CN105923786A - 一种高效修复原油污染海水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：(1)将膨润土和皂素按照(1.5～2)∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；(2)称取重量为膨润土和皂素总重量的0.8～1倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷剂过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌和步骤(2)所得的混合物，投放的石油降解菌的质量为溢油量的6％～10％，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的10％～15％。与现有技术相比，本发明的优点为：安全无毒，不会对环境产生二次污染，而且溢油清除效率高。

Description

一种高效修复原油污染海水的方法
技术领域
本发明属于海面溢油修复处理领域，尤其涉及一种高效修复原油污染海水的方法。
背景技术
随着全球经济一体化进程的加快，海上石油运输和海上石油开采量迅速增加，海上溢油事故也不断增多，严重威胁着海洋及沿海陆域的生态环境。溢油多发生在海上，随着风浪漂移至海岸线，溢油不仅对海面造成严重环境污染，而且由于石油烃类污染物的潜在毒性和生物积累效应会导致近岸海域环境质量和生物种类多样性指数严重下降，海洋生态系统遭受严重破坏，也会对水产业和旅游业造成巨大损失。
目前，处理海洋溢油污染的主要方法有物理法、化学法、生物法和焚烧法。物理法主要包括在溢油水域布设围油栏防止溢油扩散，并组织清污船舶作业采取撇油器等机械回收、吸油毡等吸附材料吸附等一些物理方法将溢油清除。布设围油栏也可以结合焚烧法进行处理。化学处理法主要是向水中喷洒消油剂、集油剂和固化剂等化学药剂，将溢油分散或固体化后再进行处理。生物修复法主要是利用微生物的降解作用来清除溢油，包括添加营养物质和投加菌种两种方式。然而，这些溢油清除方法均存在一定的局限性。采用传统的物理法效率较低，劳动强度大，而且很难将溢油清除彻底。多数消油剂和集油剂对海洋容易产生二次污染。采用生物法修复修复原油污染海水的优点是安全无毒、可生物降解，对环境通常不带来二次污染，然而采用微生物修复原油污染海水时存在以下问题：降解效率低、微生物细胞易被水流冲走、利用率低下，不适宜用于大面积海洋溢油修复。因此，开发出一种高效的，能高效修复原油污染海水的方法，对海洋生态具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一是克服现有技术的不足，提供一种安全无毒，不会对环境产生二次污染，而且溢油清除效率高的高效修复原油污染海水的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照(1.5～2)∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量的0.8～1倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的6％～10％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速200～300r/min，3～4h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的10％～15％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速200～600r/min。
进一步地，所述石油降解菌液为一种石油降解菌或多种石油降解菌的混合物。
优选地，所述石油降解菌液为热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的混合菌液，热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的质量比为3∶2。
热带假丝酵母，拉丁名称：Candida tropicalis，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.31592，为好氧菌，可用于石油发酵酒精。
抗酚小短杆菌，拉丁名称：Brachybacterium phenoliresistens，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.23825，革兰氏阳性菌，可用于处理石油污染。
本发明中，投放石油降解菌并搅拌溢油区域，使溢油区域保持紊动状态，可使石油降解菌分解发酵石油后的产物充分分散；向溢油区投放膨润土、皂素和烷基糖苷的混合物，并搅拌溢油区域使溢油区域保持紊动状态，可使膨润土、皂素和烷基糖苷与石油降解菌、石油降解菌的分解发酵产物充分混合，利于本发明的各组分之间发生协同溢油清除作用，提高了溢油清除效率和各组分的利用率。
此外，膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有很好的吸附性和离子交换性，环保无毒、生物降解率高，不会对原油污染过的海水造成二次污染。皂素又称碱皂体，可溶于水、甲醇和稀乙醇，天然无毒，生物降解率高，为天然的非离子表面活性剂，皂素是很强的表面活性剂，即使高度稀释也能形成皂液，也可用于制取洗涤剂，乳化剂，发泡剂，防腐剂等。烷基糖苷(APG)是非离子表面活性剂，APG为白色固体，APG不仅环保无毒无刺激，而且生物降解迅速彻底，价格低廉，表面张力低，去污性好。因此，本发明的各组分安全无毒，不会对环境产生二次污染。
其次，本发明中，膨润土和皂素的粒径不同于烷基糖苷的粒径，因此本发明的膨润土、皂素和烷基糖苷形成了不同比表面积的颗粒组团。由于比表面积的大小会对吸附效果产生影响，因此将膨润土、皂素和烷基糖苷粉碎至不同的粒径，会对石油的吸附降解效果产生一定的影响。实验结果表明，将膨润土、皂素和烷基糖苷粉碎至不同的粒径，可有利于发挥各组分对石油的吸附降解效果，提高各组分的利用率，其对石油的吸附降解效果好于单一粒径的颗粒组团。
优选地，膨润土和皂素的重量比为2∶1。
优选地，烷基糖苷的重量为膨润土和皂素总重量的0.8倍。
进一步地，步骤(3)中，向原油污染的海水中投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的12％，添加的石油降解菌的质量为溢油量的8％。
进一步地，步骤(3)中，向溢油区投放石油降解菌前，先将石油降解菌装入麻袋中。所述麻袋的内表面上有褶皱，麻袋边和角处的褶皱的密度大于麻袋其他处褶皱的密度。在麻袋的内表面上设置褶皱可以提高麻袋吸水储水的性能，防止落潮时降解菌因过于干燥而死亡，而且在麻袋的内表面上设置褶皱可有效防止麻袋内盛装的石油降解菌被水流冲走。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中，投放石油降解菌并搅拌溢油区域，使溢油区域保持紊动状态，可使石油降解菌分解发酵石油后的产物充分分散；向溢油区投放膨润土、皂素和烷基糖苷的混合物，并搅拌溢油区域使溢油区域保持紊动状态，可使膨润土、皂素和烷基糖苷与石油降解菌、石油降解菌的分解发酵产物充分混合，利于本发明的各组分之间发生协同溢油清除作用，提高了溢油清除效率和各组分的利用率。
(2)膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有很好的吸附性和离子交换性，环保无毒、生物降解率高，不会对原油污染过的海水造成二次污染。皂素又称碱皂体，可溶于水、甲醇和稀乙醇，天然无毒，生物降解率高，为天然的非离子表面活性剂，皂素是很强的表面活性剂，即使高度稀释也能形成皂液，也可用于制取洗涤剂，乳化剂，发泡剂，防腐剂等。烷基糖苷是非离子表面活性剂，不仅环保无毒无刺激，而且生物降解迅速彻底，价格低廉，表面张力低，去污性好。因此，本发明的各组分安全无毒，不会对环境产生二次污染。
(3)本发明中，膨润土和皂素的粒径不同于烷基糖苷的粒径，因此本发明的膨润土、皂素和烷基糖苷形成了不同比表面积的颗粒组团。由于比表面积的大小会对吸附效果产生影响，因此将膨润土、皂素和烷基糖苷粉碎至不同的粒径，会对石油的吸附降解效果产生一定的影响。实验结果表明，将膨润土、皂素和烷基糖苷粉碎至不同的粒径，可有利于发挥各组分对石油的吸附降解效果，提高各组分的利用率，其对石油的吸附降解效果好于单一粒径的颗粒组团。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照1.5∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量0.8倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的6％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速200r/min，3h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的13％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速400r/min。
其中，所述石油降解菌液为热带假丝酵母。热带假丝酵母，拉丁名称：Candida tropicalis，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.31592，为好氧菌，可用于石油发酵酒精。
实施例2
一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照2∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量1倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的10％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速300r/min，4h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的15％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速600r/min。
其中，所述石油降解菌液为热带假丝酵母。热带假丝酵母，拉丁名称：Candida tropicalis，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.31592，为好氧菌，可用于石油发酵酒精。
实施例3
一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照2∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量0.9倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的8％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速300r/min，3.5h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的12％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速200r/min。
其中，所述石油降解菌液为热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的混合菌液，热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的质量比为3∶2。
热带假丝酵母，拉丁名称：Candida tropicalis，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.31592，为好氧菌，可用于石油发酵酒精。
抗酚小短杆菌，拉丁名称：Brachybacterium phenoliresistens，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.23825，革兰氏阳性菌，可用于处理石油污染。
实施例4
一种高效修复原油污染海水的方法，包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照2∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量0.8倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)将石油降解菌装入麻袋中，所述麻袋的内表面上有褶皱，麻袋边和角处的褶皱的密度大于麻袋其他处褶皱的密度，向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的8％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速300r/min，4h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，向溢油区投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的12％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速400r/min。
其中，所述石油降解菌液为热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的混合菌液，热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的质量比为3∶2。
热带假丝酵母，拉丁名称：Candida tropicalis，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.31592，为好氧菌，可用于石油发酵酒精。
抗酚小短杆菌，拉丁名称：Brachybacterium phenoliresistens，可购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，CICC菌种编号为NO.23825，革兰氏阳性菌，可用于处理石油污染。
实验结果
选取12个大小规格相同的水池(水池规格为7m×3m×1.5m)，并对其编号为1-12号，每个水池中注入25L海水，并加入500g原油，石油选择胜利原油，所选用的原油的基本物理性质如下：密度0.8695g/cm3(测试标准GB/T1884-2000)，33℃、剪速20时的粘度230mPa.s。第1、5、9号水池按本发明实施例1的方法进行处理，第2、6、10号按本发明实施例2的方法进行处理，第3、7、11号按本发明实施例3的方法进行处理，第4、8、12号按本发明实施例4的方法进行处理，在各个处理组分别投放其步骤(2)所得的混合物并继续搅拌12h后，分别测定残留石油的重量，根据初始加入油量换算得到溢油清除效率，测定结果如表1：
表1不同处理组的溢油清除效率
处理组 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
溢油清除效率 75.5％～80.3％ 76.9％～79.7％ 79.2％～82.4％ 80.6％～83.8％
由于本发明的各组分之间的协同作用，提高了溢油清除效率效率和各组分的利用率，减少了本发明的各组分的使用量。此外，本发明的各组分绿色环保，安全无毒，不会对环境产生二次污染。实验结果表明，本发明的高效修复原油污染海水的方法对溢油清除效率高，达75.5％～83.8％，可有效修复原油污染的海水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将膨润土和皂素按照(1.5～2)∶1的重量比混合均匀，粉碎，并过200目筛；
(2)称取重量为膨润土和皂素总重量的0.8～1倍的烷基糖苷，将称量好的烷基糖苷过300目筛，并与粉碎好的膨润土和皂素混合均匀；
(3)向原油污染的海水中投放石油降解菌，投放的石油降解菌的质量为溢油量的6％～10％，通过涡轮式搅拌器使溢油区域保持紊动状态，搅拌器转速200～300r/min，3～4h后，向溢油区投放步骤(2)所得的混合物，投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的10％～15％，用涡轮式搅拌器使溢油区域继续保持紊动状态，搅拌器转速200～600r/min。
2.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：所述石油降解菌液为一种石油降解菌或多种石油降解菌的混合物。
3.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：所述石油降解菌液为热带假丝酵母。
4.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：所述石油降解菌液为热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的混合菌液。
5.根据权利要求4所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：热带假丝酵母和抗酚小短杆菌的质量比为3∶2。
6.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：膨润土和皂素的重量比为2∶1。
7.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：烷基糖苷的重量为膨润土和皂素总重量的0.8倍。
8.根据权利要求1所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：向原油污染的海水中投放的步骤(2)所得的混合物的质量为溢油量的12％，添加的石油降解菌的质量为溢油量的8％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：步骤(3)中，向溢油区投放石油降解菌前，先将石油降解菌装入麻袋中。
10.根据权利要求9所述的高效修复原油污染海水的方法，其特征在于：所述麻袋的内表面上有褶皱，麻袋边和角处的褶皱的密度大于麻袋其他处褶皱的密度。
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