一种厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法与流程

本发明属于土壤污染修复，具体涉及一种厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法。

背景技术：

1、农药制剂在农作物保质增产中发挥着重要作用，具有成本低廉、杀虫效果显著、使用快捷方便等诸多优点，其中滴滴涕(二氯二苯三氯乙烷，ddt)和林丹(γ-六氯环己烷，γ-hch)是杀虫剂中使用时间较早且应用范围较广的两类。然而由于其在生态环境中的化学性质稳定难降解、易生物富积、可通过食物链传递进入动植物体内等特点，并且具有致癌、致畸、致突变的三致性，从而危害人体和整个生态系统。

2、土壤是我国农业和经济发展的基石，也是生物的栖息场所，在作物生产种植过程中不可避免的成为农药的主要负载体。研究表明，农药的有效利用率仅仅达到20％～30％，其中有很大一部分的农药散失于农田土壤、河道、地下水以及蒸发至空气中。由于农户在使用农药过程中操作不规范，再加上农药在自然环境中具有分散性等多种自然环境因素，农药的利用率大大降低，而未喷洒在植物体的农药则会进入土壤，在土壤中形成农药残留。农药残留在土壤中持续的累积和各种途径传递时刻影响着食品安全和人体健康。

3、目前农药污染土壤修复措施主要有物理修复、化学修复、微生物修复等。物理修复技术，即将土壤中的污染物提取出来，来降低污染物的含量，主要包括客土法、土壤蒸汽浸提技术和热脱附技术等。化学修复技术，是指向土壤当中加入对应的化学试剂，利用特定的化学反应和原理，对污染物进行处理，从而达到污染物去除的目的，主要包括化学淋洗技术、还原脱氯修复技术、氧化还原修复技术等。物理修复和化学修复虽然效果显著，但是存在处理成本高、土壤原有的功能丧失、对污染物的去除不彻底且容易造成二次污染等缺点，具有一定的环境生态和健康风险。与物理、化学修复方法相比，生物修复具有成本低、对生态环境破坏性小、有利于改善原有环境、基本无二次污染等优点，具有广阔的应用前景。微生物修复是指利用天然存在的或培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，将农药污染物含量降低一定水平或转化为低毒甚至无毒的无害物质的方法。目前，生物修复法主要有生物堆肥修复法，采取人工强化措施如添加畜禽粪便、营养素、通风等措施，促进污染土壤堆体中微生物对农药的降解作用。然而由于ddt和γ-hch含氯、毒性强，难以通过简单的生物堆肥去除土壤中的污染物，往往所需的修复时间较长，一般需要六个月以上。

4、现有农药污染土壤的修复方法存在能耗高、修复成本高，不能或者难以将污染物彻底去除，受到环境条件的制约，以及修复周期长等缺陷，实际应用中难于推广。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，通过将传统的堆肥和微生物治理技术结合，强化微生物修复效率，缩短修复时间。

2、本发明所采用的技术方案如下：一种厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，所述方法是对待修复的农药污染土壤进行如下处理步骤：

3、(1)将农药污染土壤与农林废弃物、堆肥辅料和微生物菌剂进行充分混合，养护后密封进行厌氧处理；

4、(2)将厌氧处理后的所述农药污染土壤与活性污泥进行充分混合，在有氧环境中强化微生物修复农药污染土壤；

5、(3)将修复后的土壤运回原地回填，完成修复过程。

6、其中，所述农药污染土壤需要经风干处理后将水分控制在10％以下。

7、其中，所述的农林废弃物为破碎的秸秆、灌木枝、枯树叶、木屑中的一种或两种，其添加比例为所述农药污染土壤重量的5-10％；所述的堆肥辅料为猪粪、牛粪、鸡粪中的一种或两种，添加比例为所述农药污染土壤重量的30-40％；所述的微生物菌剂包括母菌菌株、淀粉、米糠、蛋白粉、营养肉汤粉、培养基、酵母提取物，其中母菌菌株为芽孢菌属(bacillus)、无色杆菌属(achromobacter、)、假单孢菌属(pseudomonas)和产碱杆菌属(alcaligenes)中的任意两种以上，所述的微生物菌剂添加比例比例为所述农药污染土壤重量的5-10％。

8、优选的，所述芽孢菌属、无色杆菌属、假单孢菌属和产碱杆菌属的质量比为0.5-2﹕1-2﹕1﹕0.5-2。

9、其中，所述步骤1)中的养护时间为8-12h，养护于堆肥仓中，土壤中水分含量维持在15-30％。

10、其中，步骤1)中所述农药污染土壤处于厌氧环境的时间不低于1周。

11、其中，步骤2)中活性污泥为经处理活化后的市政污水处理厂的污泥；所述处理活化为：将取自市政污水处理厂的污泥加水、淀粉及无机盐营养物质组成的培养液进行培养，并利用增氧泵对其进行曝气，每天静置2h以上，每隔一天添加新鲜培养液，培养5-7天。

12、优选的，所述的培养液中，淀粉浓度为500-3000mg/l，nh4+-n浓度为为300～1000mg/l，fe2+的浓度为5～10mg/l；mg2+的浓度为10～20mg/l，na+的浓度为200～1000mg/l，k+浓度为20～50mg/l。

13、其中，步骤2)中所述农药污染土壤处于好氧环境的时间不低于1周。

14、优选的，所述农药污染是指被ddt和γ-hch污染。

15、传统的去除ddt和γ-hch污染土壤的方法，往往所需的修复时间较长，一般需要六个月以上，并且修复成本高，难以去除彻底。本发明将厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤，将传统的堆肥和微生物治理技术结合，通过微生物菌种强化厌氧堆肥将有机氯农药进行还原脱氯，加速土壤中有机氯农药的还原降解转化；同时，在曝气条件下，活性污泥中的微生物以有机氯农药为电子供体，将电子转移给氧气等电子受体，将脱氯后低氯代有机污染物进行彻底降解，将其分解为二氧化碳和水，克服了对有机氯农药直接氧化效率不高的缺点。因此，本发明利用微生物菌种强化厌氧堆肥还原脱氯作用，结合活性污泥氧化降解有机氯农药的优势，将二者的优点结合在一起，建立一种可以高效、便捷、低成本修复农药污染土壤的方法。

16、本发明强化了微生物修复的效率，缩短了修复时间。本发明方法操作简单，不产生二次污染物质，降解效率较高，修复周期短，成本较低，适合大面积中低浓度农药污染，尤其是ddt和γ-hch污染农田土壤的修复，易于在实际应用中推广使用。

技术特征：

1.一种厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述方法是对待修复的农药污染污染土壤进行如下处理步骤：

2.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述农药污染土壤需要经风干处理后将水分控制在10％以下。

3.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述的农林废弃物为破碎的秸秆、灌木枝、枯树叶、木屑中的一种或两种，其添加比例为所述农药污染土壤重量的5-10％；所述的堆肥辅料为猪粪、牛粪、鸡粪中的一种或两种，添加比例为所述农药污染土壤重量的30-40％；所述的微生物菌剂包括母菌菌株、淀粉、米糠、蛋白粉、营养肉汤粉、培养基、酵母提取物，其中母菌菌株为芽孢菌属(bacillus)、无色杆菌属(achromobacter、)假单孢菌属(pseudomonas)和产碱杆菌属(alcaligenes)中的任意两种以上，所述的微生物菌剂添加比例为所述农药污染土壤重量的5-10％。

4.如权利要求3所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述芽孢菌属、无色杆菌属、假单孢菌属和产碱杆菌属的质量比为0.5-2﹕1-2﹕1﹕0.5-2。

5.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤1)中的养护时间为8-12h，养护于堆肥仓中，土壤中水分含量维持在15-30％。

6.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，步骤1)中所述农药污染土壤处于厌氧环境的时间不低于1周。

7.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，步骤2)中活性污泥为经处理活化后的市政污水处理厂的污泥；所述处理活化为：将取自市政污水处理厂的污泥加水、淀粉及无机盐营养物质组成的培养液进行培养，培养时进行曝气，每天静置2h以上，每隔一天添加新鲜培养液，培养5-7天。

8.如权利要求7所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述的培养液中，淀粉浓度为500-3000mg/l，nh4+-n浓度为300～1000mg/l，fe2+的浓度为5～10mg/l，mg2+的浓度为10～20mg/l，na+的浓度为200～1000mg/l，k+浓度为20～50mg/l。

9.如权利要求1所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，步骤2)中所述农药污染土壤处于有氧环境的时间不低于1周。

10.如权利要求1～9任一所述的厌氧还原-活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法，其特征在于，所述农药污染是指ddt和γ-hch污染。

技术总结
本发明公开了一种厌氧还原‑活性污泥生物氧化联合修复农药污染土壤的方法。将农药污染土壤与农林废弃物、堆肥辅料和微生物菌剂进行充分混合，将混合后的土壤养护后置于堆肥仓中，密封进行厌氧处理。将厌氧处理后的土壤与活性污泥进行充分混合，在堆肥仓中营造一个可控的有氧环境，进一步通过强化微生物修复农药污染土壤。本发明修复方法具有可控性好、降解效率较高、修复周期短和成本较低等特点，可适用于大面积中低浓度农药污染农田土壤的修复。

技术研发人员：赵和平,周琛
受保护的技术使用者：江苏里特曼生态环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12