本發(fā)明屬于環(huán)境領(lǐng)域，具體涉及一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法。
背景技術(shù)：
：城市污泥經(jīng)過(guò)污水處理廠(chǎng)的脫水處理后，由于其豐富的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，常用于農(nóng)用或林業(yè)。但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展，城市污水中的重金屬濃度日益增多，進(jìn)而導(dǎo)致城市污泥中的重金屬含量也大幅增長(zhǎng)。由于重金屬不能被生物代謝利用，會(huì)通過(guò)食物鏈在生物體中積累且當(dāng)濃度超過(guò)生物所需用量時(shí)，就會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生毒害作用。其中，銅和鎳過(guò)量，會(huì)在人體內(nèi)積聚，產(chǎn)生致癌作用。因而，過(guò)量重金屬限制了城市污泥的資源化農(nóng)用。由于重金屬對(duì)生物的毒害性主要取決于重金屬的形態(tài)而并非重金屬濃度的總量，可將污泥中的對(duì)生物體有毒害作用的有效態(tài)重金屬鈍化成穩(wěn)定形態(tài)，則可降低重金屬對(duì)生物體的影響。城市污泥中的重金屬銅和鎳主要來(lái)自城市污水。城市污泥重金屬一般利用淋濾法和電動(dòng)法將其從固相洗脫到液相，從而實(shí)現(xiàn)去除。但一般情況下這些過(guò)程適用規(guī)模不大、成本高、操作困難，難以滿(mǎn)足數(shù)量龐大且日益增多的城市污泥處理，并且其濾液容易導(dǎo)致二次污染等問(wèn)題。堆肥處理是環(huán)境領(lǐng)域土壤處理技術(shù)的傳統(tǒng)方法，它以各種微生物活動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)，特別是細(xì)菌和真菌，將污泥或土壤中的有機(jī)物甚至是有毒有害的物質(zhì)進(jìn)行代謝分解，將有機(jī)質(zhì)的數(shù)量變少，質(zhì)量變好。與其他方法相比，該方法操作簡(jiǎn)單、處理成本低且能夠處理種類(lèi)廣。然而堆肥處理對(duì)重金屬的鈍化效率低，使其在城市污泥處理中受到限制。目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者通過(guò)單獨(dú)調(diào)整堆肥工況條件來(lái)或微生物處理城市污泥中的銅和鎳，其中調(diào)整堆肥工況條件過(guò)程中，影響因素多且隨機(jī)性強(qiáng)，調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，可靠性低，而微生物處理污泥重金屬中，重金屬對(duì)微生物毒害性強(qiáng)、微生物繁殖能力低、重金屬鈍化效率低等問(wèn)題。因此，如何充分利用堆肥和微生物協(xié)同鈍化城市污泥有效態(tài)銅和鎳，成為本領(lǐng)域的難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法。本發(fā)明索要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能提高城市污泥重金屬銅和鎳的鈍化率，實(shí)現(xiàn)城市污泥資源化農(nóng)用，且成本低廉、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好的利用白腐真菌和堆肥協(xié)同鈍化城市污泥有效態(tài)銅和鎳的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種生物有機(jī)肥。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法，包括以下步驟：(1)堆肥材料預(yù)處理：堆肥膨脹劑和生物質(zhì)選用稻草秸稈和麩皮，將兩者洗滌、干燥、剪碎備用；(2)白腐真菌富集：選用白腐真菌，制備白腐真菌孢子懸浮液；(3)構(gòu)建堆肥體系鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳：將城市污泥、稻草秸稈、麩皮和白腐真菌孢子懸浮液混合，調(diào)節(jié)含水率進(jìn)行堆肥。優(yōu)選的，所述的堆肥體系中，城市污泥、稻草秸稈和麩皮按30：9：5(濕重比)比例混合；所述白腐真菌孢子懸浮液與堆肥體系質(zhì)量比為6％。優(yōu)選的，所述的堆肥體系的含水率為60％～70％；堆肥時(shí)間為40～60天；翻堆頻率為堆肥25天后翻一次，而后每周翻一次。更優(yōu)選的，所述的堆肥體系的含水率為64～68％。優(yōu)選的，所述的城市污泥中能夠進(jìn)入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的有效態(tài)銅初始濃度不高于9mg/kg，有效態(tài)鎳初始濃度不高于6mg/kg。優(yōu)選的，所述的白腐真菌孢子懸浮液為黃孢原毛平革菌的孢子懸浮液，黃孢原毛平革菌孢子懸浮液的濃度為2.0×106個(gè)/ml。優(yōu)選的，所述的稻草秸稈和麩皮用去離子水洗滌4～6次，于50～70℃烘干，稻草剪碎尺寸為1～2cm，麩皮粉碎過(guò)篩，篩孔尺寸為10～18目。一種生物有機(jī)肥，利用上述方法實(shí)現(xiàn)城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的鈍化后，即得到生物有機(jī)肥。本發(fā)明的機(jī)理是：白腐真菌是一類(lèi)能同時(shí)處理廢水和污泥中有機(jī)-無(wú)機(jī)污染物的微生物，其不僅能夠通過(guò)自身新陳代謝分泌胞外物質(zhì)降解或吸附有機(jī)-無(wú)機(jī)污染物，還能利用并分解堆肥體系中難分解的木質(zhì)素和類(lèi)木質(zhì)素物質(zhì)，生成腐殖酸，促進(jìn)污泥中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，進(jìn)一步提高污泥腐殖化程度，通過(guò)腐殖質(zhì)對(duì)污泥有效態(tài)重金屬的螯合作用，從而促進(jìn)污泥中有效態(tài)重金屬的鈍化，同時(shí)得到了富含氮、磷元素的生物有機(jī)肥，顯示出良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：(1)利用堆肥的方法鈍化有效態(tài)重金屬，不僅綜合利用了稻草秸稈、麩皮等農(nóng)作廢物，提高了其利用價(jià)值，從而減少農(nóng)作廢物處理處置對(duì)環(huán)境造成的污染，還能減少城市污泥中有毒有害有機(jī)物，改善城市污泥中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量，促進(jìn)城市污泥腐殖化，提高其資源化利用的價(jià)值。(2)本發(fā)明將白腐真菌和堆肥處理方法協(xié)同作用于城市污泥有效態(tài)銅和鎳的鈍化處理，稻草秸稈和麩皮堆肥發(fā)酵產(chǎn)物固定、螯合有效態(tài)銅和鎳，同時(shí)為白腐真菌提供生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；而白腐真菌促進(jìn)堆肥體系中難降解物質(zhì)分解，促進(jìn)污泥腐熟，從而促進(jìn)腐熟產(chǎn)物對(duì)銅和鎳的螯合鈍化作用，同時(shí)白腐真菌對(duì)銅和鎳的吸附、螯合作用，進(jìn)一步有效提高了城市污泥中有效態(tài)銅和鎳鈍化率，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作廢物的資源化利用，降低了城市污泥農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)，提高了城市污泥資源化利用價(jià)值，且此方法無(wú)二次污染、處理工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，投資和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。(3)利用本發(fā)明的方法對(duì)有效態(tài)銅濃度≤9mg/kg和有效態(tài)鎳濃度≤6mg/kg的城市污泥，有效態(tài)銅去除率達(dá)80％以上，有效態(tài)鎳去除率達(dá)70％以上。本發(fā)明具有處理效率高、處理效果好、成本低廉、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。附圖說(shuō)明圖1是白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥銅、鎳機(jī)理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。以下實(shí)施例中，白腐真菌孢子懸浮液是指黃孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium，cctccaf96007)的孢子懸浮液，其余材料和儀器均為市售。其中黃孢原毛平革菌孢子懸浮液按照以下制備方法制備：將購(gòu)得的黃孢原毛平革菌(cctcc，af96007)從保藏的斜面培養(yǎng)基上刮取，并接種至土豆葡萄糖培養(yǎng)基，置于37℃的生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，6天后選擇生長(zhǎng)情況較好的菌種放置在4℃的冰箱內(nèi)進(jìn)行保藏；在滅菌臺(tái)里，用無(wú)菌棉簽從培養(yǎng)基上粘取目標(biāo)菌的孢子溶入無(wú)菌水中，通過(guò)攪拌和震動(dòng)使孢子均勻分散，形成孢子懸浮液。測(cè)定溶液的濁度，當(dāng)濁度為60％左右時(shí)，為本實(shí)施例所用的黃孢原毛平革菌的孢子懸浮液，每毫升孢子懸浮液中有數(shù)量級(jí)為2×106個(gè)的孢子。土豆葡萄糖培養(yǎng)基組成為：土豆200g，葡萄糖20g，瓊脂20g，水1000ml。實(shí)施例1一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法，包括以下步驟：將稻草秸稈用去離子水洗滌5次后，于60℃烘干，剪碎成2cm長(zhǎng)小段；城市污泥、稻草秸稈、麩皮為原材料，按30：9：5(濕重比)比例混合攪拌，接種6％(質(zhì)量比)的黃孢原毛平革菌孢子懸浮液，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)含水率66％，堆疊成圓錐體，構(gòu)建總質(zhì)量為5kg堆肥體系，連續(xù)堆肥60天。將樣品于105℃烘干6h，研磨后過(guò)100目孔徑的篩子，采用bcr提取法分步分形態(tài)提取銅、鎳，0.45微米濾膜過(guò)濾后用icp-oes測(cè)定并計(jì)算城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的鈍化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。表1有效態(tài)銅、鎳鈍化率隨堆肥時(shí)間的變化堆肥天數(shù)010204060有效態(tài)銅鈍化率(％)044.0828.7972.8062.34有效態(tài)鎳鈍化率(％)024.4415.5476.4354.98由表1可知，當(dāng)堆肥時(shí)間達(dá)到40天后，有50％以上的銅和鎳被鈍化。所以該堆肥方法適宜的堆肥時(shí)間為40～60天，最佳堆肥時(shí)間為40天。實(shí)施例2一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法，包括以下步驟：將稻草秸稈用去離子水洗滌5次后，于60℃烘干，剪碎成2cm長(zhǎng)小段；城市污泥、稻草秸稈、麩皮為原材料，按30：9：5(濕重比)比例混合攪拌，接種6％(質(zhì)量比)的黃孢原毛平革菌孢子懸浮液，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)含水率60～70％，堆疊成圓錐體，構(gòu)建總質(zhì)量為5kg堆肥體系，連續(xù)堆肥40天。將樣品于105℃烘干6h，研磨后過(guò)100目孔徑的篩子，采用bcr提取法分步分形態(tài)提取銅、鎳，0.45微米濾膜過(guò)濾后用icp-oes測(cè)定并計(jì)算城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的鈍化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。表2堆肥方法在不同含水率條件下對(duì)有效態(tài)銅、鎳的鈍化含水率(％)606264666870有效態(tài)銅鈍化率(％)59.4563.3968.3274.5066.1160.23有效態(tài)鎳鈍化率(％)62.3566.8970.3678.5467.6757.78由表2可知，含水率對(duì)白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥有效態(tài)銅、鎳有一定的影響，原因是含水率過(guò)高或過(guò)低會(huì)抑制白腐真菌的生長(zhǎng)繁殖以及各種代謝活動(dòng)，還會(huì)影響好氧堆肥對(duì)污泥有機(jī)物的降解進(jìn)程，從而降低對(duì)有效態(tài)銅、鎳的鈍化作用。所以本發(fā)明中適宜的含水率范圍為60～70％，最佳含水率為66％。實(shí)施例3一種利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的方法，包括以下步驟：將稻草秸稈用去離子水洗滌5次后，于60℃烘干，剪碎成2cm長(zhǎng)小段；城市污泥、稻草秸稈、麩皮為原材料，按30：9：5(濕重比)比例混合攪拌，接種6％(質(zhì)量比)的黃孢原毛平革菌孢子懸浮液，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)含水率66％，堆疊成圓錐體，構(gòu)建總質(zhì)量為5kg堆肥體系，連續(xù)堆肥40天；其中，翻堆頻率設(shè)定為兩種：一種是每周翻堆一次；另一種是堆肥25天后翻堆一次，而后每周翻一次。將樣品于105℃烘干6h，研磨后過(guò)100目孔徑的篩子，采用bcr提取法分步分形態(tài)提取銅、鎳，0.45微米濾膜過(guò)濾后用icp-oes測(cè)定并計(jì)算城市污泥中有效態(tài)銅和鎳的鈍化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。表3堆肥方法在不同翻堆頻率條件下對(duì)有效態(tài)銅、鎳的鈍化翻堆頻率每周一次25天后翻堆一次，而后每周翻一次有效態(tài)銅鈍化率(％)76.4381.02有效態(tài)鎳鈍化率(％)62.3473.36由表3可知，翻堆頻率對(duì)利用白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥中有效態(tài)銅和鎳具有影響。翻堆過(guò)于頻繁，容易導(dǎo)致堆體熱量以及水分散失，不利于堆體發(fā)酵分解，從而影響堆體代謝產(chǎn)物對(duì)有效態(tài)銅和鎳的螯合作用。因此白腐真菌協(xié)同堆肥鈍化城市污泥有效態(tài)銅和鎳的最佳翻堆頻率為25天翻堆一次，而后每周翻堆一次。實(shí)施例4有機(jī)肥對(duì)照實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組：實(shí)施例3中堆肥后的成品和土壤以質(zhì)量比1：1混合，施種芥藍(lán)種子，用去離子水澆透濕潤(rùn)，待種子發(fā)芽后，每天7：00以及16：00用去離子水澆灌濕潤(rùn)；對(duì)照組：運(yùn)用與實(shí)驗(yàn)組相同的土壤種植芥藍(lán)，用去離子水澆透濕潤(rùn)，待種子發(fā)芽后，每天7：00以及16：00用稀釋后的尿液澆灌濕潤(rùn)。兩組放于同等環(huán)境下種植3個(gè)月。表4有機(jī)肥效果對(duì)比表組別平均株高/cm平均葉層/層平均葉片大小/cm2實(shí)驗(yàn)組14.1436對(duì)照組10.7328由表4可知，堆肥后的生物有機(jī)肥比現(xiàn)有的有機(jī)肥效果更好。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12