CN112980450A - 一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂及其应用，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉6～10％、羟甲基纤维素钠0.1％～0.5％、酵母浸粉10％～20％、氯化铵20％～30％、硫酸铵10～20％、磷酸氢二钾20％～30％、烃降解菌剂6～10％。本发明的有益效果是：鼠李糖脂的表面活性将土壤颗粒表面的石油烃结合出来，增加土壤水系中的烃含量，提高烃类与菌体的接触几率从而提高降解效率；鼠李糖脂的表面活性性能增加水在土壤中的润湿性能和渗透性，有利于营养剂和微生物进入到土壤孔隙，加强了土壤内部石油烃的深层降解效率，本发明的激活剂能够提高土壤中石油烃被微生物利用的效率，快速激活烃降解功能菌，增强石油烃的处理效率。

Description

一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种激活剂，具体为一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，属于石油烃污染土壤治理应用技术领域。
背景技术
目前石油烃污染土壤治理已成为环境保护领域非常重要的课题。针对一些在产企业的污染土壤修复一般采用原位修复的方法，如生物修复、化学氧化、物理抽提、热脱附等工艺。其中生物修复法是集成本低、环保、无二次污染于一体的有效处理方法，但由于土壤质地结构不均一、孔隙度不同等地层因素对加入营养和微生物菌剂的吸附能力有一定影响，尤其是孔隙度较大的砂层结构，持水能力较差，营养物质和微生物菌体容易流失，不易固定在土壤体系内并形成生物量的累积，从而导致营养成分较低、菌体增长缓慢、有效微生物量低、作用周期长等问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决的问题，而提出一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉6～10％、羟甲基纤维素钠0.1％～0.5％、酵母浸粉10％～20％、氯化铵20％～30％、硫酸铵10～20％、磷酸氢二钾20％～30％、烃降解菌剂6～10％。
优选的，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉7～9％、羟甲基纤维素钠0.2％～0.45％、酵母浸粉16％～18％、氯化铵22％～26％、硫酸铵13～17％、磷酸氢二钾23％～27％、烃降解菌剂7～9％。
优选的，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉 8.5％、羟甲基纤维素钠0.35％、酵母浸粉17.5％、氯化铵23％、硫酸铵16.05％、磷酸氢二钾26％、烃降解菌剂8.6％。
优选的，一种激活剂在原位修复深层污染土壤微生物的应用。
优选的，所述激活剂的使用方法具体步骤为：
步骤一：土壤中烃降解菌剂，土壤中烃降解菌剂中的菌种是从现场取回的土壤样品中驯化筛选出来的混合菌种，通过液体发酵和喷雾干燥法制得生物菌剂，作为所述激活剂的一种原料成分；
步骤二：激活剂的配制，按照上述百分比的添加量配制原料，并混合均匀；
步骤三：注入液的配制，将步骤二中的激活剂按照0.5～1.5％的注入浓度溶于水中，在搅拌罐内充分溶解混合均匀备用；
步骤四：注入，根据现场勘测地下土壤中的烃浓度、辐射面积、污染深度等参数，计算出每口井对应的有效处理土壤体积，根据该部分土壤的结构特点和孔隙度计算出孔隙体积，步骤三中的单周期注入量为1个土壤孔隙体积(即 1PV)，根据土壤结构特点及注入液本身产生的压力，尽量使压力保持较低水平，以保证注入体系的深入渗透。注入激活剂的浓度0.5～1.5％，每次注入后15天为1个周期，视污染程度和地层条件一般注入3-6个周期，产品作用有效期可达1年以上，添加复配激活剂能够大大提高土壤中石油烃被微生物利用的效率，快速激活烃降解功能菌，增强石油烃的处理效率，缩短处理周期。
优选的，步骤四中有效处理土壤体积是以注水井位置为中心，激活剂注入液下渗过程中水平方向上所能辐射的最远距离为半径一般2.0～3.0米计算出来的，污染深度为现场检测出来的烃污染土壤的深度3～5m，孔隙度为污染土壤的平均孔隙度，孔隙度一般为30％～40％。激活剂的注入量m3＝有效处理土壤辐射面积 m2×污染深度m×孔隙度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种鼠李糖脂、羟甲基羟纤维素钠、营养剂、功能菌复配的的新型多效生物激活剂。本发明利用鼠李糖脂的生物表面活性特点和羟甲基纤维素的增稠特点，从以下几个方面对注入土壤系统的烃降解菌产生激活作用：鼠李糖脂的表面活性将土壤颗粒表面的石油烃结合出来，增加土壤水系中的烃含量中烃含量，提高烃类与菌体的接触几率从而提高降解效率；鼠李糖脂的表面活性性能增加水在土壤中的润湿性能和渗透性，有利于营养剂和微生物进入到土壤孔隙，并固化增殖，加强了土壤内部石油烃的深层降解效率。羟甲基纤维素钠促进微生物菌体吸附于土壤颗粒表面快速增殖形成菌团或菌膜加速微生物对烃的降解作用，同时，能够使营养物质和水分较长一段时间停留在土壤体系，维持菌体密度，由于注入体系粘度增加，扩大了注入体系的波及范围，强化了作用效果。功能菌剂是从污染层中筛选的有效烃降解功能菌，在注入体系中增加了本源菌的起始浓度，达到快速激活生物体系的目的。
2、本发明的激活剂能够大大提高土壤中石油烃被微生物利用的效率，快速激活烃降解功能菌，增强石油烃的处理效率，缩短处理周期，且本发明的激活剂能使污染土壤有效微生物数量提高500～1000倍，作用有效期可达1年以上，烃降解率可达80％以上，与其它文献和相关专利报道的处理效率相比有明显提高。
附图说明
图1为本发明的实施例1中菌体密度对数变化曲线(LOG)图。
图2本发明的实施例1中为土壤中烃处理率变化曲线(％)图。
图3为本发明的实施例2中菌体密度对数变化曲线(LOG)图。
图4为本发明的实施例2中土壤中烃处理率变化曲线(％)图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉6～10％、羟甲基纤维素钠0.1％～0.5％、酵母浸粉10％～20％、氯化铵20％～30％、硫酸铵10～20％、磷酸氢二钾20％～30％、烃降解菌剂6～10％。
一种激活剂在原位修复深层污染土壤微生物的应用。
所述激活剂的使用方法具体步骤为：
步骤一：土壤中烃降解菌剂，土壤中烃降解菌剂中的菌种是从现场取回的土壤样品中驯化筛选出来的混合菌种，通过液体发酵和喷雾干燥法制得生物菌剂，作为所述激活剂的一种原料成分；
步骤二：激活剂的配制，按照上述百分比的添加量配制原料，并混合均匀；
步骤三：注入液的配制，将步骤二中的激活剂按照0.5～1.5％的注入浓度溶于水中，在搅拌罐内充分溶解混合均匀备用；
步骤四：注入，根据现场勘测地下土壤中的烃浓度、辐射面积、污染深度等参数，计算出每口井对应的有效处理土壤体积，根据该部分土壤的结构特点和孔隙度计算出孔隙体积，步骤三中的单周期注入量为1个土壤孔隙体积(即1PV)，根据土壤结构特点及注入液本身产生的压力，尽量使压力保持较低水平，以保证注入体系的深入渗透。注入激活剂的浓度0.5～1.5％，每次注入后15天为1个周期，视污染程度和地层条件一般注入3-6个周期，产品作用有效期可达1年以上，添加复配激活剂能够大大提高土壤中石油烃被微生物利用的效率，快速激活烃降解功能菌，增强石油烃的处理效率，缩短处理周期。
步骤四中有效处理土壤体积是以注水井位置为中心，激活剂注入液下渗过程中水平方向上所能辐射的最远距离为半径一般2.0～3.0米计算出来的，污染深度为现场检测出来的烃污染土壤的深度3～5m，孔隙度为污染土壤的平均孔隙度，孔隙度一般为30％～40％。激活剂的注入量m3＝有效处理土壤辐射面积m2×污染深度m×孔隙度。
实施例1
取某石油石化企业地下污染土壤，平均烃浓度1260mg/m3，在实验室,用玻璃柱装置进行土壤微生物修复试验。
该激活剂的应用方法具体包括以下步骤：
步骤一：激活剂产品的配置
首先按激活剂产品配比浓度，配制激活剂如下：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉8.2％、羟甲基纤维素0.4％、氯化铵25％、硫酸铵15％、酵母浸粉17％、磷酸氢二钾26％、烃降解菌粉剂8.4％，在混配器中混合均匀，待用；
步骤二：注入量的计算
在15-18℃室内环境，用柱状玻璃土壤处理装置，进行土壤中石油烃降解实验。装置底部用200目不锈钢网筛封底，避免土壤颗粒流出。装柱土壤孔隙度为32.3％，装柱高度20cm，直径5.0cm，土壤体积392.5ml，土壤孔隙体积126.8ml，即单周期注入体积为126.8ml。
步骤三：注入液的配置
激活剂的注入浓度按1.0％配置，称取步骤一比例配置的激活剂产品1.268g，加入125.5ml自来水，搅拌均匀备用。
步骤四：注入
按步骤三配置的注入液，从上部缓慢加入土壤中，上、下口密封，中间间隔 15天作为1个周期，再按上述步骤进行下一周期注入操作，本次实验室试验共注入3个周期。
步骤五：监测及结果
从注入开始每个月取土壤样检测微生物数量及石油烃浓度，以观察微生物增殖情况及污染物降解情况，观察周期为1年，试验结果表明，三个周期结束微生物数量由注入时的2.87×105个/克增加到5.17×108个/克，而且此数量可稳定维持1年。土壤污染物石油烃浓度检测结果为86.3mg/m3,观察期1年内去除率最终达到93.15％。
下表为检测周期与菌数的对应表：
检测周期 菌数(个/克)
第1个月 6.8×10<sup>6</sup>
第2个月 3.25×10<sup>8</sup>
第3个月 1.28×10<sup>8</sup>
第4个月 3.46×10<sup>8</sup>
第5个月 6.21×10<sup>8</sup>
第6个月 3.98×10<sup>8</sup>
第7个月 5.17×10<sup>8</sup>
第8个月 2.87×10<sup>7</sup>
第9个月 3.66×10<sup>7</sup>
第10个月 2.67×10<sup>8</sup>
第11个月 4.34×10<sup>8</sup>
第12个月 7.96×10<sup>7</sup>
表1
下表土壤中烃浓度定期检测记录表：
检测周期 烃浓度mg/m<sup>3</sup> 处理率％
处理前 1260
第3个月 756 40.00
第6个月 260 79.37
第9个月 118 90.63
第12个月 86.3 93.15
表2
实施例2
某石油石化企业现场原位土壤微生物修复治理，治理土壤的石油烃污染物浓度平均为740mg/m3。
该激活剂的应用方法具体包括以下步骤：
步骤一：激活剂产品的配置
首先按激活剂产品配比浓度，配制激活剂如下：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉8.5％、羟甲基纤维素0.1％、氯化铵24％、硫酸铵16％、酵母浸粉17％、磷酸氢二钾25.8％、烃降解菌粉剂8.6％，在混配器中混合均匀。将混匀后的激活剂产品，用密封袋分装密封存放，包装为10公斤/袋。
步骤二：注入量的计算
根据前期场调结果，污染层厚度平均为3.7米，污染半径平均为2.5米，土壤孔隙度为32％，计算出污染层孔隙体积为23.24m3，所以确定单周期注入量为1个孔隙体积即23.24m3。
步骤三：注入液的配置
激活剂的注入浓度按1.2％配置，在30m3搅拌罐内，加入约23吨自来水，将激活剂产品约0.28吨缓慢加入搅拌罐，边加边缓慢搅拌，待加进去的原料全部溶解混匀后备用。
步骤四：注入
按步骤(3)配置的注入液作为1个周期注入量通过现场注入井注入到有效注入层，中间间隔15天，再按上述步骤进行下一周期注入操作，本次现场试验共注入3个周期。
步骤五：监测及结果
从注入开始每个月取采出水样检测微生物数量，以观察微生物增殖情况，每三个月取土壤样品跟踪检测土壤中污染物烃降解情况，试验结果表明，微生物数量由原来的2.6×104个/ml增加到3.6×108个/ml，1年后土壤污染物石油烃浓度为86.3mg/m3，去除率最终达到88.34％，具体结果如下：
下表为水样菌体密度定期检测记录表：
检测周期 菌体密度，个/ml
第1个月 9.3×10<sup>6</sup>
第2个月 5.4×10<sup>7</sup>
第3个月 7.8×10<sup>7</sup>
第4个月 1.45×10<sup>8</sup>
第5个月 4.50×10<sup>8</sup>
第6个月 3.60×10<sup>8</sup>
第7个月 4.10×10<sup>8</sup>
第8个月 2.80×10<sup>8</sup>
第9个月 2.90×10<sup>8</sup>
第10个月 7.40×10<sup>8</sup>
第11个月 9.60×10<sup>7</sup>
第12个月 2.70×10<sup>7</sup>
表3
下表为土壤中烃浓度定期检测记录表：
检测周期 烃浓度mg/m<sup>3</sup> 处理率％
处理前 740
第3个月 529 28.51
第6个月 247 66.62
第9个月 135 81.76
第12个月 86.3 88.34
表4
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，其特征在于：包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉6～10％、羟甲基纤维素钠0.1％～0.5％、酵母浸粉10％～20％、氯化铵20％～30％、硫酸铵10～20％、磷酸氢二钾20％～30％、烃降解菌剂6～10％。
2.根据权利要求1所述的一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，其特征在于，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉7～9％、羟甲基纤维素钠0.2％～0.45％、酵母浸粉6％～18％、氯化铵22％～26％、硫酸铵13～17％、磷酸氢二钾23％～27％、烃降解菌剂7～9％。
3.根据权利要求2所述的一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，其特征在于，包括以下质量百分比含量的成分：鼠李糖脂生物表面活性剂干粉8.5％、羟甲基纤维素钠0.35％、酵母浸粉17.5％、氯化铵23％、硫酸铵16.05％、磷酸氢二钾26％、烃降解菌剂8.6％。
4.一种如权利要求1-3任一项激活剂在原位修复深层污染土壤微生物的应用。
5.根据权利要求1-3所述的一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，其特征在于，所述激活剂的使用方法具体步骤为：
步骤一：土壤中烃降解菌剂，土壤中烃降解菌剂中的菌种是从现场取回的土壤样品中驯化筛选出来的混合菌种，通过液体发酵和喷雾干燥法制得生物菌剂，作为所述激活剂的一种原料成分；
步骤二：激活剂的配制，按照上述百分比的添加量配制原料，并混合均匀；
步骤三：注入液的配制，将步骤二中的激活剂按照0.5～1.5％的注入浓度溶于水中，在搅拌罐内充分溶解混合均匀备用；
步骤四：注入，根据现场勘测地下土壤中的烃浓度、辐射面积、污染深度，计算出每口井对应的有效处理土壤体积，根据该部分土壤的结构特点和孔隙度计算出孔隙体积，步骤三中的单周期注入量为1个土壤孔隙体积(即1PV)，根据土壤结构特点及注入液本身产生的压力，注入激活剂的浓度0.5～1.5％，每次注入后15天为1个周期，视污染程度和地层条件注入3-6个周期。
6.根据权利要求5所述的一种原位修复深层污染土壤微生物的激活剂，其特征在于，步骤四中有效处理土壤体积是以注水井位置为中心，激活剂注入液下渗过程中水平方向上所能辐射的最远距离为半径计算出来的，污染深度为现场检测出烃污染土壤的深度3～5m，孔隙度为污染土壤的平均孔隙度，孔隙度为30％～40％，激活剂的注入量m3＝有效处理土壤辐射面积m2×污染深度m×孔隙度。
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