本發(fā)明涉及了一種降低垃圾焚燒飛灰浸出毒性的方法，尤其是涉及一種利用堅強芽孢桿菌降低垃圾焚燒飛灰浸出毒性的方法。
背景技術(shù)：
：我國生活垃圾焚燒量呈快速增長趨勢，截止2015年底，日產(chǎn)量接近1萬噸。垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒的產(chǎn)物，含有多種重金屬及二噁英等毒物且浸出毒性較大，屬于危險廢物，被列入《國家危險廢物名錄》(編號HW18)?！渡罾贌廴究刂茦?biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2001)規(guī)定：焚燒飛灰安全填埋處置前必須進行無害化處理。目前焚燒飛灰無害化處理的方法主要有固化處理、熱處理、化學(xué)處理法等。固化處理是通過水泥等固化材料的膠凝作用降低飛灰滲透性和重金屬遷移率，達到無害化處理的目的。固化處理工藝簡單，成本較低，但增容大，并易受酸性介質(zhì)浸蝕。熱處理法是將飛灰加熱到1400℃左右熔融后，再通過冷卻程序使熔渣固化，實現(xiàn)重金屬的穩(wěn)定化。熱處理法不增容，其缺點是處理成本高。化學(xué)處理法是在飛灰中添加化學(xué)螯合藥劑，通過化學(xué)反應(yīng)使重金屬以沉淀或絮凝形式存在，從而達到降低浸出毒性的目的?；瘜W(xué)處理法不增容，重金屬鰲合后穩(wěn)定性高，其缺點是螯合劑的普遍適用性差。國內(nèi)外研究者采用產(chǎn)脲酶微生物對含有某種重金屬污染的土壤進行修復(fù)研究。FujitaY等利用巴氏芽孢桿菌修復(fù)被Sr污染的土壤；王瑞興利用巴氏生孢八疊球菌修復(fù)被Cu污染的土壤。而采用微生物處理生活垃圾焚燒飛灰重金屬的研究未見報道。由于焚燒飛灰中含有多種重金屬及有機毒物、浸出毒性強、浸出液呈強堿性，而微生物的生存、繁殖及產(chǎn)脲酶等生理活動依賴于外部生存環(huán)境，因此尋找一種能夠在飛灰環(huán)境中具有良好的生存和繁殖能力、良好的產(chǎn)酶能力、且脲酶具有良好活性能力的微生物是解決該技術(shù)的關(guān)鍵。堅強芽孢桿菌(Bacillusfirmus)是一種產(chǎn)脲酶單細胞微生物，呈球狀或卵圓形，直徑為1～2μm，長為2～3μm，具有少數(shù)鞭毛運動，能在15～37℃、有氧/厭氧等環(huán)境中生長，無毒性，分布于各類土壤和巖石溶洞中。我們研究發(fā)現(xiàn)堅強芽孢桿菌在飛灰環(huán)境中(多種重金屬及有機毒物、浸出毒性強、浸出液呈強堿性)仍具有良好的生存、繁殖和產(chǎn)脲酶特點，當(dāng)其作用于垃圾焚燒飛灰時，通過礦化作用可使垃圾焚燒飛灰中的重金屬轉(zhuǎn)化成不溶鹽，通過沉淀、包裹等作用降低重金屬的浸出毒性。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決我國現(xiàn)有垃圾焚燒飛灰重金屬浸出毒性高及處理處置方面的技術(shù)難題，本發(fā)明目的在于提供一種利用堅強芽孢桿菌降低垃圾焚燒飛灰浸出毒性的方法，利用堅強芽孢桿菌產(chǎn)脲酶、無毒性和能夠耐受飛灰環(huán)境的特點及垃圾焚燒飛灰富含鈣離子和浸出液呈堿性的特點，只需向垃圾焚燒飛灰中添加堅強芽孢桿菌菌液和尿素溶液，即可降低垃圾焚燒飛灰的重金屬浸出毒性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下步驟：步驟1)配制培養(yǎng)基：將蛋白胨、酵母膏、氯化鈉以3～7：1～5：15～30的質(zhì)量比置于相比蛋白胨200質(zhì)量倍量的蒸餾水中配制培養(yǎng)基，在121℃高溫，0.15MPa高壓下，滅菌15～20min后，將堅強芽孢桿菌接種至培養(yǎng)基中，然后在20～35℃和180～240r/min搖床上進行振蕩培養(yǎng)24～48h，至菌液完全渾濁，培養(yǎng)基中菌種的OD600值為1.00～2.00；步驟2)將步驟1)中配制得到的菌液和垃圾焚燒飛灰按液固比為200～400mL：1000g比例混合攪拌均勻，平鋪于耐腐蝕性平面上，靜置8～16h；步驟3)將步驟2)中得到的垃圾焚燒飛灰平鋪層上噴淋0.5～1.5mol/L尿素溶液，尿素溶液與垃圾焚燒飛灰液固比為200～400mL：1kg，3～7d后，即得到垃圾焚燒飛灰重金屬浸出毒性明顯降低。步驟1)中所述堅強芽孢桿菌由自然界土壤中分離得到或市售得到。步驟2)中所述垃圾焚燒飛灰，為爐排爐焚燒工藝產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰或硫化床焚燒工藝產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰。步驟2)中所述垃圾焚燒飛灰平鋪于耐腐蝕性平面上的層厚度為1～3cm。步驟3)中所述噴淋速率為40～120mL/min。步驟3)中作業(yè)溫度為15℃～35℃。本發(fā)明利用堅強芽孢桿菌酶解介質(zhì)中的尿素(NH2-CO-NH2)產(chǎn)生碳酸根離子(CO32-)與飛灰中Ca、Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni等重金屬離子結(jié)合生成不溶的碳酸鹽沉淀，沉淀物包裹吸附在垃圾焚燒飛灰顆粒表面，起到降低垃圾焚燒飛灰中重金屬浸出毒性的效果。本發(fā)明具有的有益效果是：1、利用堅強芽孢桿菌的礦化作用可有效降低垃圾焚燒飛灰重金屬的浸出毒性，重金屬浸出降低率的平均值達50％～72％。2、利用垃圾焚燒飛灰中富含內(nèi)源鈣及呈堿性的特性，只需向垃圾焚燒飛灰中添加一定濃度的堅強芽孢桿菌菌液和尿素溶液即可較大幅度降低重金屬浸出毒性，處理費用低，工藝簡單。3、采用堅強芽孢桿菌處理垃圾焚燒飛灰技術(shù)與水泥固化和化學(xué)藥劑螯合相比，具有環(huán)境友好性。4、所用堅強芽孢桿菌具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，對爐排爐和流化床兩種焚燒飛灰均具有較好的重金屬穩(wěn)定效果。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例1處理后垃圾焚燒飛灰(爐排爐)重金屬浸出降低率。圖2是本發(fā)明實施例2處理后垃圾焚燒飛灰(流化床)重金屬浸出降低率。圖3是本發(fā)明實施例3處理后垃圾焚燒飛灰(爐排爐)重金屬浸出降低率。具體實施方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1步驟1)于中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC)購置堅強芽孢桿菌菌種；步驟2)配制培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分如表1所示，在121℃高溫，0.15MPa高壓，滅菌20min，靜置至常溫。表1培養(yǎng)基成分組成質(zhì)量/g作用蛋白胨5.0生長因子肉浸膏3.0營養(yǎng)物質(zhì)氯化鈉20.0無機鹽蒸餾水1000.0提供水分、生長環(huán)境步驟3)細菌培養(yǎng)及菌液濃度測量在超凈臺上將步驟1)菌種按1％(v/v)接種量接種至裝有培養(yǎng)基的三角瓶中，在30℃溫度和220r/min搖床上振蕩培養(yǎng)46h。菌液濃度用OD600值來表示，其值采用紫外分光光度計來測量。取步驟2)1mL經(jīng)搖床經(jīng)搖床培養(yǎng)好的菌液，并立即注射到培養(yǎng)管中。每次取樣2μL至紫外分光光度計測量其OD600值，本實施例菌種的OD600值具體是1.82，然后進行下一步驟。步驟4)將步驟3)配制得到的菌液取525mL和1500g爐排爐焚燒工藝產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰混合攪拌均勻，鋪于PVC平底容器中，平鋪層厚度為1.0cm，靜置16h后進行下一步驟。步驟5)在步驟4)中得到的垃圾焚燒飛灰平鋪層上均勻噴淋1.5mol/L尿素溶液，噴淋采用壓力噴壺(2L)，噴淋速率為40mL/min，作業(yè)溫度為32℃～35℃，5d后即獲得重金屬浸出率降低的的垃圾焚燒飛灰。步驟6)浸出毒性測試分別取處理前后的垃圾焚燒飛灰，自然風(fēng)干，按《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJT299-2007)進行浸出液的制取，按《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)對浸出液做重金屬含量測試。重金屬浸出降低率如圖1所示。實施例2步驟1)于中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC)購置堅強芽孢桿菌菌種；步驟2)配制培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分如表2所示，在121℃高溫，0.15MPa高壓，滅菌15min，靜置至常溫。表2培養(yǎng)基成分組成質(zhì)量/g作用蛋白胨3.0生長因子肉浸膏1.0營養(yǎng)物質(zhì)氯化鈉15.0無機鹽蒸餾水600.0提供水分、生長環(huán)境步驟3)細菌培養(yǎng)及菌液濃度測量在超凈臺上將步驟1)菌種按1％(v/v)接種量接種至裝有培養(yǎng)基的三角瓶中，在20℃溫度和240r/min搖床上振蕩培養(yǎng)24h。菌液濃度用OD600值來表示，其值采用紫外分光光度計來測量。取步驟2)1mL經(jīng)搖床經(jīng)搖床培養(yǎng)好的菌液，并立即注射到培養(yǎng)管中。每次取樣2μL至紫外分光光度計測量其OD600值，本實施例菌種的OD600值具體是1.19，然后進行下一步驟。步驟4)將步驟2)配制得到的菌液取300mL和1500g流化床焚燒工藝產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰混合攪拌均勻，鋪于PVC平底容器中，平鋪層厚度為3.0cm，靜置8h后進行下一步驟。步驟5)在步驟4)中得到的垃圾焚燒飛灰平鋪層上均勻噴淋1.0mol/L尿素溶液，噴淋采用壓力噴壺(2L)，噴淋速率為120mL/min，作業(yè)溫度為15℃～17℃，3d后即獲得重金屬浸出率降低的的垃圾焚燒飛灰。步驟6)浸出毒性測試分別取處理前后的垃圾焚燒飛灰，自然風(fēng)干，按《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJT299-2007)進行浸出液的制取，按《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)對浸出液做重金屬含量測試。重金屬浸出降低率如圖2所示(Cr和Cd含量屬于痕量級)。實施例3步驟1)于中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC)購置堅強芽孢桿菌樣品；步驟2)配制培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分如表3所示，在121℃高溫，0.15MPa高壓，滅菌20min，靜置至常溫。表3培養(yǎng)基成分組成質(zhì)量/g作用蛋白胨7.0生長因子肉浸膏5.0營養(yǎng)物質(zhì)氯化鈉30.0無機鹽蒸餾水1400.0提供水分、生長環(huán)境步驟3)細菌培養(yǎng)及菌液濃度測量在超凈臺上將步驟1)菌種按1％(v/v)接種量接種至裝有培養(yǎng)基的三角瓶中，在35℃溫度和180r/min搖床上振蕩培養(yǎng)48h。菌液濃度用OD600值來表示，其值采用紫外分光光度計來測量。取步驟2)1mL經(jīng)搖床經(jīng)搖床培養(yǎng)好的菌液，并立即注射到培養(yǎng)管中。每次取樣2μL至紫外分光光度計測量其OD600值，本實施例菌種的OD600值具體是1.68，然后進行下一步驟。步驟4)將步驟2)配制得到的菌液取600mL和1500g爐排爐焚燒工藝產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰混合攪拌均勻，鋪于PVC平底容器中，平鋪層厚度為1.0cm，靜置12h后進行下一步驟。步驟5)在步驟4)中得到的垃圾焚燒飛灰平鋪層上均勻噴淋0.5mol/L尿素溶液，噴淋采用壓力噴壺(2L)，噴淋速率為80mL/min，作業(yè)溫度為26℃～28℃，7d后即獲得重金屬浸出率降低的的垃圾焚燒飛灰。步驟6)浸出毒性測試分別取處理前后的垃圾焚燒飛灰，自然風(fēng)干，按《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJT299-2007)進行浸出液的制取，按《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)對浸出液做重金屬含量測試。重金屬浸出降低率如圖3所示。當(dāng)前第1頁1 2 3