一种堆肥和矿化垃圾还原潜力的测定方法
【专利摘要】一种堆肥和矿化垃圾还原潜力的测定方法，其步骤为：A)堆肥或填埋垃圾样品的采集与预处理；B)样品的微生物还原；C)样品中铁的浓度测定，包括微生物培养液浸提所得铁的分离和浓度测定，以及盐酸和氢氟酸混合液浸提所得铁的分离和浓度测定；D)堆肥或填埋垃圾固体样品中Fe2+和全Fe含量计算；E)堆肥或矿化垃圾还原潜力的确定。该方法测得的堆肥和矿化垃圾的还原潜力，结果准确，更接近堆肥和矿化垃圾实际环境中的还原能力。
【专利说明】一种堆肥和矿化垃圾还原潜力的测定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废物处理与资源化【技术领域】，具体涉及堆肥和矿化垃圾还原潜力的测定方法。
【背景技术】
[0002]堆肥和填埋是生活垃圾最常用的生物处理技术，经堆肥和填埋处理后，生活垃圾被降解和腐殖化，最终达到稳定。腐熟堆肥和矿化垃圾中含有大量的腐殖质物质，这些腐殖质具有氧化-还原能力，能够对土壤中污染物进行氧化或还原，最终改变污染物的存在形态和生物有效性。
[0003]纯腐殖质的还原能力可以采用传统滴定化学、电化学等方法进行测定，目前这些方法已经趋于成熟。然而，这些方法基本上是先把腐殖质溶解，然后在溶液的环境中采用三价铁测定腐殖质的还原能力。
[0004]堆肥和矿化垃圾为固体，其中含有大量的矿物，腐殖质主要和这些矿物结合在一起，部分腐殖质如胡敏素，是不溶于水和碱液的，因此，采用传统的测定溶解态腐殖质的方法，是不能测定堆肥和矿化垃圾的还原潜力的。
[0005]腐殖质的还原能力目前主要是通过其中二阶铁的含量进行表征的，腐殖质把三价铁还原成二价铁的量越高，其还原容量也就越大。堆肥和矿化垃圾中本来就含有一定量的铁，如果能测定出其中有效态的二价铁占全铁的比例，就可以测定出其还原潜力。此外，在自然环境中还含有大量的微生物，堆肥和矿化垃圾的还原能力主要来自于微生物产生的电子，如果能测定出堆肥和矿化垃圾经微生物还原后其中二价铁占全铁的含量，就能有效评估堆肥和矿化垃圾的还原能力了。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种测定堆肥和矿化垃圾还原潜力的方法，通过微生物首先将堆肥和矿化垃圾还原，进而测定堆肥和矿化垃圾的最大还原潜力。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供的堆肥或矿化垃圾还原潜力的测定方法，主要步骤为:
[0008]A)样品采集与预处理:采集堆肥或矿化垃圾样品，干燥后粉碎；
[0009]B)样品的微生物还原:培养Shewanella oneidensis MR-1菌株,将菌液加入堆肥或矿化垃圾中，室温下再进行培养；
[0010]C)样品中铁的分离和测定:
[0011]培养液中铁的分离和测定:将培养液混合物离心和过滤，测定滤液中的Fe2+和全Fe含量；
[0012]固体残渣中铁的分离和测定:将离心过滤得到的固体残渣中加入盐酸和氢氟酸的混合酸,室温下震荡,离心和过滤,测定滤液中Fe2+和全Fe含量；
[0013]D)样品中Fe2+和全Fe的计算:将步骤C中培养液和固体残渣的Fe2+相加，得到堆肥或矿化垃圾中Fe2+含量；同样将步骤C中培养液和固体残渣的全Fe相加，得到堆肥或矿化垃圾全Fe的含量；
[0014]E)堆肥或矿化垃圾还原潜力的确定:计算样品中Fe2+占全Fe的百分比，得出堆肥或矿化垃圾的还原潜力值，该值越大，堆肥或矿化垃圾的还原潜力越高。
[0015]所述的方法，其中，步骤A)中样品的干燥为阴干或采用冷冻干燥机干燥。
[0016]所述的方法，其中，步骤A)中样品粉碎并过100目筛。
[0017]所述的方法，其中，步骤B)中培养菌液中菌株浓度高于107CFU/ml时将菌液加入堆肥或矿化垃圾中，菌液加入量的比例为固液比lg: 10?30ml。
[0018]所述的方法，其中，步骤C)中的过滤是过0.45 μ m的滤膜。
[0019]所述的方法，其中，步骤C)中Fe2+的测量采用邻啡罗啉比色法。
[0020]所述的方法，其中，步骤C)中全Fe的测量为先采用盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+，再采用邻啡罗啉比色法测定Fe2+进而测定出全Fe含量。
[0021]所述的方法，其中，步骤C)固体残渣中铁的分离和测定中，向固体残渣中加入盐酸和氢氟酸的混合酸离心和过滤后，再向得到的固体残渣中加入混合酸，然后将两次滤液合并测定Fe2+和全Fe含量，第一次混合酸的加入量为lg: 10?15ml，第二次混合酸的加入量为Ig:5?1ml0
[0022]所述的方法，其中，步骤C)中盐酸和氢氟酸的混合酸是由0.5M的盐酸和0.5M的氢氟酸按体积比1:1混合。
[0023]本发明优点如下:
[0024]能够准确、高效测定堆肥和矿化垃圾的最大还原潜力，且所测得的结果更接近真实环境中堆肥和矿化垃圾的最大还原潜力。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明堆肥和矿化垃圾还原潜力测定的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作详细说明。
[0027]请参阅图1。本发明的测定堆肥和矿化垃圾还原潜力的方法，主要步骤为:
[0028]⑷样品采集与预处理:
[0029]采集堆肥或矿化垃圾样品，阴干或者采用冷冻干燥机干燥后粉碎并过100目筛。
[0030](B)样品的微生物还原:
[0031]培养Shewanella oneidensis MR-1菌株，当菌液中菌株浓度高于107CFU/ml时，将菌液加入堆肥或矿化垃圾中，菌液加入堆肥或矿化垃圾中的比例为固液比1(g):10?30 (ml)，室温下再培养24?48小时。
[0032](C)样品中铁的分离和测定:
[0033]培养液中铁的分离和测定:将培养液混合物离心，上清液过0.45 μ m的滤膜，测定其中Fe2+和全Fe含量；
[0034]固体残渣中铁的分离和测定:将离心得到的固体残渣加入到盐酸、氢氟酸的混合酸中，混合酸的加入量为1(g): 10?15 (ml)，室温下震荡2?8小时后，离心并收集滤液和残渣，往残渣里再一次加入盐酸和氢氟酸的混合酸，第二次混合酸的加入量为1(g):5?10 (ml)，室温下再震荡I?2小时后，离心并将上清液与第一次离心所得上清液混合到一起，过0.45 μ m的滤膜，测定滤液中Fe2+和全Fe含量。混合酸是由0.5M的盐酸和0.5M的氢氟酸按体积比1:1混合制的。
[0035]Fe2+测量采用邻啡罗啉比色法，全Fe测量的测量是先采用盐酸羟胺将所有铁还原为Fe2+，再采用邻啡罗啉比色法测定Fe2+进而测定出全Fe含量。
[0036](D)样品中Fe2+和全Fe的计算:将培养液浸提出的Fe2+与盐酸和氢氟酸混合酸浸提出的Fe2+相加，得堆肥或矿化垃圾中Fe2+含量；同样将培养液浸提出的全Fe与盐酸和氢氟酸混合酸浸提出的全Fe相加，计算出堆肥或矿化垃圾全Fe的含量。
[0037](E)堆肥或矿化垃圾还原潜力的确定:计算样品中Fe2+占全Fe的百分比，得堆肥或矿化垃圾的还原潜力值，该值越大，堆肥或矿化垃圾的还原潜力越高。
[0038]实施例1
[0039]堆肥采集与预处理。采集一次发酵腐熟堆肥和二次发酵腐熟堆肥两个样品，依次编号为Cl和C2，剔除大块杂物和石子后，-54°c真空冷冻干燥，将干燥后的样品粉碎并过100目筛。
[0040]堆肥的微生物还原:将培养好的浓度为lX108CFU/ml的Shewanella oneidensisMR-1菌液以固体比1(g):20(ml)加入上述堆肥样品中，室温下培养24小时。
[0041]堆肥不同形态铁的分离和测定:
[0042](I)将上述固液混合物离心，上清液过0.45 μ m的滤膜，采用邻啡罗啉比色法测定其中Fe2+和全Fe含量；
[0043](2)离心剩下的固体残渣以固体1(g): 10 (ml)加入0.5M盐酸和0.5M氢氟酸组成的混合酸，室温下震荡4小时，离心并收集滤液和残渣，往残渣再以固液比1(g): 10 (ml)加入盐酸和氢氟酸的混合酸，室温下再震荡I小时后，离心并将上清液与第一次离心所得上清液混合到一起，过0.45 μ m的滤膜，采用邻啡罗啉比色法测定滤液中Fe2+和全Fe含量。
[0044]堆肥中Fe2+和全Fe的计算:将培养液浸提出的Fe2+与盐酸和氢氟酸的混合酸浸提出的Fe2+相加,两个堆肥样品中Fe2+含量依次为1.82%和1.96% ;同样将培养液浸提出的全Fe与盐酸和氢氟酸的混合酸浸提出的全Fe相加，两个堆肥样品中全Fe含量依次为1.89%和 2.07%。
[0045]堆肥还原潜力的确定:两个堆肥样品中Fe2+占全Fe比例依次为96.3 %和94.59%，显示生活垃圾堆肥样品具有很强的还原能力，可用于修复六价铬、有机氯或硝基苯等污染的土壤。
[0046]实施例2
[0047]样品采集与预处理:采集矿化垃圾样品5个，分别编号为S1、S2、S3、S4、S5，剔除石头、玻璃、金属等杂物后，_54°C真空冷冻干燥，将干燥后的样品粉碎并过100目筛。
[0048]矿化垃圾的微生物还原:将培养好的浓度为3 X 107CFU/ml的Shewanellaoneidensis MR-1菌液以固体比1(g): 20 (ml)加入上述矿化垃圾中，室温下培养25小时。
[0049]矿化垃圾中铁的分离和测定:
[0050](I)将培养液混合物离心，上清液过0.45 μ m的滤膜，采用邻啡罗啉比色法测定其中Fe2+和全Fe含量；
[0051](2)离心剩下的固体残渣以固体1(g):15 (ml)加入0.5M盐酸和0.5M氢氟酸组成的混合酸，室温下震荡4小时，离心并收集滤液和残渣，往残渣再以固液比1(g):5(ml)加入盐酸和氢氟酸的混合酸，室温下再震荡I小时后，离心并将上清液与第一次离心所得上清液混合到一起，过0.45 μ m的滤膜，采用邻啡罗啉比色法测定滤液中Fe2+和全Fe含量。
[0052]矿化垃圾中Fe2+和全Fe的计算:将培养液浸提出的Fe2+与盐酸和氢氟的混合酸浸提出的Fe2+相加，得5个矿化垃圾中Fe2+含量依次为30.61mmol/kg、29.87mmol/kg、34.43mmol/kg、32.87mmol/kg及32.38mmol/kg ；同样将培养液浸提出的全Fe与盐酸和氢氟酸的混合酸浸提出的全Fe相加,5个矿化垃圾中全Fe含量依次为33.58mmol/kg、36.29mmol/kg、39.98mmol/kg、37.29mmol/kg 及 36.82mmol/kg。
[0053]矿化垃圾还原潜力的确定:计算矿化垃圾中Fe2+占全Fe的百分比,5个样品中Fe2+与全Fe含量之比依次为9L 16%,82.3%,86.11%,88.17%,87.95%，显示矿化垃圾经微生物还原后大部分铁为还原态，矿化垃圾的还原潜力大，在土壤和填埋场中具有很强的还原能力。
【权利要求】
1.一种堆肥和矿化垃圾还原潜力的测定方法，主要步骤为: A)样品采集与预处理:采集堆肥或矿化垃圾样品，干燥后粉碎； B)样品的微生物还原:培养Shewanellaoneidensis MR-1菌株,将菌液加入堆肥或矿化垃圾中，室温下再进行培养； C)样品中铁的分离和测定: 培养液中铁的分离和测定:将培养液混合物离心和过滤，测定滤液中的Fe2+和全Fe含量; 固体残渣中铁的分离和测定:将离心和过滤得到的固体残渣中加入盐酸和氢氟酸的混合酸,室温下震荡,离心和过滤,测定滤液中Fe2+和全Fe含量； D)样品中Fe2+和全Fe的计算:将步骤C中培养液和固体残渣的Fe2+相加，得到堆肥或矿化垃圾中Fe2+含量；同样将步骤C中培养液和固体残渣的全Fe相加，得到堆肥或矿化垃圾全Fe的含量； E)堆肥或矿化垃圾还原潜力的确定:计算样品中Fe2+占全Fe的百分比，得出堆肥或矿化垃圾的还原潜力值，该值越大，堆肥或矿化垃圾的还原潜力越高。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤A)中样品的干燥为阴干或采用冷冻干燥机干燥。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤A)中样品粉碎并过100目筛。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤B)中培养菌液中菌株浓度高于107CFU/ml时将菌液加入堆肥或矿化垃圾中，菌液加入量的比例为固液比lg: 10?30ml。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤C)中的过滤是过0.45μ m的滤膜。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤C)中Fe2+的测量采用邻啡罗啉比色法。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤C)中全Fe的测量为先采用盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+，再采用邻啡罗啉比色法测定Fe2+进而测定出全Fe含量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤C)固体残渣中铁的分离和测定中，向固体残渣中加入盐酸和氢氟酸的混合酸离心和过滤后，再向得到的固体残渣中加入混合酸，然后将两次滤液合并测定Fe2+和全Fe含量，第一次混合酸的加入量为lg: 10?15ml，第二次混合酸的加入量为Ig:5?10ml。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其中，步骤C)中盐酸和氢氟酸的混合酸是由0.5M的盐酸和0.5M的氢氟酸按体积比1:1混合。
【文档编号】G01N21/78GK104458734SQ201410798484
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】何小松, 席北斗, 檀文炳, 袁英, 李丹, 虞敏达, 余红 申请人:中国环境科学研究院