在，A.t菌对硫的依赖性大大降低，同时FeS04的加入可增强A.t菌氧化元素硫活性，减少硫在土壤中的残留。附图1和2为本发明放射性锶微污染土壤的处理工艺流程示意图，其中1为铁栅筛，2为双板筛，3为螺旋筛，4为微生物促溶反应器，5为数显电动搅拌器，6为筛网，7为嗜酸氧化硫硫杆菌培菌池，8为硫酸盐还原菌培菌池，9为微生物吸附沉淀反应器，10为后期处理池，11为回用水贮存池，12为多级过滤器，13为真空泵，14为水泵，15为阀门。具体实施方式实施例1:1)活化嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t菌)A.t菌活化培养基配方为0.20gCaCl2*2H20，0.50gMgS04*7H20，3.50gKH2P04，0.40g(NH4)2Fe(S04)2*6H20，自来水加至1000mL。调培养液pH值至3.54.O，在O.lMPa蒸汽压力下灭菌30min，冷却。将研细过60目筛的硫粉IO.Og在无菌箱(室)内均匀地摊在离紫外线灯30cm处灭菌30min，然后加入已灭菌的上述溶液中。取A.t菌活化培养基150mL于500mL锥形瓶中，吸取20mLA.t菌的活性菌液加入到活化培养基中，然后置于2832t:的恒温振荡器中振荡培养。按同样方法逐渐减少接种量进行转移培养14天，经过反复转移培养并过滤，获得A.t菌的活性菌液(微生物生物量为1015g/L)。2)活化硫酸盐还原菌(SRB菌)SRB菌活化培养基配方为1.OOgNH4C1，2.00gMgS04*7H20，0.10gCaCl2*2H20，0.50gNa2S04，0.50gK2HP04，1.OOg酵母膏，4.OOmL乳酸钠，自来水加至1000mL，调培养液pH值至7.07.5。密封后在0.lMPa蒸汽压力下灭菌1520min后冷却至室温。称取硫酸亚铁铵1.2g，抗坏血酸0.4g，在无菌箱(室)内均匀地摊在离紫外线灯30cm处灭菌30min。在无菌操作下，把硫酸亚铁铵和抗坏血酸分别溶解于事先准备好的40mL无菌水中。按每lOOmL培养基加入1.OmL硫酸亚铁铵溶液和1.OmL抗坏血酸溶液的量将硫酸亚铁铵和抗坏血酸加入培养基中。在厌氧条件下接种，接种后培养液的体积占培养瓶的9598%，3237t:密闭静置培养4872小时，获得SRB菌的活性菌液(微生物生物量为1015g/L)。3)富含铁和硫的反应培养基的配制培养基配方为(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H204.OOg，硫粉2.lOg，黄铁矿粉3.50g，加自来水至lOOOmL混合均匀。4)取锶-90微污染土壤依次通过铁栅筛、双板筛和螺旋筛，筛出较大粒径土粒后，粒径小于0.25mm的土粒为减容后待处理污染土壤。5)在微生物促溶反应器(4)内，按144.93g土/lOOmLA.t菌活性菌液的量将锶_90微污染土壤投入，然后按17.0mL/100g土的量将富含铁和硫的反应培养基投入，于2535"通气搅拌处理1014天(120r/m)。取样分析。6)将微生物促溶反应器(4)内沉淀部分的锶-90含量达标土壤经脱水后原地回填，上清液部分则通过筛网(6)后再经调节阀门(15)进入多级过滤器(12)，将九〖菌过滤后与SRB菌按1:1(v/v)的比例转入微生物吸附沉淀反应器(9)。SRB菌来自SRB菌培菌池(8)(微生物生物量达到1015g/L)，进一步于2537t:将溶出的锶-90吸附沉淀下来。7)微生物吸附沉淀反应器(9)经过电动搅拌器(5)的充分搅拌以及随后的沉淀反应4872小时后，将上清液部分通过多级过滤器(12)，进入回用水贮存池(11)，通过水泵(14)提升入A.t菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用于菌株培养等环节。在多级过滤器(12)后安装的真空泵(13)可以加快溶液中悬浮物和微生物的过滤速度，提高处理效率。微生物吸附沉淀反应器(9)中的放射性废物沉淀则通过调节阀门(15)进入后期处理池(10)妥善储藏，可进一步用作提取锶-90的原料。从微生物促溶反应器(4)—多级过滤器(12)—微生物吸附沉淀反应器(9)—后期处理池(10)，以及从微生物促溶反应器(4)—多级过滤器(12)—微生物吸附沉淀反应器(9)—多级过滤器(12)—回用水贮存池(11)，完全利用各池的高程差，实现自流、节约能源。8)结果分析上述处理土壤经离心和过滤后，测得其中锶-90的去除率为97.37X，植物养分全N、全P和有机质的损失率分别为12.20%、14.05%和9.23%。锶-90微污染土壤处理前后锶-90和植物养分含量的变化见表1。表1处理前后锶-90微污染土壤中锶-90和植物养分含量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例2:1)活化嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t菌)同实施例1。2)活化硫酸盐还原菌(SRB菌)同实施例1。3)富含铁和硫的反应培养基的配制(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H208.20g，硫粉4.65g，黄铁矿粉4.55g，加自来水至1000mL混合均匀。4)锶-90微污染土壤筛分减容同实施例1。5)在微生物促溶反应器(4)内，按105.26g土/100mLA.t菌活性菌液的量将锶_90微污染土壤投入，然后按19.0mL/100g土的量将富含铁和硫的反应培养基投入，于2535"通气搅拌1014天(120r/m)，取样分析。6)将微生物促溶反应器(4)内沉淀部分的锶-90含量达标土壤经脱水后原地回填，上清液部分则通过筛网(6)后再经调节阀门(15)进入多级过滤器(12)，将九〖菌过滤后与SRB菌按1:1(v/v)的比例转入微生物吸附沉淀反应器(9)。SRB菌来自SRB菌培菌池(8)(微生物生物量达到1015g/L)，进一步于2537t:将溶出的锶-90吸附沉淀下来。7)微生物吸附沉淀反应器(9)经过电动搅拌器(5)的充分搅拌以及随后的沉淀反应4872小时后，将上清液部分通过多级过滤器(12)，进入回用水贮存池(11)，通过水泵(14)提升入A.t菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用于菌株培养等环节。同实施例1。8)结果分析反应处理后的土壤经离心和过滤后，测得其中锶-90的最终去除率为99.42X，植物养分全N、全P和有机质的损失率分别为12.11%、15.07%和10.11%。锶-90微污染土壤处理前后锶-90和植物养分含量的变化见表2。表2处理前后锶-90微污染土壤中锶-90和植物养分含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.019实施例3:1)活化嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t菌)同实施例1。2)活化硫酸盐还原菌(SRB菌)同实施例1。3)富含铁和硫的反应培养基的配制(NH4)2S042.50g，KH2P042.50g，MgS047H200.50g，CaCl22H200.25g，FeS047H206.80g，硫粉3.45g，黄铁矿粉3.85g，加自来水至1000mL混合均匀。4)锶-90微污染土壤筛分减容同实施例1。5)在微生物促溶反应器(4)内，按111.1lg土/100mLA.t菌活性菌液的量将锶_90微污染土壤投入，然后按18.0mL/100g土的量将富含铁和硫的反应培养基投入，于2535"通气搅拌1014天(120r/m)，取样分析。6)将微生物促溶反应器(4)内沉淀部分的锶-90含量达标土壤经脱水后原地回填，上清液部分则通过筛网(6)后再经调节阀门(15)进入多级过滤器(12)，将九〖菌过滤后与SRB菌按1:1(v/v)的比例转入微生物吸附沉淀反应器(9)。SRB菌来自SRB菌培菌池(7)(微生物生物量达到1015g/L)，进一步于2537t:将溶出的锶-90吸附沉淀下来。7)微生物吸附沉淀反应器(9)经过电动搅拌器(5)的充分搅拌以及随后的沉淀反应4872小时后，将上清液部分通过多级过滤器(12)，进入回用水贮存池(11)，通过水泵(14)提升入A.t菌培菌池(7)和SRB菌培菌池(8)，回用于菌株培养等环节。同实施例1。8)结果分析反应处理后的土壤经离心和过滤后，测得其中锶-90的最终去除率为98.89X，植物养分全N、全P和有机质的损失率分别为12.54%、13.10%和9.55%。锶-90微污染土壤处理前后锶-90和植物养分含量的变化见表3。表3处理前后锶-90微污染土壤中锶-90和植物养分含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求一种放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是使用嗜酸氧化硫硫杆菌AcidithiobacillusthiooxidansCCTCCM208131和硫酸盐还原菌Sulfatereducingbacteria。2.权利要求1所述的放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是硫酸盐还原菌为复合功能菌，包括脱硫杆菌Desulfobactersp.CGMCCCB1.168、脱硫弧菌Desulfovibriosp.CGMCCCB1.268、阴沟肠杆菌Enterobactercloacesp.CGMCCCB1.129、脱硫肠状菌Desulfotomaculumspp.CGMCCCB1.139和芽孢杆菌Bacillussp.CGMCCCB1.149。3.权利要求1所述的放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是采用铁栅筛、双板筛和螺旋筛对放射性锶微污染土壤进行筛分，粒径大于0.25mm的土粒为干净土粒，粒径小于0.25mm的土粒为放射性锶污染土壤；将粒径小于0.25mm的土粒与嗜酸氧化硫硫杆菌活性菌液混合处理，经过滤后，沉淀为干净土壤，滤液转出，与硫酸盐还原菌活性菌液混合处理，放射性锶被沉淀下来，经过滤分离，放射性锶回收，水回用。4.权利要求3所述的放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是按100200g土/lOOmL嗜酸氧化硫硫杆菌活性菌液的量将放射性锶污染土壤投入；然后按15.020.0mL/100g土的量将反应培养基投入，反应培养基的配方为(NH4)2S042.50gKH2P042.50gMgS047H200.50gCaCl22H200.25gFeS047H203.009.00g硫粉1.705.10g黄铁矿粉1.544.62g自来水力口至lOOOmL。5.权利要求3或4所述的放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是放射性锶微污染土壤于2535t:通气搅拌处理1014天，滤液转出，与硫酸盐还原菌活性菌液于2537t:下，经23天吸附沉淀处理。6.权利要求15所述的放射性锶-90污染土壤的处理方法，其特征是嗜酸氧化硫硫杆菌的培养基配方为CaCl22H200.20gMgS047H200.50gKH2P043.50g(NH4)2Fe(S04)26H200.40g自来水加至lOOOmL嗜酸氧化硫硫杆菌活性菌液的配制为调培养液pH值至3.54.0，在0.IMPa蒸汽压力下灭菌30min，冷却；将研细过60目筛的硫粉10.0g在无菌室内均匀地摊在离紫外线灯30cm处灭菌30min，然后加入已灭菌的上述溶液中；接种后，2832。C振摇培养14天，振摇速度120r/min;硫酸盐还原菌的培养基配方为NH4C11.00gMgSO。。7比。2．OOgCaCl．2H。o．10gNaSO、A0．50gKHP。+o．50g酵母膏1．OOg乳酸钠4．OOmI+自来水加至1000mI+硫酸盐还原菌活性菌液的配制为调培养液pH值至7．o一7．5，密封后在o．1MPa蒸汽压力下灭菌15~20min后冷却至室温，称取硫酸亚铁铵1．2g，抗坏血酸o．4g，在无菌室内均匀地摊在离紫外线灯30Cm处灭菌30min，在无菌操作下，把硫酸亚铁铵和抗坏血酸分别溶解于40mI+无菌水中，按每lOOmI+培养液中加入1．OmI+硫酸亚铁铵溶液和1．OmI+抗坏血酸溶液，接种后，于32—37℃密闭静置培养z18~72小时。全文摘要本发明涉及一种放射性锶微污染土壤的处理方法。该方法包括采用铁栅筛、双板筛和螺旋筛对放射性锶微污染土壤进行筛分，筛出较粗干净土粒，然后通过将减容后的放射性锶微污染土壤与嗜酸氧化硫硫杆菌活性菌液在微生物促溶反应器中混合，以促溶微污染土壤中的放射性锶到液相；含放射性锶溶液转移到微生物吸附沉淀反应器，通过调节pH值，利用硫酸盐还原菌活性菌液将转移到液相中的放射性锶进一步沉淀下来；处理后的土壤悬液经过滤后水的回用；以及吸附有放射性锶的污泥的减容等步骤。该方法操作简便、经济可行、安全性高，不会对生态环境造成二次污染，能够高效、快捷地去除微污染土壤中的放射性锶。文档编号B09C1/10GK101745529SQ20081014772公开日2010年6月23日申请日期2008年11月28日优先权日2008年11月28日发明者李娜,董微,袁世斌申请人:中国科学院成都生物研究所