[发明专利]生物炭固定化复合污染降解菌颗粒制备及用途、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物炭固定化微生物修复污染领域，具体涉及生物炭固定化复合污染降解菌颗粒制备及用途、使用方法。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是土壤中典型的持久性有机污染物之一，具有强烈的“三致”效应，严重威胁着土壤的生态安全和人类健康，因此，修复土壤PAHs污染已成为国内外共同关注的热点问题。微生物修复作为一种经济有效的去除有机污染的手段，已经成为目前最具潜力的治理方法，尤其固定化微生物技术为土壤PAHs污染修复提供了新的途径。然而，目前土壤微生物修复技术尚存在单位体积内有效降解菌浓度低、反应速度慢、作用不持久、对环境条件敏感，在土壤中与土著微生物竟争不能形成优势菌群、适应能力差等缺点；另外，土壤环境中污染物的成分十分复杂，很少遇到单一的PAHs污染，而PAH混合物中还可能发生相互作用及与重金属发生复合污染效应。尤其是重金属可能通过对参与生物降解的酶或者参与一般代谢过程的酶的直接作用来抑制PAHs的生物降解，这些因素限制了土壤微生物修复技术的实际应用。

生物炭是一种利用生物质在一定温度下通过无氧或缺氧热解制备的含碳有机固体物质，含有大量的C、N等营养元素，其表面所具有的微孔结构与极强的吸附力，为微生物栖息与繁殖提供了良“避难”场所，使它们免受侵袭和失水干燥的影响，同时减少了微生物之间的生存竞争，同时也为它们提供了不同的碳源、能量和矿物质营养，从而对土壤中微生物的生长与繁殖会起到积极的促进作用。生物炭材料来源广泛，生产成本低，这些特性使生物炭成为一种新型的微生物固定化载体。

经文献检索，中国专利“一种利用生物炭修复多环芳烃污染土壤的方法”(公开专利号：CN 101618394A)涉及使用一种利用畜禽便制备生物炭修复多环芳烃污染土壤的方法，利用畜禽养殖业产生的有机废物为制备生物炭的材料，然后将生物炭直接投加到污染土壤中。这些技术均利用了生物炭对污染物的吸附功能，事实上，生物炭对污染物的吸附本质上是一种物理吸附，将生物炭用于土壤中不仅存在吸附饱和后的失效问题，而且，与常规钝化剂一样，土壤中吸附了污染物的生物炭在环境条件改变时也存在重新 释放成为土壤“定时炸弹”的风险，因此，无法从根本上消除土壤污染。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于利用农林废弃物及动物粪便制备生物炭固定化复合污染降解菌颗粒去除土壤多环芳烃，以提出一种生物炭固定化复合污染降解菌颗粒制备及用途、使用方法。该方法克服了现有土壤多环芳烃生物修复技术存在的不足，不仅节约了成本，而且具有高效、安全环保、适合规模化推广等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种生物炭固定化复合污染降解菌颗粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将待固定化的复合污染降解菌的菌种接入液体培养基中进行微生物培养，待菌种生长到对数生长期后，离心富集降解菌，得复合污染降解菌菌体；

步骤二、将复合污染降解菌菌体加入生物炭，混合均匀，得吸附有复合污染降解菌的生物炭；

步骤三、将吸附有复合污染降解菌的生物炭加至载体溶胶中，混匀，得复合溶胶；

步骤四、将复合溶胶滴至交联液中，低温条件下交联固定18～24h，洗涤，干燥，即得生物炭固定化复合污染降解菌颗粒。

优选地，步骤一中，所述复合污染降解菌为耐重金属的多环芳烃降解菌，包括阴沟肠杆菌，中国典型培养物保藏中心的保藏号为CCTCC NO:M 2012240(已在申请号为201210385520.x的专利申请中公开)，可在复杂污染环境下对多种多环芳烃进行降解。

优选地，步骤二中，所述生物炭的制备包括：将风干、粉碎的农林废弃物及动物粪便在300-700℃高温条件下，热裂解1～5小时，冷却到室温，研磨过筛，得生物炭。

优选地，所述农林废弃物包括稻壳等，动物粪便包括牛粪等。

优选地，所述过筛采用80～100目筛。

优选地，步骤二中，所述复合污染降解菌菌体与生物炭的重量比为1～10：100。

优选地，步骤三中，所述载体溶胶的组分及重量含量包括：聚乙烯醇(PVA)5～15％、海藻酸钠(SA)0.5～5％，余量为水。

更优选地，所述聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)在应用前于20℃左搅拌使充分溶胀，然后升温到95℃，最后冷水中浸泡过夜。