利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤的方法与流程

本发明涉及土壤修复，具体涉及利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤的方法。

背景技术：

1、多环芳烃是指含两个或两个以上苯环的芳烃，多环芳烃的来源分为自然源和人为源。自然源主要来自陆地、水生植物和微生物的生物合成过程，另外森林、草原的天然火灾及火山的喷发物和从化石燃料、木质素和底泥中也存在多环芳烃；人为源主要是由各种矿物燃料(如煤、石油和天然气等)、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原条件下热解形成的挥发性碳氢化合物，是重要的环境污染物。由于多环芳烃具有致癌、致畸、致突变性，人长期处于较高浓度多环芳烃污染的环境中会导致急性或慢性伤害。

2、现有技术中的多环芳烃其化学性质稳定，通常会以吸附态的形式沉积在土壤中，造成土壤污染。微生物是生物修复的主体，在污染物的迁移转化乃至最终清除的过程中占有重要地位，现有的研究表明，鞘脂菌ns7能够降解多环芳烃，但是鞘脂菌微生物对多环芳烃降解需要一定的时间，吸附态的多环芳烃与微生物之间难以完全接触，导致了微生物对多环芳烃的降解性能差，土壤中多环芳烃降解速率低，污染土壤的治理效率低。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤的方法，用于解决现有技术中被多环芳烃污染的土壤使用微生物降解处理时，吸附态的多环芳烃与微生物之间难以充分接触，导致了微生物对多环芳烃的降解性能差，被污染土壤中多环芳烃处理速率低，污染土壤的治理时间长、效果差的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤的方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将被多环芳烃污染的土壤从地面上铲起，烘干、分散后进行集中储存，得到待修复土壤；

5、步骤二、将待修复土壤转移到储存罐中，使用淋洗液对待修复土壤进行加压洗脱，得到洗脱液和洗脱土壤；

6、步骤三、选取一底部设有沥水板的处理槽，在沥水板的顶部铺放从下向上依次铺放透水膜和活性污泥，使得活性污泥的厚度到达30-50cm，形成活性污泥层，将洗脱液均匀喷淋在活性污泥层的顶部，洗脱得到再生淋洗液；

7、步骤四、待活性污泥层吸附饱和之后，沥干，将活性污泥转移到发酵环境中，生物发酵处理7-10天，得到再生活性污泥。

8、进一步的，所述淋洗液的制备方法为：将聚氧乙烯醚、吐温80和饮用水按重量比2:1:100加入到搅拌釜中混合均匀，得到淋洗液。

9、进一步的，所述活性污泥的制备方法包括以下步骤：

10、s1、将预处理椰壳、醋酸铜、2-羟基-6-氨基嘌呤、纯化水加入到烧杯中，超声分散3-5h，抽滤至无液体流出后转移到温度为100-120℃干燥箱中，干燥6-8h，得到混合料；

11、s2、将混合料转移到氮气保护的气氛炉中，气氛炉温度升高至800-900℃，煅烧2-3h，得到生物吸附碳；

12、s3、将消解菌悬浮液、生物吸附碳加入到烧杯中，室温下浸润2-3h，搅拌状态下向烧杯中缓慢加入2wt％海藻酸钠水溶液，反应2-3h，反应完成之后，过滤，滤饼用纯化水淋洗后铺放在温度为30-40℃的干燥箱中，鼓风干燥18-20h，得到改性生物吸附碳；

13、s4、将改性污泥、改性生物吸附碳和腐殖酸溶液加入到烧杯中搅拌均匀，得到活性污泥。

14、进一步的，所述预处理椰壳的制备方法包括：

15、a1、使用饮用水对椰子壳进行清洗，去除其表面杂质，然后将椰子壳撕碎成小块状，加入纯化水煮沸，保温处理60-90min，抽滤，滤饼淋洗后抽干，得到椰壳碎片；

16、a2、将椰壳碎片转移到盛放有0.2m的氢氧化钠水溶液的烧杯中，烧杯温度升高至65-75℃，浸泡3-5h，抽滤，滤饼用纯化水淋洗至中性后，将滤饼转移到温度为100-120℃的干燥箱中鼓风干燥20-22h，得到预处理椰壳。

17、进一步的，所述步骤s1中预处理椰壳、醋酸铜、2-羟基-6-氨基嘌呤、纯化水的重量比为2:1:6:20。

18、进一步的，所述消解菌悬浮液的制备方法包括：将鞘脂菌培养在马丁氏培养基中，采用涂布平板法对其进行放大培养，培养一周之后，冲洗平板，得到浓度为800-1000cfu/ml的消解菌悬浮液。

19、进一步的，所述步骤s3中鞘脂菌悬浮液、生物吸附碳和2wt％海藻酸钠水溶液的重量比为2:1:1。

20、进一步的，所述改性污泥的制备方法包括：

21、b1、选取市政污水处理厂脱水后污泥为污泥原料，将污泥原料转移到75-85℃干燥箱中，鼓风干燥16-18h，粉碎过80目筛网，得到污泥粉末；

22、b2、将污泥粉末、尿素与饮用水按重量比3:1:10加入到烧瓶中，室温下搅拌6-8h，抽滤至无液体流出，将滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中，鼓风干燥16-18h，得到混合污泥粉，将混合污泥粉转移到温度900-1000℃的氮气保护的气氛炉中，煅烧2-3h，得到改性污泥。

23、进一步的，所述腐殖酸溶液的制备方法为：将腐殖酸和饮用水加入到烧瓶中搅拌均匀，向烧瓶中加入0.5m氢氧化钠水溶液，调节体系ph＝7，然后向烧杯中加入饮用水，得到10g/l的腐殖酸溶液。

24、进一步的，所述步骤s4中改性污泥、改性生物吸附碳和腐殖酸溶液的重量比1:3:9。

25、本发明具备下述有益效果：

26、1、本发明利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤过程中，通过对氢氧化钠溶液对椰壳碎片进行处理，使得椰壳碎片中的木质素结构中的羟基、亚甲基、甲氧基和酯键等部分官能团发生断裂，椰壳中木质素的物理结构被破坏，从而增加预处理椰壳的孔隙率和内表面积，预处理椰壳、醋酸铜、2-羟基-6-氨基嘌呤混合制备成混合料，在煅烧过程中，2-羟基-6-氨基嘌呤作为氮源、预处理椰壳为碳源、醋酸铜为金属源，通过高温煅烧得到了铜和氮掺杂的生物吸附碳，由于氮原子的电子比碳原子多一个，进行氮掺杂后的生物炭中的氮原子有一个孤对电子，它会使生物炭的电荷密度增加并形成n型半导体，提高生物吸附碳的化学活性，醋酸铜中的铜以金属阳离子的形式对生物吸附碳进行掺杂，铜离子不仅能够作为骨架对生物吸附碳进行支撑，还能够与多环芳烃以π键的形式对其进行吸附，提高生物吸附碳对多环芳烃的吸附性能。

27、2、本发明利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤过程中，通过选取鞘脂菌为生物降解菌，对其进行放大培养，制备成消解菌悬浮液，消解菌悬浮液通过吸附作用吸附在生物吸附碳上，然后在海藻酸钠作用下，将其包埋固定在生物吸附碳上，从而对消解菌进行包埋固定，避免在洗脱液喷淋在活性污泥上时，消解菌随着洗脱液流淌导致消解菌分布不均匀，提高多环芳烃的消解效率；通过尿素水溶液度污泥粉末进行掺杂，使得尿素能够均匀分布在污泥上，在高温煅烧过程中，尿素分子分解产生氨等气体，在污泥粉末上形成大量的褶皱与孔隙，提高了改性污泥的孔隙率；改性污泥和改性生物吸附碳通过腐殖酸溶液混合在一起，以腐殖酸溶液为分散介质对其进行充分混合，腐殖酸溶液中的富里酸结构中含有大量酚羟基、羰基等基团，可与多环芳烃通过复杂的化学作用交联，进一步的提高活性污泥对多环芳烃的吸附性能。

28、3、本发明利用活性污泥修复多环芳烃污染土壤过程中，通过聚氧乙烯醚、吐温80和饮用水进行混合制备的淋洗液对污染土壤进行淋洗，由于多环芳烃具有强疏水性，常以吸附态的形式存在于污染土壤中，聚氧乙烯醚和吐温80在淋洗过程中作为表面活性剂可以使溶液的表面张力显著降低，体系界面状态发生变化，从而产生润湿、分散、乳化和增溶等作用，使得多环芳烃能够被充分的清理出来，降低污染土壤中的多环芳烃的浓度。