CN101962230B - 一种用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于石油污染水体原位净化修复的生物膨胀石墨制备方法。具体地说是采用膨胀石墨对石油降解混合菌进行固定，通过吸附降解实现石油污染水体净化的技术。具体步骤为：将石油降解混合菌种液接种到膨胀石墨载体上，在好氧和恒温培养条件下，进行混合菌的吸附、培养和增殖，得到固定有混合菌的生物膨胀石墨。本发明制备的生物膨胀石墨具有孔隙合适、疏水性和吸附性能好、石油降解效率快等特点，使用时可直接投加于石油污染水体的水面上，生物膨胀石墨可长期漂浮于油-水界面，实现对水面浮油的高效去除，从而实现石油污染水体的原位修复，并有效避免微生物的流失，便于回收，不存在二次污染风险。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于石油污染水体原位净化修复的生物膨胀石墨制备方法。
背景技术
随着石油及石油化学工业的发展，石油产品的用量急剧增加，适用范围也迅速扩大，随之而来的石油污染也日趋严重。石油现已成为我国海域、河流和湖泊等水环境中主要污染物之一，更是国家环境保护部规定的地表水和工业废水环境监测的必测项目。含油废水排入水体会造成严重的影响：水体溶解氧下降，产生恶臭，造成水质恶化，水中生物因缺氧而死亡，并导致鱼类和贝类等变味而不宜食用；海上鸟类体表粘上溢油，会丧失飞行功能，甚至会造成鸟类死亡。另外，含油废水也会污染大气，影响农作物生长。由于石油及其制品污染将对生态环境造成严重危害，并可能最终影响人类健康，对其控制与治理已引起人们广泛的关注。
石油污染水体的修复技术主要包括物理修复、化学修复、生物修复以及这些修复技术的集成技术。物理方法主要包括利用清污船清油、围油、吸油和磁性分离等技术。物理法除油最大的缺点就是成本高，除油不彻底，要求的操作条件高，处理效果只停留在降低表观色度水平上。化学方法主要包括燃烧法和投加药剂法，但是在实际应用中，大量的油被燃烧后，容易造成大气污染，有时还会发生火灾，因此，该方法不能大面积使用；投加化学药剂法主要是投加消油剂、凝油剂和聚油剂处理石油水体表面污染，但其使用量大，费用较高，且会产生较多有毒有害物质，有时其副作用比石油污染的直接经济损失还要大。生物技术处理石油污染物具有安全、经济、高效、无二次污染、不需要大型设备和操作简单等优点，是实现石油类污染治理的有效手段。然而，石油污染物的微生物降解是一个复杂的过程，由于受石油组分与理化性质、环境条件以及微生物群落组成等多方面因素的制约，目前仍存在效率较低，所需时间较长等缺点。因此，为克服这些缺点，有待加强生物修复技术与其它修复技术的联合使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：以膨胀石墨为生物载体将疏水性石油降解混合菌进行吸附固定，即将15-30ml的混合菌种液和0.1-0.5g的膨胀石墨混合加入到含有石油的培养基中，在搅拌条件下，恒温培养3-5天，取出30-50ml菌悬液，然后补充相同体积的含有石油的培养基，在搅拌条件下恒温培养1-3天，即为一次增殖，共增殖2-3次，即得到所需产品。
本发明中，所述膨胀石墨为市售的粒径为0.1-0.8mm的膨胀石墨材料。
本发明中，所述培养基为NaCl 0.5%，(NH4)2SO4 0.1%，MgSO4 0.01%，NaNO3 0.2%，KH2PO4 0.4%，K2HPO4·3H2O 1.0%，pH 7.0-7.3。
本发明中，所述含石油的培养基中的石油可根据处理对象需要选原油、柴油、机油及其他不同石油成分，浓度为500-1500mg/L。
本发明中，所述石油降解混合菌种液为微球菌 (Mirococcus sp.)、不动杆菌(Acinetobacter sp.)、戈登氏茵(Gordonia sp.)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)、假单胞茵(Pseudomonas sp.)、产碱杆菌 (Alcaligenes sp)和芽孢杆菌(Bacillus sp.)，按重量分数计为（0.5-1.5）:（0.5-1.5）:（0.5-1.5）:（1-3）:（1-3）:（2-4）:（2-5），在含石油浓度为1000mg/L的培养基中恒温培养4-7天得到混合菌种液。
原理：以膨胀石墨为载体，采用吸附固定法，将筛选的高效石油降解混合菌进行固定，制备生物膨胀石墨。使用时，将生物膨胀石墨喷洒于受石油污染的水面上，通过生物膨胀石墨对石油污染物的高效吸附降解作用，实现污染水体的净化。
与已有的石油污染处理技术相比，本发明具有以下优点：
1. 本发明选择膨胀石墨为载体，具有良好的生物亲和性，其特有的中孔和大孔结构，适于石油降解菌的生长和繁殖。
2. 本发明选择的石油降解混合菌的细胞表面具有一定的疏水性，有利于其在疏水的膨胀石墨上附着生长，并促进微生物对石油的粘附，提高了对石油烃疏水性化合物的生物降解能力。并可根据处理石油成分的不同，进行混合菌的混配和强化培养，以提高石油污染物的去除效率。
3. 膨胀石墨具有疏水、亲油性物质和发达的网络状孔形结构，对石油类污染物具有良好的吸附能力，其吸附的石油污染物为混合菌的协同降解作用提供了良好的条件，能实现对石油污染物的彻底矿化降解。同时，生物膨胀石墨上的微生物降解活动对膨胀石墨的吸附活性起到了再生作用。
4. 生物膨胀石墨在吸附降解过程中，随着微生物细胞表面疏水性的变化，生物膨胀石墨上的生物膜的自动脱落更新，从而保持良好的生物活性。
5. 该方法使用方便，使用时可直接投加于石油污染水体的水面上，生物膨胀石墨可长期漂浮于油-水界面，实现对水面浮油的高效吸附降解去除，从而实现石油污染水体的原位修复，并有效避免其微生物的流失，便于回收，不存在二次污染风险。
附图说明
图1为本发明生物膨胀石墨降解水中原油的处理效果图。
图2为本发明生物膨胀石墨降解水中0号柴油的处理效果图。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步说明。
实施例1
（1） 石油降解菌混合菌种液的制备
将菌种微球菌 (Mirococcus sp.)、戈登氏茵(Gordonia sp.)、不动杆菌(Acinetobacter sp.)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)、假单胞茵(Pseudomonas sp.)、产碱杆菌 (Alcaligenes sp)和芽孢杆菌(Bacillus sp.)（上述菌种均可通过市购得到）按重量分数计为0.5:1:1:1.5:1.5:2:2.5，取2g接种在50ml的含原油浓度为1000mg/L无机盐培养基中，于30℃、120 r/min恒温培养箱中震荡培养5天，待用。
所述的无机盐培养基为NaCl 0.5%，(NH4)2SO4 0.1%，MgSO4 0.01%，NaNO3 0.2%，KH2PO4 0.4%，K2HPO4·3H2O 1.0%，其余为蒸馏水，总重量为100%，pH 7.2。灭菌条件为0.1Mpa，湿热灭菌30min。
（2） 膨胀石墨的微生物固定
取20ml 上述混合菌种液和0.2g膨胀石墨（粒径0.1-0.8mm）加入盛有80ml的培养基溶液（原油浓度为500mg/L）的250ml的烧杯中，在30℃条件下恒温静止培养5天。从烧杯中取出50ml 残余菌体悬浮液，然后加入相同体积的新鲜培养基以及0.06g原油，使原油的浓度为600mg/L，在30℃条件下恒温静止培养3天即为增殖一次，连续增殖3次，过滤得生物膨胀石墨。用上述方法制备的生物膨胀石墨孔隙合适，疏水性强，吸附性能好，经三批增殖后生物膨胀石墨颗粒上吸附的微生物细胞数可达到1.3×108cfu/g。
（3） 原油污染的净化效果
在盛有500ml自来水的1L的烧杯中，加入0.5g原油，使原油浓度为1000mg/L，投加0.2g上述制备的生物膨胀石墨，在常温（18-25℃）条件下静止放置。生物膨胀石墨对原油的去除效果见图1。从图1可以看出，经过5天处理，水中的原油含量为未检出，生物膨胀石墨的颜色由深褐色逐步变为淡黄色，表明原油被膨胀石墨吸附后，逐渐被固定的混合菌降解去除，说明生物膨胀石墨对受原油污染水体具有良好的修复效果。
实施例2
（1） 石油降解菌混合菌种液的制备
将菌种微球菌 (Mirococcus sp.)、戈登氏茵(Gordonia sp.)、不动杆菌(Acinetobacter sp.)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)、假单胞茵(Pseudomonas sp.)、产碱杆菌 (Alcaligenes sp)和芽孢杆菌(Bacillus sp.)（上述菌种均可通过市购得到）按重量分数计为0.5:0.5:1:1.5:2:2，取2g接种在50ml的含0号柴油浓度为1000mg/L无机盐培养基中，于30℃，120 r/min恒温培养箱中震荡培养5天，待用。
所述的无机盐培养基为NaCl 0.5%，(NH4)2SO4 0.1%，MgSO4 0.01%，NaNO3 0.2%，KH2PO4 0.4%，K2HPO4·3H2O 1.0%，其余为蒸馏水，总重量为100%，pH 7.2。灭菌条件为0.1Mpa，湿热灭菌30min。
（4） 膨胀石墨的微生物固定
取15ml 上述混合菌种液和0.2g膨胀石墨（粒径0.1-0.8mm）加入盛有85ml的培养基溶液（0号柴油浓度为600mg/L）的250ml的烧杯中，在30℃条件下恒温静止培养5天。从烧杯中取出50ml 残余菌体悬浮液，然后加入相同体积的新鲜培养基以及0.08g0号柴油，使柴油的浓度为800mg/L，在30℃条件下恒温静止培养3天即为增殖一次，连续增殖3次，过滤得生物膨胀石墨。用上述方法制备的生物膨胀石墨孔隙合适、疏水性强、吸附性能好，经三批增殖后生物膨胀石墨颗粒上吸附的微生物细胞数可达到1.1×108cfu/g。
（2） 0号柴油污染的净化效果
在盛有500ml自来水的1L的烧杯中，加入0.6g0号柴油，使原油浓度为1200mg/L，投加0.2g上述制备的生物膨胀石墨，在常温（18-25℃）条件下静止放置。生物膨胀石墨对柴油的去除效果见图1。从图1可以看出，经过4天处理，水中的柴油含量为未检出，说明生物膨胀石墨的吸附降解作用对受柴油污染水体具有良好的修复效果。
Claims (3)
1.一种用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法，其特征在于具体步骤如下：将15-30ml的混合菌种液和0.1-0.5g的膨胀石墨混合加入到含有石油的培养基中，在搅拌条件下，恒温培养3-5天，取出30-50ml菌悬液，然后补充相同体积的含有原油的培养基，在搅拌条件下恒温培养1-3天，即为一次增殖，共增殖2-3次，得到所需产品；其中：所述石油降解混合菌种液为微球菌、不动杆菌、戈登氏茵、无色杆菌属、假单胞茵、产碱杆菌和芽孢杆菌，按重量分数计为（0.5-1.5）:（0.5-1.5）:（0.5-1.5）:（1-3）:（1-3）:（2-4）:（2-5），在含石油浓度为1000mg/L的培养基中恒温培养4-7天得到混合菌种液。
2.根据权利要求1所述的用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法，其特征在于所述膨胀石墨为市售的粒径为0.1-0.8mm的膨胀石墨材料。
3.根据权利要求1所述的用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法，其特征在于所述含石油的培养基中的石油浓度为500-1500mg/L。
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