一种降解土壤肥药残留的土壤修复复合菌剂及其土壤修复方法与流程
- 国知局
- 2024-06-20 11:25:55
本发明涉及一种土壤修复方法,具体涉及一种降解土壤肥药残留的土壤修复复合菌剂及其土壤修复方法。属于土壤修复。
背景技术:
1、土壤提供植物生活必需的营养和水分,是地球陆地表面生长植物和微生物的疏松表层环境,是生态系统中物质与能量交换的重要场所。但是伴随着工业化的发展和人口数量的增加,土壤污染问题越来越严重。
2、为了提高作物产量,人们向土壤中施入大量化肥、农药。在实际的农业生产中,无论是喷施类还是直接施用于土壤中的化肥、农药,除了部分被农作物吸收或者逸入大气中,约有一半散落于土壤中,化肥、农药残留给土壤带来严重的污染问题。比如,氮肥的长期大量使用会破坏土壤结构,导致土壤板结,进而影响农作物的产量和质量;过量使用氮肥还会使得饲料作物中含有过多硝酸盐,妨碍牲畜体内氧的输送,导致牲畜患病甚至死亡。而且,在水土流失和风蚀作用等影响下,土壤污染面积不断扩大,因此,对污染土壤进行及时修复是非常必要的。
3、目前的土壤修复技术大致可以分为物理修复、化学修复和生物修复三类。
4、物理修复主要包括客土法、热脱附、土壤气相抽提、机械通风等,主要适用于粒级差别比较大、污染物浓度较低的污染土壤。
5、化学修复是指向土壤中加入化学物质,通过对重金属和有机物的氧化还原、鳌合或沉淀等化学反应,去除土壤中的污染物或降低土壤中污染物的生物有效性或毒性的技术。主要包括土壤固化稳定化、淋洗、氧化还原等。化学修复最主要的问题是造成二次污染。
6、生物修复是利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,达到去除土壤中污染物的目的,主要包括微生物修复、植物修复、动物修复和生物联合修复,如引入蚯蚓,种植超富集植物等。生物修复普遍成本较高、修复周期长,且存在诸多不确定性,耗时、耗资。
7、综合来说,化学修复的修复效果更加可控,成本也较低,是比较理想的土壤修复方法。如何发挥化学修复的优势,尽量减少二次污染的发生,是限制其应用的瓶颈。
技术实现思路
1、本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种降解土壤肥药残留的土壤修复复合菌剂及其土壤修复方法,土壤修复效果好,绿色环保。
2、为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
3、一种降解土壤肥药残留的土壤修复复合菌剂,是由以下组分混合制成的:鹤羽田戴尔福特菌,胶质芽孢杆菌,鲍曼不动杆菌,沟戈登氏菌,深红红螺菌,特异腐质霉,淡紫拟青霉菌;它们的有效活菌数之比为1:3~4:2~3:1~2:1~2:4~5:2~3,总有效活菌数为5~6×1010cfu/ml。
4、优选的,所述复合菌剂是通过以下方法制备得到的:将鹤羽田戴尔福特菌、胶质芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、沟戈登氏菌、深红红螺菌、特异腐质霉、淡紫拟青霉菌接种至灭菌的培养基中,发酵即得。
5、进一步优选的,所述培养基为水溶液,具体组成如下:葡萄糖1~2g/l,木糖1~2g/l,胰蛋白胨1~2g/l,酵母膏1~2g/l,乙酸钠1~2g/l,二水合氯化钙0.05~0.1g/l,七水合硫酸镁0.1~0.2g/l,磷酸氢二钾0.6~0.7g/l,磷酸二氢钾0.6~0.7g/l,硫酸铵1~2g/l,七水合硫酸亚铁0.005~0.01g/l,硼酸1~1.2mg/l,二水合钼酸钠0.8~1mg/l,硫酸铜0.3~0.4mg/l,四水合硫酸锰0.3~0.4mg/l,七水合硫酸锌0.3~0.4mg/l,ph自然。
6、进一步优选的,发酵的工艺条件为:先在光照条件下,27~30℃发酵1~2天,再在黑暗条件下,27~30℃密封发酵5~6天。
7、基于前述复合菌剂的一种土壤修复方法,具体步骤如下:
8、(1)用水均匀浇淋污染土壤,形成泥浆;
9、(2)向泥浆中加入铁粉,搅拌混匀,第一次施加交变磁场,加入抗坏血酸、原儿茶酸,搅拌混匀,第二次施加交变磁场,加入双氧水溶液,搅拌混匀,鼓风曝气,脉冲电场处理,得到预处理泥浆;
10、(3)最后向预处理泥浆中加入复合菌剂,搅拌混匀,发酵,自然风干即可。
11、优选的,步骤(1)中,泥浆的质量含水量为30~35%。
12、优选的,步骤(2)中,铁粉、抗坏血酸、原儿茶酸、双氧水溶液的加入量分别为污染土壤质量的3~5%、0.5~0.6%、0.3~0.4%、20~30%;其中,双氧水溶液的质量浓度为15~20%。
13、优选的,步骤(2)中,所述铁粉是通过以下方法制备得到的:先以废钢原料,通过电炉冶炼得到钢液,雾化,氨气还原,退火,粉碎即得。
14、进一步优选的,冶炼出钢温度:1550~1600℃,以重量百分比计,所述钢液的组成如下:c≤0.50%、si≤0.50%、mn≤0.40%、p≤0.05%、s≤0.05%,余量为fe。
15、进一步优选的,雾化的工艺条件为:雾化压力12~15mpa,雾化开始温度1600℃,雾化结束温度1570℃;雾化完成后于150~170℃干燥5~6小时。
16、进一步优选的,氨气还原的工艺条件为:温度950~1000℃,氨气流量130~150m3/h,雾化产物的输送速度200~220mm/min,厚度20~30mm。
17、进一步优选的,退火的工艺条件为:温度900~920℃,氨气流量160~170m3/h,氨气还原产物的输送速度200~220mm/min,厚度20~30mm。
18、进一步优选的,粉碎至80~100目。
19、优选的,步骤(2)中,第一次施加交变磁场的工艺条件为:磁场强度50~60gs,频率40~50hz,处理时间40~50分钟。
20、优选的,步骤(2)中,第二次施加交变磁场的工艺条件为:磁场强度30~40gs,频率40~50hz,处理时间2~3小时。
21、优选的,步骤(2)中,鼓风曝气时间为5~6小时,鼓风曝气的出风口置于泥浆表面以下1cm处,在出风口正上方的泥浆表面处进行电子束辐照。
22、进一步优选的,电子束辐照的工艺条件为:电子束能量1.2~1.4mev,电子束流量0.3~0.4ma,束宽为500~600mm。
23、优选的,步骤(2)中,脉冲电场处理的工艺条件为:电场强度40~50kv/cm,脉冲数为7~9,处理时间8~10分钟。
24、优选的,步骤(3)中,复合菌剂的加入量为预处理泥浆质量的2~3%。
25、优选的,步骤(3)中,发酵的工艺条件为:先好氧发酵1天,再黑色塑料布覆盖厌氧发酵1天,最后揭开黑色塑料布即可。
26、本发明的有益效果:
27、本发明先用水均匀浇淋污染土壤,形成泥浆;再向泥浆中加入铁粉,搅拌混匀,第一次施加交变磁场,加入抗坏血酸、原儿茶酸,搅拌混匀,第二次施加交变磁场,加入双氧水溶液,搅拌混匀,鼓风曝气,脉冲电场处理,得到预处理泥浆;最后向预处理泥浆中加入复合菌剂,搅拌混匀,发酵,自然风干即可。本发明以化学修复为主,辅以复合菌剂进行生物修复,化学修复在前,降低生物修复难度,土壤修复效果好,绿色环保。
28、化学修复是通过铁的还原作用和双氧水的氧化作用,对污染土壤中的肥药有机成分进行降解。本发明通过抗坏血酸、原儿茶酸和交变磁场协同促进降解,提高降解效率。而且,在交变磁场条件下可以促进铁在体系中的运动,促进降解反应的进行。本发明还进一步进行鼓风曝气,在鼓风曝气时出风口的正上方进行电子束辐照,结合后续的脉冲电场处理,一方面继续降解肥药成分,另一方面生成臭氧,强化对肥药的降解效果。
29、复合菌剂,是由以下组分混合制成的:鹤羽田戴尔福特菌,胶质芽孢杆菌,鲍曼不动杆菌,沟戈登氏菌,深红红螺菌,特异腐质霉,淡紫拟青霉菌。通过这些菌株的协同作用,实现土壤中残留肥药的进一步降解,实现土壤修复。
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