CN104941992B - 基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、利用假单胞菌属和芽胞杆菌属制备出油污土壤用菌剂；步骤2、称取待处理的油污土壤，将待处理的油污土壤进行前处理后填充到油污土壤用修复箱中；步骤3、将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂加入到步骤2中修复箱内的油污土壤中，并给修复箱内的油污土壤施加电场，在油污土壤用菌剂和电场的共同作用下，完成对油污土壤的降解。本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，能对油污土壤进处理，有效的降低了油污土壤中的含油率。

Description

基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法

技术领域

本发明属于油污土壤处理方法技术领域，具体涉及一种基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法。

背景技术

目前，在固体废物处理中较为难处理的就是含油污泥，它是在原油开采过程中，引钻井、作业、修井、采油、集输、储运等原油和设备管理的事故性泄漏中产生的，其存在对周边的生态环境产生了很大的隐患，必须对其进行无害化处理。若含油污泥中的油类直接进入土壤中，就会对土壤造成极大的污染。

正常来说，石油对土壤的污染主要集中于20cm左右的表层，其粘着力强且乳化能力低，影响土壤的通透性，同时还能使土壤中氮、磷的含量减少，这些有毒有害污染物还有可能通过食物链在动植物体内逐级富集，造成更大的危害，特别是其中的多环芳烃有致畸、致癌和突变性。

由于大量的PAH(多环芳烃)具有致畸、致癌和致突变性，通过直接和间接途径对人体健康带来严重损害，人们长期处于多环芳烃污染的环境中就会引起急性或慢性伤害，据调查对人体最主要的危害部位是皮肤和呼吸道，有可能引起皮肤癌、肺癌和胃癌。此外，含油污泥中的其它有害物质进入农田后，一旦被农作物吸收，就会通过食物链在动植物体内逐级富集，最终导致各种细菌的蔓延，发生各种疾病，威胁人类健康。因此，治理石油污染土壤已经势在必行。

如今，油田含油污泥的处理是固体废物处理中一个非常受关注的难题。实际上，含油固体废物是宝贵的二次资源，对含油固体废物进行有规律的收集，并开发研究出经济实用的方法对含油污泥进行无害化处理和污油回收利用，不仅可回收大量的能源，产生一定的经济效益，而且能减轻污染。

然而，从综合利用的技术现状来看，目前仍缺少高附加值的深度处理和利用技术，国内各地都应该因地制宜，寻求综合利用和解决油泥污染问题合理有效的处理方法，若能开发出一种经济实用的方法对含油污泥进行无害化处理和残油回收，不仅会产生一定的经济效益，而且会减少污染，最终为环境保护事业和人类的健康做出巨大的贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，能对油污土壤进处理，有效的降低了油污土壤中的含油率。

本发明所采用的技术方案是，基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用假单胞菌属和芽胞杆菌属制备出油污土壤用菌剂；

步骤2、称取待处理的油污土壤，将待处理的油污土壤进行前处理，将前处理后的油污土壤填充到油污土壤用修复箱内；

步骤3、将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂加入到步骤2中修复箱内的油污土壤中，并给修复箱内的油污土壤施加电场，在油污土壤用菌剂和电场的共同作用下，完成对油污土壤的降解。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、按照体积比为1～3：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；

步骤1.2、将步骤1.1中的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为45h～48h；

步骤1.3、经步骤1.2后，将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合在一起，形成混合菌液；

步骤1.4、分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入步骤1.3得到的混合菌液中，经搅拌后，制备得到处理油污土壤用菌剂。

步骤1.4中每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵和0.004g的磷酸二氢钾。

步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、按质量比为27～29：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中，待处理的油污土壤中的含油率为3％～7％；

步骤2.2、将步骤2.1中称取的待处理的油污土壤与锯末混合在一起，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；

步骤2.3、将经步骤2.2前处理后的油污土壤装入修复箱内。

步骤3具体按照以下方法实施：

将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂添加到步骤2中的修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的4.5％～5.5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

步骤3中施加电场时采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极插入修复箱内的油污土壤中提供90V/m～110V/m的电场强度，每天作用1.5h～2.5h。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，汲取了微生物修复石油污染土壤领域的各项技术和修复石油污染土壤可行性，是一个极具优越条件的微生物修复方法。

(2)本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法中涉及的修复箱结构简单，就是普通的长方体或正方体防水竹胶板箱子，非常容易制得，给整个降解方法带来了方便。

(3)本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，操作起来非常的简单，在局部和小范围内修复石油污染土壤等诸多方案中是较为节省费用的，能有效降低成本。

(4)本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，除了修复石油污染土壤，还能对其他污染土壤进行修复，如：针对农药污染的土壤、土壤酸碱性过强等方面的修复。

附图说明

图1是采用本发明的油污土壤降解方法处理油污土壤后油污土壤中含油率随时间变化的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用假单胞菌属和芽胞杆菌属制备出油污土壤用菌剂，具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、按照体积比为1～3：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；

步骤1.2、将步骤1.1中的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为45h～48h；

步骤1.3、经步骤1.2后，将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合在一起，形成混合菌液；

步骤1.4、分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入步骤1.3得到的混合菌液中，经搅拌后，制备得到处理油污土壤用菌剂；

在步骤1.4中，每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵和0.004g的磷酸二氢钾。

步骤2、称取待处理的油污土壤，将待处理的油污土壤进行前处理，将前处理后的油污土壤填充到油污土壤用修复箱内；

步骤2.1、按质量比为27～29：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中，待处理的油污土壤中的含油率为3％～7％；

步骤2.2、将步骤2.1中称取的待处理的油污土壤与锯末混合在一起，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；

步骤2.3、将经步骤2.2前处理后的油污土壤装入修复箱内；通常油污土壤的装入量为修复箱体积的80％～85％；

修复箱为长方体或正方体状，其上部由开口，修复箱采用防水竹胶板制成。

步骤3、将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂加入到步骤2中修复箱内的油污土壤中，并给修复箱内的油污土壤施加电场，在油污土壤用菌剂和电场的共同作用下，完成对油污土壤的降解，具体按照以下方法实施：

将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂添加到步骤2中的修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的4.5％～5.5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极依次插入修复箱内的油污土壤中提供90V/m～110V/m的电场强度，每天作用1.5h～2.5h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

利用本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法对油污土壤进行修复的过程中，为了验证对油污土壤的降解效果采取以下方式：

每隔2天可以取修复箱内的油污土壤一次，在取油污土壤时采用取样器进行取样，每次取油污土壤时，深度为15cm～30cm，每次取出的油污土壤量要一致，测量取出的油污土壤的含油率，之后将测量好的油污土壤装入样品瓶后将样品瓶密封，并在样品瓶上标记当天时间、处理编号及含油率；

测量油污土壤中含油率的条件是在紫外-超声波在波长为226nm条件下进行测定的：

如图1所示，其中的曲线表示采用本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法处理油污土壤后，油污土壤中含油率随时间的变化情况，根据图1可以看出：经过60天的处理过程，油污土壤中的含油率明显下降，且油污土壤中的含油率降解幅度较大，至堆置结束时其含油率由5.03％下降至1.72％，降解率为65.81％。

本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法效果之所以好，其主要原因是：在电场的强化作用下，微生物细胞表面电位发生变化，提高了细胞的新陈代谢，使其活性增强，从而促进微生物对油污土壤中石油烃的降解效率。

实施例1

按照体积比为1：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；将称取的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为45h；将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合，形成混合菌液；分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入混合菌液中，制备出处理油污土壤用菌剂，其中每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵、0.004g的磷酸二氢钾；

按质量比为27：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中待处理的油污土壤中的含油率为3％；将称取的待处理的油污土壤与锯末混合，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；将经前处理后的油污土壤装入修复箱内，油污土壤的装入量为修复箱体积的80％；

将制备出的油污土壤用菌剂添加到修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的4.5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极依次插入修复箱内的油污土壤中提供90V/m的电场强度，每天作用1.5h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

实施例2

按照体积比为1.5：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；将称取的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为46h；将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合，形成混合菌液；分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入混合菌液中，制备出处理油污土壤用菌剂，其中每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵、0.004g的磷酸二氢钾；

按质量比为27.5：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中待处理的油污土壤中的含油率为4％；将称取的待处理的油污土壤与锯末混合，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；将经前处理后的油污土壤装入修复箱内，油污土壤的装入量为修复箱体积的83％；

将制备出的油污土壤用菌剂添加到修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的4.8％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极依次插入修复箱内的油污土壤中提供95V/m的电场强度，每天作用1.5h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

实施例3

按照体积比为2：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；将称取的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为47h；将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合，形成混合菌液；分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入混合菌液中，制备出处理油污土壤用菌剂，其中每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵、0.004g的磷酸二氢钾；

按质量比为28：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中待处理的油污土壤中的含油率为5％；将称取的待处理的油污土壤与锯末混合，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；将经前处理后的油污土壤装入修复箱内，油污土壤的装入量为修复箱体积的84％；

将制备出的油污土壤用菌剂添加到修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极依次插入修复箱内的油污土壤中提供100V/m的电场强度，每天作用2h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

实施例4

按照体积比为3：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；将称取的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为47h；将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合，形成混合菌液；分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入混合菌液中，制备出处理油污土壤用菌剂，其中每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵、0.004g的磷酸二氢钾；

按质量比为28：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中待处理的油污土壤中的含油率为7％；将称取的待处理的油污土壤与锯末混合，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；将经前处理后的油污土壤装入修复箱内，油污土壤的装入量为修复箱体积的85％；

将制备出的油污土壤用菌剂添加到修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的5.5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极依次插入修复箱内的油污土壤中提供110V/m的电场强度，每天作用2.5h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。

本发明基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，能对油污土壤进行处理，有效的降低了油污土壤中的含油率，经过降解处理后的油污土壤能够被回收利用，这样，不仅会产生一定的经济效益，而且会减少污染，最终为环境保护事业和人类的健康做出巨大的贡献。

Claims (1)

1.基于假单胞菌、芽胞杆菌与电场联合的油污土壤降解方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用假单胞菌属和芽胞杆菌属制备出油污土壤用菌剂，具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、按照体积比为1～3：1分别取假单胞菌属、芽胞杆菌属；

步骤1.2、将步骤1.1中的假单胞菌属、芽胞杆菌属分别放入两个发酵罐中密封发酵，发酵时间为45h～48h；

步骤1.3、经步骤1.2后，将发酵后的假单胞菌属、芽胞杆菌属混合在一起，形成混合菌液；

步骤1.4、分别称取硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄，并将称取的硝酸铵NH₄NO₃、磷酸二氢钾KH₂PO₄一起加入步骤1.3得到的混合菌液中，经搅拌后，制备得到处理油污土壤用菌剂；

其中，每升的混合菌液中要加入0.032g的硝酸铵和0.004g的磷酸二氢钾；

步骤2、称取待处理的油污土壤，将待处理的油污土壤进行前处理后填充到油污土壤用修复箱中，具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、按质量比为27～29：1分别称取待处理的油污土壤、锯末；其中，待处理的油污土壤中的含油率为3％～7％；

步骤2.2、将步骤2.1中称取的待处理的油污土壤与锯末混合在一起，采用搅拌的方式使待处理的油污土壤与锯末混合均匀，完成对待处理油污土壤的前处理；

步骤2.3、将经步骤2.2前处理后的油污土壤装入修复箱内；

该修复箱为长方体或正方体状，其上部有开口，修复箱采用防水竹胶板制成；

油污土壤的装入量为修复箱体积的80％～85％；

步骤3、将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂加入到步骤2中修复箱内的油污土壤中，并给修复箱内的油污土壤施加电场，在油污土壤用菌剂和电场的共同作用下，完成对油污土壤的降解，具体按照以下方法实施：

将步骤1中制备出的油污土壤用菌剂添加到步骤2中的修复箱内的油污土壤中，其中油污土壤用菌剂添加量为修复箱内的油污土壤质量的4.5％～5.5％，利用油污土壤用菌剂对油污土壤进行处理60天；在这60天中，每隔5天要对修复箱内的油污土壤进行翻动，使油污土壤用菌剂充分进入到油污土壤中；

将油污土壤用菌剂加入修复箱内的油污土壤中后，还要每天给修复箱内的油污土壤施加电场：

所述电场采用直流电场，以直插式传输方式将石墨电极插入修复箱内的油污土壤中提供90V/m的电场强度，每天作用1.5h～2.5h；

每天要测量修复箱内油污土壤的含水率，当含水率低于45％时要进行补水，直至含水率达到45％；

经过60天后，即完成对油污土壤的处理。