[發(fā)明專利]一種細(xì)菌固化尾礦及控制重金屬淋溶方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410650845.5
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104446329A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘響亮;李保華;宋文娟;張道勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C04B18/12
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所 65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明具體涉及一種細(xì)菌固化尾礦及控制重金屬淋溶方法，是一種尿素分解菌，通過它誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀的作用固定尾礦中重金屬的方法，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，市場對各種礦石的需求量越來越大，而選礦之后的礦渣也越來越多。除極少數(shù)礦區(qū)將礦渣處理和治理得較合理之外，其余大多數(shù)隨處堆放。堆積礦渣的場所，因缺乏有效的污染控制方法和防滲措施，每逢刮風(fēng)天氣，沙塵四起，遇到暴雨，泥沙傾瀉而下，侵占農(nóng)田，污染水源，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。尤其礦渣中的各類重金屬隨著雨水的淋溶作用不斷溶出，嚴(yán)重污染周邊土壤和地下水。如何治理礦渣，有效控制礦渣中重金屬的溶出，是一個亟待深入研究盡快解決的問題。

礦渣中的重金屬污染作為環(huán)境污染的一個重要類型，它具有許多比其他污染更嚴(yán)重的問題，如元素毒性大，在環(huán)境中不易被代謝，易被生物富集并有生物放大效應(yīng)等等。針對礦渣中的重金屬污染的溶出原理，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了幾種從源頭控制尾礦重金屬污染的方法，主要包括中和法，殺菌劑法，覆蓋隔離法，鈍化包膜法等。中和法主要是用CaCO₃、Ca(OH)₂和CaO等堿性物質(zhì)或堿性礦石廢渣來處理；殺菌法的目的是阻止微生物的生物氧化作用，達(dá)到降低Fe³⁺對硫化礦的氧化，從而減輕重金屬污染；覆蓋隔離法包括水罩法和覆蓋法，兩種方法都是為了阻止硫化礦尾礦不與空氣和地面水或地下水接觸，從而阻止其氧化，減輕重金屬污染；鈍化法是利用化學(xué)反應(yīng)在尾礦顆粒表面形成一層不溶的、惰性的和致密的膜，從而使氧氣和其他氧化劑無法侵襲尾礦。以上控制方法均有一定的局限，存在因環(huán)境pH的改變而再次釋放、對環(huán)境條件有所限制、不能大規(guī)模使用、處理成本高、預(yù)處理困難、存在二次污染等問題。重金屬的固定和釋放與環(huán)境的pH值密切相關(guān)，酸性環(huán)境促使重金屬從尾礦中溶出，為此通過添加堿性物質(zhì)提高環(huán)境的pH值，達(dá)到控制重金屬污染的目的，收到了一定的效果。但如果遇到合適的環(huán)境條件，重金屬將再次溶出污染環(huán)境。因此從尾礦重金屬溶出的機理出發(fā)，綜合利用物理、化學(xué)和生物學(xué)手段，尋求高效、廉價、環(huán)境友好的重金屬固定技術(shù)是從源頭上控制尾礦重金屬污染的途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)菌固化尾礦及控制重金屬淋溶方法，該方法利用細(xì)菌為阿氏芽孢桿菌(Bacillus?asahii)，菌株購買自中國微生物菌種網(wǎng)CCTCC?AB?207736，采用NBU液體培養(yǎng)基對菌株進(jìn)行富集培養(yǎng)，通過菌液分解尿素過程中釋放的CO₂在堿性環(huán)境中誘導(dǎo)環(huán)境中的Ca²⁺形成沉淀，CaCO₃形成過程中將重金屬鑲嵌在其晶格中，從而達(dá)到固定尾礦中重金屬的目的。同時固化后形成的礦渣磚具有與免燒磚相當(dāng)?shù)膹姸龋瑢崿F(xiàn)資源再利用。該方法處理成本低，環(huán)境效益好，無二次污染，固化后形成的礦渣磚有一定的再利用價值，可以對多種重金屬進(jìn)行固定。

本發(fā)明所述的一種細(xì)菌固化尾礦及控制重金屬淋溶方法，按下列步驟進(jìn)行：

a、細(xì)菌來源及培養(yǎng)：選取的細(xì)菌為阿氏芽孢桿菌(Bacillus?asahii)，采用NBU液體培養(yǎng)基對菌株進(jìn)行富集培養(yǎng)，其中NBU液體培養(yǎng)基是在NB培養(yǎng)基中添加質(zhì)量2％-6％的尿素和20-30mmol/L的CaCl₂，在溫度25-35℃下震蕩培養(yǎng)至菌液濃度為5×10⁷CFU/ml，震蕩速度為100-150轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)時間24-72小時；

b、固化處理：將鉻渣、沙子和土壤按質(zhì)量比7-8:1.5-2.0:0.8-1.2混合，加入8％-13％V/W步驟a中富集培養(yǎng)好的菌液，溫度25-35℃下固化3-5周，菌液在利用尿素代謝過程中，釋放二氧化碳同時使環(huán)境pH值升高呈堿性，堿性條件下促使二氧化碳與Ca²⁺結(jié)合形成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣沉淀過程中將重金屬鑲嵌在其晶格中，以達(dá)到固定尾礦中重金屬。

步驟b菌液誘導(dǎo)碳酸鈣固定重金屬過程中，固化后形成的礦渣磚的強度達(dá)到0.34-0.38兆帕。

所述方法中固化尾礦中重金屬為單一重金屬或多種重金屬。

本發(fā)明所述的一種細(xì)菌固化尾礦及控制重金屬淋溶方法，該方法中涉及的細(xì)菌信息：分類命名：阿氏芽孢桿菌，拉丁名：Bacillus?asahii，保藏單位和保藏號：中國微生物菌種網(wǎng)；保藏號：CCTCC?AB?207736，地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路北京北納創(chuàng)聯(lián)生物技術(shù)研究院，購買時間：2013年11月16日。