[發明專利]硫-菌雙重固定化生物質炭顆粒及制備和生物淋濾方法

有效

• 申請號: 201810475111.6
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108486097B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 樓莉萍;蔣夢瑩;王宇峰;施珂珂;樓軼玲;王書航;張博;胡寶蘭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C02F11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種硫?菌雙重固定化生物質炭顆粒及制備和生物淋濾方法，屬于底泥處理領域。本發明通過噴涂、浸漬等方法，使熔融的硫附著在生物質炭顆粒的表面，待冷卻后得到固定化硫?生物質炭顆粒。隨后將其投入底泥中進行生物淋濾，得到的硫?菌雙重固定化生物質炭顆粒可重復多次利用，且后續操作無需再次接種。本發明較為有效地解決了傳統方法中硫粉分散不均、殘留硫的后酸化、微生物流失嚴重、微生物接種馴化時間長等問題，提高了生物淋濾技術的處理效果和硫粉的利用率，進一步推動生物淋濾技術的工程應用，并拓寬底泥的資源化利用途徑。

技術領域

本發明涉及環境污染治理領域中疏浚底泥、污泥及土壤重金屬污染的治理，特別是涉及一種硫-菌雙重固定化生物質炭顆粒及制備和生物淋濾方法。

背景技術

由于重金屬不易隨水移動，也不會被微生物分解，故容易蓄積在沉積物中。已有調查研究說明我國河湖底泥呈現不同程度的重金屬污染，其濃度超出當地土壤背景值的比例高達80.1％。在我國持續推進河湖水環境綜合整治和疏浚工作的今天，重金屬污染底泥的處理處置技術的研發迫在眉睫。

目前固化/穩定化方法是處理重金屬污染底泥/土壤的主要方法，該方法通過向污染底泥/土壤中添加固化劑/穩定劑，將污染底泥/土壤固封為低滲透性的固化體，或通過化學作用將重金屬轉化成不活潑形態，意在防止重金屬的進一步遷移轉化所造成的污染風險。此類技術并沒有將重金屬從底泥中去除，固化/穩定化后的底泥絕大部分只能用于堤防工程、道路工程、建筑地基等工程填土或建材使用，限制了底泥后續的資源化利用途徑。

近幾十年來，生物淋濾技術的研究與應用逐漸擴展至環境污染治理等領域，尤其是周立祥等人將其成功應用于污泥脫毒脫水的實際工程，為生物淋濾技術在底泥重金屬修復中的發展提供了良好的基礎。生物淋濾技術的原理是利用嗜酸微生物(主要是氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌等嗜酸性硫桿菌)代謝過程中產生的氧化、還原、絡合、吸附或溶解作用，將難溶性重金屬從固相中轉入液相中，而后通過固液分離加以去除。該技術具有反應溫和、耗酸少、運行成本較低、去除效率高、脫毒后污泥脫水性能好、后續資源化利用選擇性高等優點。目前，關于底泥生物淋濾實際工程應用的研究報道較少，大多為加入硫粉等生長基質后，采用污泥回流法或多次接種法處理，到達淋濾終點后脫水干化進行下一步的資源化利用。上述工藝仍存在以下幾個問題：一、硫粉因其高疏水性而分散不均，且殘余硫造成的后酸化問題會影響后續的資源化利用。通常的解決辦法是投加表面活性劑或使用生物硫。但投加物理化學表面活性劑存在影響微生物生長、易二次污染等問題,生物表面活性劑則價格昂貴，不適宜大規模工程應用；而生物硫存在來源較少、易形成膠體溶液、不易分離等缺點。二、在污泥回流法中微生物流失嚴重、淋濾效果減弱，同時微生物接種馴化時間長、淋濾效率降低。

發明內容

本發明的目的在于提高生物淋濾技術的處理效果和硫粉的利用率，并提供了一種采用生物質炭作為硫和菌的共同載體進行生物淋濾的方法，能實現生長基質硫和淋濾功能菌的同時固定、多次重復利用以及泥菌的快速分離，從而減少微生物流失、提高硫利用率和處理效率、解決后酸化問題，能有效去除底泥中重金屬等污染物，并方便其后續的資源化利用。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種固定化硫-生物質炭顆粒的制備方法，其包括以下步驟：

1)將硫粉加熱至熔融狀態；

2)將熔融狀態的硫附著在生物質炭顆粒的表面，待冷卻后得到固定化硫-生物質炭顆粒。

該方法制備的固定化硫-生物質炭顆粒可以替代硫粉作為生長基質，將其投入底泥中配合淋濾功能菌，能夠將難溶性重金屬從固相中轉入液相中，實現重金屬的淋濾。

但上述固定化硫-生物質炭顆粒在使用過程中，仍然需要向底泥中接種污泥，因此本發明的另一目的在于提供一種硫-菌雙重固定化生物質炭顆粒的制備方法，使在利用生物質炭顆粒進行生物淋濾時無需接種污泥。該制備方法包括以下步驟：