CN109290365A - 一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的方法。其步骤是嗜热脂肪地衣芽胞杆菌、嗜热枯草芽孢杆菌、嗜热地衣芽孢杆菌、嗜热浸麻芽孢杆菌、嗜热里氏木霉等5种菌株在各自基础培养基中发酵得到发酵原液；5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在2.0%的淀粉水溶液中通气搅拌发酵得到复合菌剂；超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后，调整含水量在55%～65%左右；将复合菌剂按1:10～20的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素；将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:50～100的比例充分拌匀；利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤15～20天，即实现快速低成本无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及放射性及重金属污染环境生物修复及固体废物处理与资源化利用领域，具体涉及超富集植物体的减容减量处理。
背景技术
植物修复是生物修复的一部分，全球范围的相关研究和实践正在不断地推动着这种修复理论和技术应用的快速发展。与传统的物理、化学及工程技术方法相比较，植物修复技术虽然具有许多的优点，应用前景看好，但真正推广这项技术仍有许多问题需要解决。其中关键的瓶颈问题是以单位面积亩为基本单位、收获量数吨，大量甚至巨量的核素和重金属超富集植物体的处理技术还存在许多问题，常规的方法是采用焚烧、填埋等传统技术，但存在处理费用高、风险大等问题，虽然清除了污染土壤和环境中的放射性核素和重金属，但是在后续处理中有带来了更多的风险，甚至会形成处理场及处理设施的放射性高活度二次污染。
植物修复后产生的大量超富集植物体的后处理也是生物修复技术面临的一个亟待解决的问题。常规的方法是采用焚烧、填埋等措施，但大量甚至巨量的超富集植物体具有核素和重金属含量高，体积、重量庞大等特点，因此使其处理费用高、风险大。虽然清除了污染土壤和环境中的放射性核素和重金属，但是在后续处理中带来了更多的风险，甚至会形成处理场及处理设施的放射性高活度二次污染。如果不突破这些瓶颈问题，放射性核素污染环境控制与修复技术的应用和产业化前景就会受到怀疑。
纤维素、半纤维素占超富集植物体中的干物质成分极大的比例。纤维素是葡萄糖的聚合物，由于结构特殊，因此有抵抗各种氧化剂的能力，只能被浓酸水解。微生物对纤维素的作用，完全取决于微生物的功能和分解条件。纤维素的分解分两个阶段，第一阶段是在微生物分泌的纤维素酶的作用下水解，生成纤维糊精、纤维二糖，在纤维二糖酶的作用下生成葡萄糖。第二阶段是水解产物的发酵过程。在第二阶段好气微生物和厌气微生物的发酵产物有所不同。好气纤维分解菌能将纤维素完全分解，只产生CO2、一些粘液物质、色素和大量微生物细胞物质，30％～40％分解的纤维素可以转变成纤维素分解菌的细胞物质；嫌气性纤维分解菌则发酵成各种有机酸（醋酸、丙酸、丁酸、蚁酸、乳酸和琥珀酸等）、醇类、二氧化碳和氢气。半纤维素包括多种化合物，有多缩醣醛和多缩糖醛酸。在微生物的作用下，多糖水解成简单的单糖类，多缩糖醛酸水解成糖醛酸或醣醛酸糖酸和糖的混合物。主要被真菌和细菌所分解。因此，利用微生物的分解、降解等综合作用，对超富集植物体进行微生物快速减容减量是解决这一矛盾的有效措施。富集植物修复放射性及重金属污染环境后，产生的大量超富集植物体的后处理是生物修复技术面临的一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是发明一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量的方法，利用微生物的分解、降解等综合作用，对超富集植物体的快速减容减量，减少对环境的二次污染，实现大量超富集植物体的低成本无害化后处理。
本发明的技术方案是：一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的技术方法，依次包括如下步骤：
A、超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂的制备:将嗜热脂肪地衣芽胞杆菌（Bacillus stearothermophilus）、嗜热枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis subsp.subtilis）、嗜热地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、嗜热浸麻芽孢杆菌（Bacillus macerans）、嗜热里氏木霉（Trichodermareesel） 5种菌相似菌株中的一种，在各自基础培养基中按接种量2.0%，28～37℃，180r/min发酵36小时得到各菌种的发酵原液；5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在（NH4）2SO4 2.0～4.0g/L、NaH2PO4 1.5～3.0g/L、pH6.5～7.5，质量百分含量为2.0%的淀粉水溶液中，经28～34℃，36～48h的条件下通气搅拌发酵，直至培养液中微生物含量不低于4.0×108CFU（菌落形成单位）/mL，即得到超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂；
B、超富集植物体预处理：将超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后拌匀，调整含水量在55%～65%左右。如是新鲜超富集植物体，可摊薄晾晒1天即可；
C、菌剂预混母料制备：将超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂按1:10～20的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素，混拌均匀；
D、混合拌料处理：将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:50～100的比例充分拌匀，放入减容减量池中，摊平脚踩压实，表面薄膜覆盖保温和防止雨水灌入；
E、快速减容减量处理：利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤15～20天，完成超富集植物体快速减容减量的低成本无害化处理。
本发明集成了数种嗜热微生物的腐熟分解优势, 制备的超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂，可在15～20天完成放射性及重金属污染环境生物修复产生的大量超富集植物体的快速减容减量，减少对环境的二次污染，实现大量超富集植物体的低成本无害化后处理。
具体实施方式
以下结合实例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：
一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的技术方法。其步骤分为五步。
A超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂的制备：将嗜热脂肪地衣芽胞杆菌（Bacillus stearothermophilus）、嗜热枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis subsp.subtilis）、嗜热地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、嗜热浸麻芽孢杆菌（Bacillus macerans）、嗜热里氏木霉（Trichodermareesel） 5种菌相似菌株中的一种，在各自基础培养基中按接种量2.0%，28℃，180r/min发酵36小时得到各菌种的发酵原液。5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在（NH4）2SO4 4.0g/L、NaH2PO4 3.0g/L、pH7.5，质量百分含量为2.0%的淀粉水溶液中，经34℃，36h的条件下通气搅拌发酵，直至培养液中微生物含量不低于4.0×108CFU（菌落形成单位）/mL，即得到超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂。
B超富集植物体预处理：将超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后拌匀，调整含水量在55%左右。如是新鲜超富集植物体，可摊薄晾晒1天即可。
C菌剂预混母料制备：将超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂按1:20的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素，混拌均匀。
D混合拌料处理：将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:50的比例充分拌匀，放入减容减量池中，摊平脚踩压实，表面薄膜覆盖保温和防止雨水灌入。
E快速减容减量处理：利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤20天，完成超富集植物体快速减容减量的低成本无害化处理。
实施例2：
一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的技术方法，其步骤分为：
A、超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂的制备：将嗜热脂肪地衣芽胞杆菌（Bacillus stearothermophilus）、嗜热枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis subsp.subtilis）、嗜热地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、嗜热浸麻芽孢杆菌（Bacillus macerans）、嗜热里氏木霉（Trichodermareesel） 5种菌相似菌株中的一种，在各自基础培养基中按接种量2.0%，37℃，180r/min发酵36小时得到各菌种的发酵原液。5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在（NH4）2SO4 2.0g/L、NaH2PO4 1.5g/L、pH6.5，质量百分含量为2.0%的淀粉水溶液中，经28℃，48h的条件下通气搅拌发酵，直至培养液中微生物含量不低于4.0×108CFU（菌落形成单位）/mL，即得到超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂；
B、超富集植物体预处理：将超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后拌匀，调整含水量在65%左右。如是新鲜超富集植物体，可摊薄晾晒1天即可；
C、菌剂预混母料制备：将超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂按1:10的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素，混拌均匀；
D、混合拌料处理：将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:100的比例充分拌匀，放入减容减量池中，摊平脚踩压实，表面薄膜覆盖保温和防止雨水灌入；
E、快速减容减量处理：利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤15天，完成超富集植物体快速减容减量的低成本无害化处理。
实施例3：
一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的技术方法，其步骤分为：
A、超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂的制备：将嗜热脂肪地衣芽胞杆菌（Bacillus stearothermophilus）、嗜热枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis subsp.subtilis）、嗜热地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、嗜热浸麻芽孢杆菌（Bacillus macerans）、嗜热里氏木霉（Trichodermareesel） 5种菌相似菌株中的一种，在各自基础培养基中按接种量2.0%，32℃，180r/min发酵36小时得到各菌种的发酵原液。5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在（NH4）2SO4 3.0g/L、NaH2PO4 2.5g/L、pH7.0，质量百分含量为2.0%的淀粉水溶液中，经32℃，42h的条件下通气搅拌发酵，直至培养液中微生物含量不低于4.0×108CFU（菌落形成单位）/mL，即得到超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂；
B、超富集植物体预处理：将超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后拌匀，调整含水量在60%左右。如是新鲜超富集植物体，可摊薄晾晒1天即可；
C、菌剂预混母料制备：将超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂按1:15的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素，混拌均匀；
D、混合拌料处理：将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:75的比例充分拌匀，放入减容减量池中，摊平脚踩压实，表面薄膜覆盖保温和防止雨水灌入；
E、快速减容减量处理：利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤18天，完成超富集植物体快速减容减量的低成本无害化处理。
本发明申请中各组分用量、比例，除特别指明的以外，均为质量百分含量或质量比。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种放射性及重金属超富集植物体快速减容减量处理的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
A、超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂的制备：将嗜热脂肪地衣芽胞杆菌、嗜热枯草芽孢杆菌、嗜热地衣芽孢杆菌、嗜热浸麻芽孢杆菌、嗜热里氏木霉5种菌相似菌株中的一种，在各自基础培养基中按接种量2.0%，28～37℃，180r/min发酵36小时得到各菌种的发酵原液；5种发酵原液按体积比3：2：1：1：3的比例混合，在（NH4）2SO4 2.0～4.0g/L、NaH2PO41.5～3.0g/L、pH6.5～7.5，质量百分含量为2.0%的淀粉水溶液中，经28～34℃，36～48h的条件下通气搅拌发酵，直至培养液中微生物含量不低于4.0×108CFU（菌落形成单位）/mL，即得到超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂；
B、超富集植物体预处理：将超富集植物体进行剪切、粉碎预处理后拌匀，调整含水量在55%～65%左右；
如是新鲜超富集植物体，可摊薄晾晒1天即可；
C、菌剂预混母料制备：将超富集植物体快速减容减量处理复合菌剂按1:10～20的比例与有机质堆肥混合，同时拌入超富集植物体鲜重1‰的尿素，混拌均匀；
D、混合拌料处理：将菌剂预混母料与大批量预处理后的超富集植物体按1:50～100的比例充分拌匀，放入减容减量池中，摊平脚踩压实，表面薄膜覆盖保温和防止雨水灌入；
E、快速减容减量处理：利用复合菌剂数种嗜热微生物的腐熟分解优势，在减容减量池中通过堆沤15～20天，完成超富集植物体快速减容减量的低成本无害化处理。
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