CN106811205A - 过硫酸盐耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法 - Google Patents

过硫酸盐耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种过硫酸盐耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法，其包括以下步骤：(1)、将过硫酸盐水溶液加入到事先经充分粉碎的石油烃污染的土壤中，搅拌条件下，使得所述过硫酸盐水溶液与该土壤发生氧化反应，反应结束后，得到经氧化处理后的土壤；(2)、搅拌条件下，向步骤(1)中得到的经氧化处理后的土壤中加入土著微生物营养源刺激剂，以进行土壤的修复。与传统单独的污染土壤治理中的物理、化学、微生物方法相比，该方法具有修复效率高、费用低、可操作性强、环境风险小等特点，且具有良好的环境效益、社会效益和经济效益，为石油污染土壤环境修复提供了一种新的方法。

Description

过硫酸盐耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法
技术领域
本发明涉及一种过硫酸盐耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法，属于石油污染土壤修复技术领域。
背景技术
目前，场地污染已成为世界性问题，尤其是有机物场地污染，西方发达国家将其列为当今世界上“三大环境问题”之一。石化行业也存在复杂的有机污染隐患。石油开采、贮存及运输过程中泄漏事故屡有发生，对受其污染的土壤进行有效治理成为社会关注的焦点；炼化行业由于物料十分复杂，平均每年产生大量的罐底泥、池底泥，多年的炼油化工生产过程，使场区及周边的土壤积累了大量的石油烃类污染物，且污染物中含有大量难降解的物质和吸附作用强的石油烃类物质，具有污染源复杂、污染浓度高、分布范围广、去除难度大等特点。
现有的石油烃污染土壤修复方法有物理修复、化学修复和生物修复等方法。传统的物理化学修复方法虽然对污染物类型和浓度不敏感、修复时间短，但成本高且容易带来二次污染；微生物修复方法虽然修复时间长，但成本相对低廉，通过吸收、降解和转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平。化学氧化修复剂，如芬顿、类芬顿、过硫酸盐等，已经被广泛应用于石油烃污染场地的修复。而微生物修复作为一种环境友好、经济性高的修复技术，在石油烃土壤污染修复领域得到了广泛的研究。
因此，将微生物手段与化学氧化手段相耦合将是石油烃污染土壤修复技术领域科学研究和工程应用的必然发展趋势。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种土著微生物营养源刺激剂。
本发明的目的还在于提供上述土著微生物营养源刺激剂在修复石油烃污染土壤中的应用。
本发明的目的还在于提供一种过硫酸盐氧化耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种土著微生物营养源刺激剂，以该土著微生物营养源刺激剂的总重量为100％计，其包含：
根据本发明的具体实施方案，在该土著微生物营养源刺激剂中，优选地，所述麦秆和生物炭的粒度均为10-40目。
根据本发明的具体实施方案，在该土著微生物营养源刺激剂中，优选地，所述动物粪便为经风干处理后的动物粪便，其粒度为10-40目。其中，在本发明具体实施方式中，该动物粪便先经风干后，再依次进行粉碎、研磨及过筛操作，进而得到粒度为10-40目的动物粪便。
本发明对该土著微生物营养源刺激剂的制备方法不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场需要进行合理配制，只要保证可以实现本发明目的即可，在本发明具体实施方式中，其按照以下步骤制备得到：
先将麦秆或生物炭与动物粪便混合后，再向混合物中加入磷酸铵、碳酸盐、硝酸盐及磷酸氢铵。
根据本发明的具体实施方案，在该土著微生物营养源刺激剂中，所用碳酸盐、硝酸盐均为本领域使用的常规碳酸盐、硝酸盐。
另一方面，本发明还提供了上述土著微生物营养源刺激剂在修复石油烃污染土壤中的应用。
又一方面，本发明还提供了上述过硫酸盐氧化耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法，其包括以下步骤：
(1)、将过硫酸盐水溶液加入到事先经充分粉碎的石油烃污染的土壤中，搅拌条件下，使得所述过硫酸盐水溶液与该土壤发生氧化反应，反应结束后，得到经氧化处理后的土壤；
(2)、搅拌条件下，向步骤(1)中得到的经氧化处理后的土壤中加入土著微生物营养源刺激剂，以进行土壤的修复。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(1)中所述石油烃污染的土壤的粒度为10-40目。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，以所述过硫酸盐水溶液的总体积计，该过硫酸盐水溶液的浓度为0.5-1.0mol/L。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(1)中所述石油烃污染的土壤与过硫酸盐水溶液的固液体积比为1:2-1:3。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，所述过硫酸盐包括过硫酸钠和/或过硫酸钾。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(1)中控制过硫酸盐水溶液流经土壤的速度为8-11cm/h。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(1)中所述反应时间为5-7天。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，从步骤(1)中氧化反应结束至修复结束，维持石油烃污染土壤的饱和持水度为55-60％。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(2)中，以所述土著微生物营养源刺激剂的总重量为100％计，该土著微生物营养源刺激剂包含：
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，所述麦秆和生物炭的粒度均为10-40目。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，所述动物粪便为经风干处理后的动物粪便，其粒度为10-40目。其中，在本发明具体实施方式中，该动物粪便先经风干后，再依次进行粉碎、研磨及过筛操作，进而得到粒度为10-40目的动物粪便。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，所述土著微生物营养源刺激剂的添加量为经氧化处理后的土壤体积的2-3％。
根据本发明的具体实施方案，在该方法中，优选地，步骤(2)中所述修复时间为2-12个月。
根据本发明的具体实施方案，该方法是在常温下进行的。
本发明提供了一种石油烃污染土壤的修复方法，具体是采用向待修复的石油烃污染土壤中加入过硫酸盐水溶液，再向经氧化预处理的土壤中按照一定比例添加好养微生物刺激所需的营养源，完成修复；本发明所提供的方法单独使用过硫酸盐而不使用任何激活剂，再联合使用土著微生物营养源刺激剂以进行修复。
通过模拟实验研究结果证明本发明提供的利用过硫酸盐氧化联合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法是可行的，并具有良好的应用潜力。该方法与传统单独的污染土壤治理中的物理、化学、微生物方法相比，具有修复效率高、费用低、可操作性强、环境风险小等特点，且具有良好的环境效益、社会效益和经济效益，为石油烃污染土壤环境修复提供了一种新的方法。
附图说明
图1为在本发明实施例提供的过硫酸钾氧化耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法中，不同修复时间内，土壤中石油烃浓度的变化关系曲线图；
图2为在本发明实施例提供的过硫酸钾氧化耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法中，不同修复时间内，土壤酶活性的变化关系曲线图；
图2中，曲线从上到下依次为过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶及脲酶的活性随修复时间的变化关系。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种过硫酸钾氧化耦合土著微生物刺激修复石油烃污染土壤的方法，其包括以下步骤：
联合技术对土壤的修复在室温(25-27℃)、大号PE容器中进行。
将过硫酸钾配制成浓度为0.5mol/L的水溶液，按照固液比(体积比)为1:2的比例，将过硫酸钾水溶液加入到过40目筛的土壤中。使溶液通过重力作用和毛细现象、土壤搅拌的方法，透过(控制流速为10cm/h，)受污染的土壤进行氧化反应，反应时间为6天。
过硫酸钾化学氧化联合土著微生物刺激土壤修复模拟试验：
使经过硫酸钾氧化处理后的石油烃污染土壤的饱和持水度维持在60％，然后立即加入土著微生物营养源刺激剂，其添加量为经氧化处理后土壤体积的3％；其中，以该土著微生物营养源刺激剂的总重量为100％计，其包含：磷酸铵39％、碳酸盐25％、硝酸盐2％、磷酸氢铵2％、麦秆18％、牛粪14％。
从过硫酸钾氧化结束开始，整个土著微生物刺激实验周期为70天，实验过程中取样分析。
实验内容如下：
(1)过硫酸钾化学氧化联合土著微生物刺激修复下，不同修复时间内，土壤中石油烃浓度的变化关系曲线图如图1所示；
从图1中可以看出，在修复前10天内，石油烃降解率很低，仅在1.53-2.07％，这是因为在该时间内微生物生长处于适应期，该阶段的微生物数量较少，生长代谢速度慢，导致石油烃降解率不高。
修复第20-30天，石油烃的降解率迅速提高，说明在该时间段内微生物的生长进入了对数期，通过适量添加土著微生物营养源刺激剂可以有效延长对数期，从而可提高微生物的修复效果。
修复的第40-50天，在该时间段内，微生物继续维持了较高的石油烃降解速率，此时石油烃浓度下降对微生物的毒害作用减小，加上充足的营养物质、水分、搅拌供氧使得微生物的新陈代谢活动稳定，石油烃降解率持续增高。
在修复的第60-70天，石油烃降解速率呈下降趋势，这可能是因为随着微生物的生长，土壤中的氮源、磷源等不断被消耗，微生物的生长开始进入衰亡期，该阶段微生物细胞还可能释放出大量的有毒有害物质，抑制了微生物本身的生长，影响了土壤的修复效果。但是，从图1中可以看出，经过70天的生物修复，石油烃降解率最高可达77％以上，而空白组(空白组的样品为向石油烃污染土壤中加入过硫酸钾水溶液进行氧化反应，反应6天后得到的样品，且使该空白组样品的饱和持水度维持在60％)仅为14％，说明经过硫酸钾氧化预处理可以明显改善后续的土著微生物的修复效果。
(2)过硫酸钾化学氧化联合土著微生物刺激修复下，不同修复时间内，土壤酶活性的变化关系曲线图如图2所示；图2中，曲线从上到下依次为过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶及脲酶的活性随修复时间的变化关系。
从图2中可以看出，在生物修复过程中，土壤中的土壤脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶的活性发生了较大的变化，随着土壤中微生物的数量不断增加，各类酶的活性总体上是逐渐变高。

Claims (15)

1.一种土著微生物营养源刺激剂，其特征在于，以该土著微生物营养源刺激剂的总重量为100％计，其包含：
2.根据权利要求1所述的刺激剂，其特征在于，所述麦秆和生物炭的粒度均为10-40目。
3.根据权利要求1所述的刺激剂，其特征在于，所述动物粪便为经风干处理后的动物粪便，其粒度为10-40目。
4.权利要求1-3任一项所述的土著微生物营养源刺激剂在修复石油烃污染土壤中的应用。
5.一种修复石油烃污染土壤的方法，其包括以下步骤：
(1)、将过硫酸盐水溶液加入到事先经充分粉碎的石油烃污染的土壤中，搅拌条件下，使得所述过硫酸盐水溶液与该土壤发生氧化反应，反应结束后，得到经氧化处理后的土壤；
(2)、搅拌条件下，向步骤(1)中得到的经氧化处理后的土壤中加入土著微生物营养源刺激剂，以进行土壤的修复。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述石油烃污染的土壤的粒度为10-40目。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，以所述过硫酸盐水溶液的总体积计，该过硫酸盐水溶液的浓度为0.5-1.0mol/L。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐包括过硫酸钠和/或过硫酸钾。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述石油烃污染的土壤与过硫酸盐水溶液的固液体积比为1:2-1:3。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中控制过硫酸盐水溶液流经土壤的速度为8-11cm/h。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应时间为5-7天。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从步骤(1)中氧化反应结束至修复结束，维持石油烃污染土壤的饱和持水度为55-60％。
13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述土著微生物营养源刺激剂的添加量为经氧化处理后的土壤体积的2-3％。
14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述修复时间为2-12个月。
15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，以所述土著微生物营养源刺激剂的总重量为100％计，该土著微生物营养源刺激剂包含：
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