一种石油污染土壤的修复方法与流程

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种石油污染土壤的修复方法。背景技术：2.石油开采过程极易引起土壤的污染，一旦石油类物质进入土壤后，一方面会引起土壤理化特性的变化，导致土壤活性降低甚至失去活性，影响土地的耕种；另一方面，土壤中的石油向下渗漏会污染地下水或被雨水携带污染地表水体，从而造成严重的安全环保问题。目前针对石油污染土壤的处理方式包括：物理处理、化学处理和微生物修复等。微生物修复具有工序简单，成本低，环保性好等优点，被广泛用于土壤修复。3.相关技术提供了一种微生物修复重金属土壤的处理方法，具体包括以下步骤：(1)土壤预处理：将重金属污染土壤的离地表面25-30公分深的表层土壤犁翻，在重金属污染土壤的周围设置围墙，围墙的高度高出土壤30-40cm，围墙上进一步连接水管道，采用大水漫灌的方式通过水管道给土壤供水，待水全部浸透土壤并高出土壤10cm以上时，停止供水，等待2-3天，抽干土壤上部的水后将土壤晾晒至湿润状态，得到预处理后的表层土壤；(2)土壤营养化处理：在土壤中施入有机肥后，引入蚯蚓，期间每天浇水，土壤的含水量保持在15-25％，持续1-2个月；(3)植物栽种：选择在3月下旬至4月上旬在露地苗床播种万寿菊种子，播后1周出苗，待苗长到5厘米高时，移栽至完成营养化的土壤内；(4)微生物接种：在万寿菊幼苗移栽到土壤的同时向万寿菊幼苗的根部喷淋浓度为(4.0-8.0)×107cfu/ml的混合菌液，混合菌侵染植物根部，形成菌根化植物；然后每周浇一次水；生长90-100天进行去除重金属污染土壤中的重金属4.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：5.相关技术提供的微生物修复重金属土壤的处理方法对被石油污染的土壤的修复效果较差。技术实现要素：6.鉴于此，本发明提供一种石油污染土壤的修复方法，能够解决上述技术问题。7.具体而言，包括以下的技术方案：8.一种石油污染土壤的修复方法，所述石油污染土壤的修复方法包括：9.从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将所述土著细菌与载体混合，得到降解菌包埋材料；10.将所述降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆；11.在所述待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，并在所述未被污染的土壤中种植植物；12.在所述待处理土壤堆的下部插入通气管，利用所述通气管向所述待处理土壤堆内通入氧气；13.使所述土著细菌在所述待处理土壤堆内增殖，并对所述石油污染土壤进行修复处理。14.在一些可能的实现方式中，在所述待处理土壤堆底部设置防渗膜。15.在一些可能的实现方式中，所述土著细菌选自假单胞菌、红球菌属、链霉菌属、伯克氏菌属、葡萄球菌、鞘氨醇单胞菌、黄杆菌属、气单胞菌属根瘤菌、棒状杆菌属中的至少一种。16.在一些可能的实现方式中，所述生物表面活性剂为槐糖脂或鼠李糖脂。17.在一些可能的实现方式中，所述载体选自海藻酸盐、琼脂糖、聚乙烯醇、丙烯酰胺、聚乙二醇中的至少一种。18.在一些可能的实现方式中，每颗粒径为2mm-3mm的降解菌包埋材料中，包埋的所述土著细菌的丰度为108cfu-109cfu；19.每1g的石油污染土壤中，所述土著细菌的丰度为105cfu-108cfu。20.在一些可能的实现方式中，每1m3的石油污染土壤中，所述营养剂的投加量为3g-20g。21.在一些可能的实现方式中，每1m3的石油污染土壤中，所述生物表面活性剂的投加量为3g-20g。22.在一些可能的实现方式中，所述未被污染的土壤的铺设厚度为3cm-7cm。23.在一些可能的实现方式中，所述植物为苜蓿、黑麦草和草地早熟禾，并且，所述苜蓿、所述黑麦草和所述草地早熟禾的数量比例为25-30:25-30:35-45。24.本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：25.本发明实施例提供的石油污染土壤的修复方法，基于生物表面活性剂、营养剂以及植物根际分泌物的协同效应，使生物表面活性剂、营养剂和植物根际分泌物共同提高土著细菌的活性和增殖能力，利用增殖的细菌是石油污染土壤进行降解，达到修复的目的。由于土著细菌从石油污染土壤中分离得到，其适用性强、降解效率高，利于对石油污染土壤的原位生物修复。同时，在待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物，利于对石油类物质的吸收和转移，进一步强化了对石油污染土壤的修复效果。附图说明26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。27.图1为本发明实施例提供的石油污染土壤修复体系的结构示意图。28.附图标记分别表示：29.1-底层，30.2-中间层，31.3-顶层。具体实施方式32.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。33.本发明实施例提供了一种石油污染土壤的修复方法，该石油污染土壤的修复方法包括以下步骤：34.步骤1：从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将土著细菌与载体混合，得到降解菌包埋材料。35.步骤2：将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆。36.步骤3：在待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物。37.步骤4：在待处理土壤堆的下部插入通气管，利用通气管向待处理土壤堆内通入氧气。38.步骤5：使土著细菌在待处理土壤堆内增殖，并对石油污染土壤进行修复处理。39.本发明实施例提供的石油污染土壤的修复方法，基于生物表面活性剂、营养剂以及植物根际分泌物的协同效应，使生物表面活性剂、营养剂和植物根际分泌物共同提高土著细菌的活性和增殖能力，利用增殖的细菌是石油污染土壤进行降解，达到修复的目的。由于土著细菌从石油污染土壤中分离得到，其适用性强、降解效率高，利于对石油污染土壤的原位生物修复。同时，在待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物，利于对石油类物质的吸收和转移，进一步强化了对石油污染土壤的修复效果。40.以下将对本发明实施例提供的石油污染土壤的修复方法中涉及的各个步骤及其作用分别进行阐述：41.对于步骤1，从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将土著细菌与载体混合，得到降解菌包埋材料。42.其中，从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌属于本领域常见的分离工艺，举例来说，可以采用以下方法进行土著细菌的分离：43.在100ml含有100mg/l油污浓度的无机盐培养基中培养10g受石油污染的土壤，每天取样涂油污平板、分离菌种；再将该菌种加入到含有更高油污浓度的无机盐培养基中培养，分离菌种，如此反复，直至筛选出降解活性较佳的土著细菌。44.将该最终筛选得到的土著细菌接种于富集培养基中，置于37℃、100～150r/min的摇床培养至对数生长期，离心收集菌体，得到土著细菌。45.其中，上述无机盐培养基为：k2hpo4 1g，kh2po4 1g，nacl 0.5g，nh4(so4)2 0.5g，mgso4 0.2g，kno3 0.2g，cacl2 0.02g，fecl3痕量，微生素母液0.1ml，8.46～84.6g油污，蒸馏水1000ml，ph 7.5。46.上述富集培养基为：蛋白胨10g/l，牛肉膏5g/l，氯化钠5g/l，油污42.3g/l，蒸馏水1000ml/l，ph 7.5。47.本发明实施例中，从石油污染土壤中分离得到的土著细菌选自假单胞菌、红球菌属、链霉菌属、伯克氏菌属、葡萄球菌、鞘氨醇单胞菌、黄杆菌属、气单胞菌属根瘤菌、棒状杆菌属中的至少一种。上述种类的土著细菌，均能够实现对石油污染土壤良好的降解修复效果。48.在获取土著细菌之后，将土著细菌与载体混合，得到降解菌包埋材料，利用载体来负载土著细菌，利于保持土著细菌的降解活性。49.在一些可能的实现方式中，载体选自海藻酸盐(例如，海藻酸钠)、琼脂糖、聚乙烯醇、丙烯酰胺、聚乙二醇中的至少一种。50.示例地，通过以下方法来制备得到降解菌包埋材料：51.将载体放入粉碎机中粉碎至300-400目，按1:4的体积比与水混合，以1800r/min-2200r/min的速度球磨混合3-5小时，得到包膜乳液。52.将固态土著细菌加入造粒机中作为包芯，将包膜乳液液化后喷涂于包芯表面，分多次喷涂，每次喷涂形成0.02mm-0.25mm厚度的涂层。53.每次喷涂结束后，在真空度为6-8kpa，温度为-20～-22℃下冷冻处理10-13分钟后再进行下一次喷涂，连续喷涂8次-12次，即可得到微球状的降解菌包埋材料。54.载体作为土著细菌的外层包膜材料，一方面能够为包膜中的细菌提供生长养分，另一方面可将石油污染物从土壤颗粒上洗脱下来，有利于细菌的降解，相对于直接将细菌投入土壤中降解，利用降解菌包埋材料能够获得更高的降解率。55.本发明实施例中，所得到的降解菌包埋材料的结构成微球状，并且，降解菌包埋材料的粒径可以为2mm-3mm。每颗粒径为2mm-3mm的降解菌包埋材料中，包埋的土著细菌的丰度为108cfu-109cfu。56.对于上述降解菌包埋材料中土著细菌的负载量，本发明实施例中，每颗粒径为2mm-3mm的降解菌包埋材料中，包埋的土著细菌的丰度为108cfu-109cfu。57.在应用时，每1g的石油污染土壤中，土著细菌的丰度为105cfu-108cfu，在该投加量范围内，土著细菌能够对石油污染土壤进行充分且彻底地降解，以获得良好的降解效果。58.对于步骤2，将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆。59.将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂充分混合后，经平铺、堆积操作，以形成待处理土壤堆。示例地，待处理土壤堆的结构可以为圆锥形土堆或者圆柱形土堆等。60.本发明实施例使用了生物表面活性剂，其在控制细菌细胞界面秩序中起到重要的作用，利于土著细菌在待处理土壤堆中大量增殖。61.在一些可能的实现方式中，选用糖脂类生物表面活性剂，其混合了长链脂肪酸和羟基脂肪酸的碳水化合物。举例来说，该生物表面活性剂为槐糖脂或鼠李糖脂。62.其中，槐糖脂主要由酵母菌生成，例如，球拟酵母菌和嗜石油球拟酵母菌，槐糖脂由二聚槐糖连接到长链羟基脂肪酸构成。鼠李糖脂由鼠李糖连接一或两分子羟基癸酸组成。63.本发明实施例中，每1m3的石油污染土壤中，生物表面活性剂的投加量为3g-20g，例如为3g、4g、5g、6g、7g、8g、9g、10g、15g、20g等，以获得更佳的促进土壤修复的效果。64.营养剂用于为土著细菌的增殖和活性保持提供营养物质，针对待处理对象为石油污染土壤，该营养剂可以为氮肥和磷肥的混合物，并且，氮肥与磷肥的质量比为25:2-5，举例来说，为25:2、25:3、25:4、25:5等。65.本发明实施例涉及的石油污染土壤的修复方法中，每1m3的石油污染土壤中，营养剂的投加量为3g-20g，在该范围内，土著细菌能够获得更佳的增殖效果并且保持高降解活性。66.举例来说，每1m3的石油污染土壤中，营养剂的投加量为3g-20g，例如为3g、4g、5g、6g、7g、8g、9g、10g、15g、20g等。67.对于步骤3，在待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物。68.通过在待处理土壤堆的顶部种植植物，利用植物根际，利于对石油类物质的吸收和转移，进一步强化了对石油污染土壤的修复效果。69.在一些可能的实现方式中，在待处理土壤堆的顶部铺设未被污染的土壤，也就是适于植物生长的正常土壤，在待处理土壤堆顶部铺设的未被污染的土壤的铺设厚度为3cm-7cm，例如为3cm、4cm、5cm、6cm、7cm。70.在该厚度范围内，植物能够获得合适的生存环境，同时，还能确保植物的根系能够伸入至待处理土壤堆内来吸收或转移石油类物质。71.在一些可能的实现方式中，本发明实施例所使用的植物为苜蓿、黑麦草和草地早熟禾，并且，苜蓿、黑麦草和草地早熟禾的数量比例为25-30:25-30:35-45。72.举例来说，苜蓿的种植数量比例包括但不限于：25、26、27、28、29、30等。73.黑麦草的种植数量比例包括但不限于：25、26、27、28、29、30等。74.草地早熟禾的种植数量比例包括但不限于：35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45等。75.本发明实施例选用苜蓿、黑麦草和草地早熟禾作为种植植物，以上植物根系发达，不仅具有强生存能力，并且，上述种类的植物对于石油类污染物也具有强吸收、转移和富集能力。76.对于步骤4，本发明实施例在待处理土壤堆的下部插入通气管，利用通气管向待处理土壤堆内通入氧气。77.在一些可能的实现方式中，通气管向待处理土壤中通入空气来达到提供氧气的目的(1m3空气中含有体积分数为21％的氧气)。可以每3-4天通气1次，每次不少于2小时，通气量控制在1m3石油污染土壤通入空气量为0.5m3/h。(折算成氧气，即：0.105m3/h)。78.每个通气管上均匀布设有多个通气孔，以实现向待处理土壤堆内进行充分地通气作业。79.在一些可能的实现方式中，在待处理土壤堆的下部插入多个通气管，例如，多个通气管在同一平面内均匀地间隔分布。其中，最底层的通气管距离待处理土壤堆底部的距离为2cm-5cm。80.进一步地，多个通气管还可以沿竖直方向均匀地间隔分布，如此设置，能进一步地提高通气效果。81.在一些可能的实现方式中，本发明实施例在待处理土壤堆底部设置防渗膜，不仅能防止营养剂等物质向土壤深处流失，确保土壤修复效果。举例来说，该防渗膜包括但不限于：聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯膜等。82.基于使用了上述防渗膜，本发明实施例提供的石油污染土壤的修复方法实质上应用了三层修复体系，如附图1所示，该三层修复体系包括：底层1、中间层2和顶层3，其中，底层1为防渗膜，中间层2为具有通气管的待处理土壤堆，顶层3为种植于未被石油污染中的植物。83.可见，本发明实施例基于协同效应的理念，通过生物表面活性剂、含氮、磷的营养剂和植物根际分泌物对于土壤土著微生物活力的提升，利用不同种类配比的根系发达植物对于石油类物质吸收和转移能力，在细菌微生物、植物、生物表面活性剂和营养剂的协同作用下，建立了石油污染土壤强化修复体系和方法，适用于石油或多环芳烃类污染土壤的强力生物修复。84.本发明实施例提供的石油污染土壤修复方法，不仅能够实现石油污染土壤有效修复，且便于现场实施，成本低，见效快，具有良好的环保性，不会产生二次污染，便于规模化推广应用。85.以下将通过具体实施例进一步地描述本发明：86.实施例187.本实施例1提供了一种石油污染土壤的修复方法，该石油污染土壤的修复方法包括以下步骤：88.步骤1：从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将土著细菌与载体海藻酸钠混合，得到粒径在2mm-3mm范围内的降解菌包埋材料，每颗粒径为2mm的载体中，包埋的土著细菌的丰度在108cfu-109cfu范围内。89.其中，土著细菌为：假单胞菌、红球菌属、链霉菌属、伯克氏菌属、葡萄球菌、鞘氨醇单胞菌、黄杆菌属、气单胞菌属根瘤菌、棒状杆菌属中的至少一种。90.步骤2：将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆。91.该生物表面活性剂为槐糖脂，每1m3的石油污染土壤中，生物表面活性剂的投加量为5g。92.该营养剂为氮肥和磷肥的混合物，并且，氮肥与磷肥的质量比为25:3，每1m3的石油污染土壤中，营养剂的投加量为5g。93.步骤3：在待处理土壤堆的顶部铺设聚乙烯膜作为防渗膜，在待处理土壤堆的顶部铺设厚度为3cm-7cm的未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物。94.其中，所种植的植物为苜蓿、黑麦草和草地早熟禾，并且，苜蓿、黑麦草和草地早熟禾的数量比例为30:30:45。95.步骤4：在待处理土壤堆的下部插入通气管，利用通气管向待处理土壤堆内通入氧气。96.步骤5：使土著细菌在待处理土壤堆内增殖，并对石油污染土壤进行修复处理。97.实施例298.本实施例2提供了一种石油污染土壤的修复方法，该石油污染土壤的修复方法包括以下步骤：99.步骤1：从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将土著细菌与载体海藻酸钠混合，得到粒径在2mm-3mm范围内的降解菌包埋材料，每颗粒径为2mm的载体中，包埋的土著细菌的丰度在108cfu-109cfu范围内。100.其中，土著细菌为：假单胞菌、红球菌属、链霉菌属、伯克氏菌属、葡萄球菌、鞘氨醇单胞菌、黄杆菌属、气单胞菌属根瘤菌、棒状杆菌属中的至少一种。101.步骤2：将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆。102.该生物表面活性剂为槐糖脂，每1m3的石油污染土壤中，生物表面活性剂的投加量为8g。103.该营养剂为氮肥和磷肥的混合物，并且，氮肥与磷肥的质量比为25:4，每1m3的石油污染土壤中，营养剂的投加量为7g。104.步骤3：在待处理土壤堆的顶部铺设聚乙烯膜作为防渗膜，在待处理土壤堆的顶部铺设厚度为5cm的未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物。105.其中，所种植的植物为苜蓿、黑麦草和草地早熟禾，并且，苜蓿、黑麦草和草地早熟禾的数量比例为30:30:40。106.步骤4：在待处理土壤堆的下部插入通气管，利用通气管向待处理土壤堆内通入氧气。107.步骤5：使土著细菌在待处理土壤堆内增殖，并对石油污染土壤进行修复处理。108.实施例3109.本实施例3提供了一种石油污染土壤的修复方法，该石油污染土壤的修复方法包括以下步骤：110.步骤1：从石油污染土壤中分离具有降解活性的土著细菌，并将土著细菌与载体海藻酸钠混合，得到粒径在2mm-3mm范围内的降解菌包埋材料，每颗粒径为3mm的载体中，包埋的土著细菌的丰度在108cfu-109cfu范围内。111.其中，土著细菌为：假单胞菌、红球菌属、链霉菌属、伯克氏菌属、葡萄球菌、鞘氨醇单胞菌、黄杆菌属、气单胞菌属根瘤菌、棒状杆菌属中的至少一种。112.步骤2：将降解菌包埋材料、石油污染土壤、营养剂、生物表面活性剂混合均匀，形成待处理土壤堆。该生物表面活性剂为鼠李糖脂，每1m3的石油污染土壤中，生物表面活性剂的投加量为10g。113.该营养剂为氮肥和磷肥的混合物，并且，氮肥与磷肥的质量比为25:5，每1m3的石油污染土壤中，营养剂的投加量为9g。114.步骤3：在待处理土壤堆的顶部铺设聚乙烯膜作为防渗膜，在待处理土壤堆的顶部铺设厚度为6cm的未被污染的土壤，并在未被污染的土壤中种植植物。115.其中，所种植的植物为苜蓿、黑麦草和草地早熟禾，并且，苜蓿、黑麦草和草地早熟禾的数量比例为30:28:40。116.步骤4：在待处理土壤堆的下部插入通气管，利用通气管向待处理土壤堆内通入氧气。117.步骤5：使土著细菌在待处理土壤堆内增殖，并对石油污染土壤进行修复处理。118.对上述实施例1-3的土壤修复效果进行了长期监测，结果发现，石油污染土壤中自身存在的好氧异养菌和降解菌的丰度显著升高，基本能够从104cfu/g提高至108cfu/g。119.在对石油污染土壤进行生物修复12个月后，石油污染土壤中可萃取油的降解效率约为50％，再经生物修复12个月后(也就是进行生物修复24小时后)，石油污染土壤中可萃取油的降解效率可达到62％-81％，其中，c12-c40的石油去除率能够达98％以上。可见，本发明实施例获得了较强的石油污染土壤修复效果。120.以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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