CN110586634B - 一种油污染土壤修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种油污染土壤修复方法，(1)配制无机培养液；(2)在无机培养液中添加复合碳源、高温灭菌、接种、铜绿假单胞菌，恒温培养96～108h；(3)将发酵液用清水稀释并用NaOH调节pH，形成清洗液；(4)在清洗液中加入油污染土壤，在10～20KHz的超声频率下超声清洗3～4min；(5)混合物过滤、离心分离。本发明采用“以污治污”的方法，用污染物作为诱导因子加入特定培养基生产的发酵液再作用于污染物，发酵液生产工艺要求低，生产原料取材方便，不引入外源微生物，超声设备简单易操作，处理油污染土壤成本低，具有不破坏土壤结构，无二次污染，效率高，并且具有显著的修复效果。

Description

一种油污染土壤修复方法
技术领域
本发明属于油污染土壤修复技术领域，具体涉及一种油污染土壤修复方法。
背景技术
目前，我国每年有1000万吨左右的含油污泥急需处理，其来源主要包括原油开采、集输、炼化和油田污水处理过程中产生的含油污泥，因页岩气和海上油田的开采，其产生量逐年在增加。含油污泥属于危废，若不及时处理一是其易挥发的烃类污染空气；二是其长期的堆放使得更大范围的土壤和水体受到污染；三是所含的致畸、致癌、致突变物质直接危害人畜的健康。
目前油污染土壤修复的技术主要有：热洗技术、热脱附技术、固化技术、冷冻熔融技术、湿式氧化技术、超声处理技术、萃取+生物法、生物降解法等。【谢飞等，洗剂法处理含油土样的研究；张秀霞等，溶剂萃取蒸馏法处理含油污泥；屈撑囤等，固化法处理含油污泥的室内研究】。其中热洗法是目前广泛使用的方法，其较其它方法具有投资较少、运行成本较低，是减量化、资源化的有效方法之一。但用该法处理后的残渣含油量常高于标准且使用的化学剂会对环境造成二次污染。热脱附法的原油回收率较高，但因其反应条件要求较高、产生废气量大而难以大规模推广与应用。固化法没有从根本上解决问题，只是暂时消除了危害，而且浪费了有限的石油资源。冷冻熔融法虽能耗低但油的回收率不高。氧化法存在二次污染的隐患。萃取+生物法因其萃取剂而受到限制。生物降解法不适用于高含油量的土壤，处理周期较长。【CN1785539A】。
超声因其良好的机械振动和声空化作用对油污染土壤具有很好的降粘、分散作用，而表面活性剂能将原油从固体颗粒很好的脱附。表面活性剂在高于其临界胶束浓度时，可以在溶液中形成具有疏水性内核的胶束，这些胶束可为石油烃的分配提供一个疏水性的“假想相”，从而显著的提高石油烃在水相中的溶解度，促进污染物从土壤颗粒表面向水相的迁移。
发明内容
本发明提供一种油污染土壤修复方法，从石油污染土壤中筛选的铜绿假单胞菌，通过设计复合培养基发酵生产发酵液，使用超声设备强化清洗油污染土壤，其可以环保、高效的洗脱油污染土壤表面的油污，效果显著。
一种油污染土壤修复方法，包含以下步骤：
(1)配制无机培养液：在100mL UP水中加入NH4Cl 0.776g、KH2PO4 0.05g、K2HPO40.05g、CaCl2 0.001g、MgSO4 0.01g，用HCl调节pH至6～6.5(无机培养液中，氮基化合物和磷基化合物摩尔比为10:1)；
(2)生产发酵液：在无机培养液中添加3～5％质量比的复合碳源，然后在121℃下高温灭菌20min，待冷却后接种1％～1.5％(质量体积比)的铜绿假单胞菌，菌种数为1×108～1×109个/mL(平板菌落计数法)，并在温度25～30℃、转速120～140r/min条件下恒温培养96～108h；
(3)配制清洗液：将发酵液用清水稀释至1～5％的质量浓度，并用NAOH将pH调节为7～8，形成清洗液；
(4)在清洗液中加入油污染土壤，在10～20KHz的超声频率下超声清洗3～4min；
(5)将步骤(4)清洗后的混合物用100目的筛网过滤，并将筛余在3000r/min的速度下离心分离，分离后的液体作为清洗液循环使用，将清洗液回收循环使用，循环10次后污泥含油率为0.78％和1.94％。
进一步的，所述复合碳源由石油：菜籽油＝1.5～3:1的体积比构成，所述石油来源于油污染土壤中。
进一步的，步骤(4)中，油污染土壤与清洗液的质量体积比为1:3。
本发明的有益效果：
本发明在不同地方采集不同污染程度和类型的油污染土壤，从土壤中收集、过滤得到原油，同时通过富集、筛选、驯化，最终得出一种可代谢生物表面活性剂的铜绿假单胞菌，并探究了不同碳源量和pH对此菌发酵液表面张力的影响，发现其在含油量为4％时表面张力最低，达到了25mN/m，在pH值为6～6.5时发酵液表面张力最低为19.75mN/m；
将发酵液配制成1～5％的清洗液超声强化清洗石油污染土壤，因为在超过CMC以后，随着表面活性剂浓度的增大其对石油烃的增溶作用增强，但并不是表面活性剂浓度越大越好。将清洗液pH调到7～8是因为偏碱性时发酵液中的羧基可游离出来，具有极强的亲水性，通过富集在油表面形成亲水化膜，从而减小了脂类物质与土壤颗粒间的粘附，增强了生物表面活性剂的增溶及脱附作用。最终以清洗后土壤含油率为指标开发出了一种绿色高效修复石油污染土壤的技术方法，即“以污治污”，用与污染物类似的废弃石油作为诱导因子，加入特定培养基市售菜籽油(含有维生素并且能增加废弃石油分散性)，发酵生产的发酵液再通过超声设备作用于污染物，其具有以下三点优势：一是增加石油烃表面积使其更好地被胶束包裹；二是调控污染物在固体颗粒表面的吸附和脱附；三是生物表面活性剂介导的氨基酸分子通过超声空化作用加速了污染物的溶解。
本发明发酵液生产工艺要求低，生产原料取材方便，不引入外源微生物，超声设备简单易操作，处理油污染土壤成本低，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为复合碳源量对发酵液表面活性的影响。
图2为超声时间对清洗效果的影响。
图3为清洗液循环超声对清洗效果的影响。
具体实施方式
实施例1
一种油污染土壤修复方法，包含以下步骤：
(1)配制无机培养液：在100mL UP水中加入NH4Cl 0.776g、KH2PO4 0.05g、K2HPO40.05g、CaCl2 0.001g、MgSO4 0.01g，用HCl调节pH至6～6.5(无机培养液中，氮基化合物和磷基化合物摩尔比为10:1)；
(2)生产发酵液：在无机培养液中添加4％质量比的复合碳源，然后在121℃下高温灭菌20min，待冷却后接种1.5％(质量体积比)的铜绿假单胞菌，菌种数为1×108～1×109个/mL(平板菌落计数法)，并在温度30℃、转速120r/min条件下恒温培养96h；
(3)配制清洗液：将发酵液用清水稀释至3％的质量浓度，并用NAOH将pH调节为7～8，形成清洗液；
(4)在清洗液中加入油污染土壤，在20KHz的超声频率下超声清洗3～4min；
(5)将步骤(4)清洗后的混合物用100目的筛网过滤，并将筛余在3000r/min的速度下离心分离，分离后的液体作为清洗液循环使用。
所述复合碳源由石油：菜籽油＝1.5:1的体积比构成，所述石油来源于油污染土壤中；油污染土壤与清洗液的质量体积比为1:3。
受试油污染土壤的起始含油率10％，发酵液中的生物表面活性剂介导氨基酸分子通过超声空化作用加速污染物的溶解，除油率达97.3％。
实施例2
一种油污染土壤修复方法，包含以下步骤：
(1)配制无机培养液：在100mL UP水中加入NH4Cl 0776g、KH2PO4 0.05g、K2HPO40.05g、CaCl2 0.001g、MgSO4 0.01g，用HCl调节pH至6～6.5(无机培养液中，氮基化合物和磷基化合物摩尔比为10:1)；
(2)生产发酵液：在无机培养液中添加3％质量比的复合碳源，然后在121℃下高温灭菌20min，待冷却后接种1％(质量体积比)的铜绿假单胞菌，菌种数为1×108～1×109个/mL(平板菌落计数法)，并在温度30℃、转速120r/min条件下恒温培养108h；
(3)配制清洗液：将发酵液用清水稀释至5％的质量浓度，并用NAOH将pH调节为7～8，形成清洗液；
(4)在清洗液中加入油污染土壤，在10KHz的超声频率下超声清洗3～4min；
(5)将步骤(4)清洗后的混合物用100目的筛网过滤，并将筛余在3000r/min的速度下离心分离，分离后的液体作为清洗液循环使用。
所述复合碳源由石油：菜籽油＝2:1的体积比构成，所述石油来源于油污染土壤中；油污染土壤与清洗液的质量体积比为1:3。
受试含油污泥的起始含油率42％，除油率为96.3％。

Claims (3)

1.一种油污染土壤修复方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)配制无机培养液：在100mL UP水中加入NH4Cl 0.776g、KH2PO40.05g、K2HPO4 0.05g、CaCl2 0.001g、MgSO4 0.01g，用HCl调节pH至6～6.5；
(2)生产发酵液：在无机培养液中添加3～5％质量比的复合碳源，然后在121℃下高温灭菌20min，待冷却后接种1％～1.5％的铜绿假单胞菌，菌种数为1×108～1×109个/mL，并在温度25～30℃、转速120～140r/min条件下恒温培养96～108h；
(3)配制清洗液：将发酵液用清水稀释至1～5％的质量浓度，并用NaOH将pH调节为7～8，形成清洗液；
(4)在清洗液中加入油污染土壤，在10～20KHz的超声频率下超声清洗3～4min；
(5)将步骤(4)清洗后的混合物用100目的筛网过滤，并将筛余在3000r/min的速度下离心分离，分离后的液体作为清洗液循环使用。
2.如权利要求1所述的一种油污染土壤修复方法，其特征在于，所述复合碳源由石油：菜籽油＝1.5～3:1的体积比构成，所述石油来源于油污染土壤中。
3.如权利要求1所述的一种油污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(4)中，油污染土壤与清洗液的质量体积比为1:3。
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