一种石油污染土壤的微生物原位修复方法
【专利摘要】本发明涉及一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其步骤为：⑴菌群培养；⑵菌群激活；⑶微生物生长加速剂配制；⑷营养液配制；⑸生物表面活性剂配制；⑹初投；⑺修复。本发明提供的石油污染土壤的微生物原位修复方法中由石油微生物降解菌群、微生物生长加速剂作、生物表面活性剂为主要成分，又补充了一定的微生物营养素，在向土壤中投入优选石油微生物转化菌群的同时，增加微生物生长加速剂促使其高速繁殖，从而极大提高了土壤中石油元素的转化与降解效率，解决了石油污染土壤微生物原位修复方法中的时间长、见效慢的问题，使微生物原位修复技术成为可靠、高效、可操作的石油污染土壤治理手段。
【专利说明】—种石油污染土壤的微生物原位修复方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油污染土壤治理领域，涉及微生物原位修复，尤其是一种石油污染土壤的微生物原位修复方法。
【背景技术】
[0002]土壤污染是由于人类活动致使某些有害成分的含量明显高于土壤的原有含量而超过土壤的自净能力，由此引起土壤的组成、结构和功能发生变化，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，达到危害人体健康的程度。石油污染土壤产生于石油勘探、开采、运输、存储、加工、事故性泄漏等许多环节中，是石油工业产生的废弃物。含油污泥含有高分子有机物等有毒有害物质，若不进行有效的妥善处置，会引起土壤、地下水、水系和海洋的严重污染，对人体健康造成危害与影响。
[0003]我国勘探、开发的油气田共400多个，分布在全国25个省、市、自治区，油田区工作范围近20万平方公里。据不完全统计，油田区内污染场地有20余万处，高浓度石油污染土壤及油泥沙积存量逾200万吨。华北油田周围的很多农田由于原油污染而无法耕种，每年都要支付大量资金作为对农民的赔偿；黄河水系年平均含油最高可达4.82mg/L,辽河水系年平均含油最高可达7.68mg/L,明显地超过了国家三级地面水的标准(< 0.lmg/L);有的地区甚至污染到地下水资源，如山东淄博地区地下水最高含油达到了 100mg/L以上，超过国家标准(< 0.lmg/L) 1000倍以上。
[0004]由于成本、技术等条件的限制，各大油田的石油污染土壤要么集中起来存放，但是在存放后，通常不做进一步处理或进行小规模但成本较高的技术处理，例如:超声辐射离旋分离法、化学搅拌分离法、热洗法、热解处理法、螺旋炉排焚烧炉法、有机溶剂萃取法、预制床法、生物反应器法等等。这些方法大多数属于异位修复方法，需要挪动污染土壤集中处理，不仅成本高昂、处理量有限，而且容易造成二次污染。
[0005]微生物原位修复技术是指利用特定的微生物吸收、转化、清除或降解土壤石油污染物实现土壤净化的生物措施。该技术可以使石油污染物从土壤中去除，对周围环境影响较小，不会产生二次污染，具有的巨大土壤修复潜力。但现有的石油污染土壤的微生物修复技术存在一定的局限性，如微生物修复持续时间长、效果不彻底、不适合于严重污染土壤的修复等。
[0006]大量研究表明，限制石油污染土壤微生物原位修复技术发展的一个主要因素是污染土壤通常缺乏足够的氧气和营养以供降解石油的微生物快速生长，以至这些微生物自身具备的治理潜力得不到充分发挥，未能成为较为理想的土壤石油污染治理措施。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可促进土壤中微生物快速生长的且降解率非常高的石油污染土壤的微生物原位修复方法，利用烃类降解菌进行石油污染土壤的修复处理，将土壤中的烃类物质(污油)分解成二氧化碳和水，达到消除石油污染的目的。
[0008]本发明是通过如下技术方案实现发明目的:
[0009]一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其步骤为:
[0010]⑴菌群培养:选择具有石油降解特性的微生物降解菌群体，菌群采用固体培养的方式，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质；
[0011]⑵菌群激活:将步骤⑴中的粉末状物质放入水中，浸泡0.5?2h，去除麦麸即得激活后的囷群液；
[0012]⑶微生物生长加速剂配制:将复合氨基酸、复合微量元素、活化酶和腐植酸放入水中，搅拌均匀，得到微生物生长加速剂；
[0013]⑷营养液配制:微生物生长加速剂中加入微生物营养素，加水予以稀释，即得微生物生长加速剂营养液；
[0014](5)生物表面活性剂配制:包括水、烷基苯磺酸钠和微生物发酵提炼物蛋白质，将烷基苯磺酸钠、微生物发酵提炼物蛋白质放入水中，搅拌均匀，即得到生物表面活性剂；
[0015](6)初投:将激活后的菌群液一次性倒入被石油污染的土壤中，取总重20%的微生物生长加速剂营养液喷洒于石油污染的土壤中，翻耕土壤，使菌群液、微生物生长剂营养液污染土壤充分混合；
[0016](7)修复:初投后，将微生物生长加速剂营养液和生物表面活性剂混合均匀，得到混合液，将该混合液分成3?6等份，每10天向污染土壤中均匀喷洒一份混合液，每次喷洒时，增补水分并翻耕污染土壤曝氧；当土壤的含油率下降到重量百分比1%以下后，喷洒频率调整为每15天喷洒一次混合液，增补水分并翻耕污染土壤曝氧，直至达到要求的指标为止。
[0017]而且，步骤⑴所述的微生物降解菌群体为非病原性细菌群落和/或异养型微生物群体，该微生物降解菌群体为细菌、真菌组成的复合群体，细菌为革氏染色阴性杆菌，真菌为毛霉囷属、小克银汉霉囷属。
[0018]而且，步骤⑵所述的粉末状物质与水重量比为I?2:10。
[0019]而且，步骤⑶所述的复合氨基酸、复合微量元素、活化酶、腐植酸与水的重量比为:1:1:1:2:4 ?5。
[0020]而且，步骤⑷所述的微生物营养素、微生物生长加速剂与水投料重量比为:1:2?3:20 ?25。
[0021]而且，步骤⑷所述的微生物营养素包括蛋白质、糖和无机盐，其重量比为蛋白质:糖:无机盐=3:1?3:2。
[0022]而且，所述无机盐所包括的组分及重量份数分别为:
[0023]氯化钠0.1份?0.2份、氨0.1份?0.2份、硫酸铵0.2份?0.4份、磷酸二氢钾0.2份?0.4份、磷酸氢二钾0.2份?0.4份、硫酸镁0.06份?0.12份、硫酸锌0.05份?0.1份、氯化钙0.03份?0.06份、硝酸钙0.02份?0.04份、硫酸铁0.02份?0.04份、硫酸锰0.02份?0.04份。
[0024]而且，步骤(5)所述生物表面活性剂组分及其重量百分比为:
[0025]烷基苯磺酸钠 9%?13.5%
[0026]微生物发酵提炼物蛋白质1%?1.5%[0027]余量为水；
[0028]而且,步骤(6)所述被石油污染的土壤厚度为30cm,面积为100m2。
[0029]而且，所述微生物生长加速剂营养液:生物表面活性剂混合重量比为3:1。
[0030]本发明具有以下的优点和积极效果:
[0031]1、本发明提供的石油污染土壤的微生物原位修复方法中由石油微生物降解菌群、微生物生长加速剂作、生物表面活性剂为主要成分，又补充了一定的微生物营养素，在向土壤中投入优选石油微生物转化菌群的同时，增加微生物生长加速剂促使其高速繁殖，从而极大提高了土壤中石油元素的转化与降解效率，解决了石油污染土壤微生物原位修复方法中的时间长、见效慢的问题，使微生物原位修复技术成为可靠、高效、可操作的石油污染土壤治理手段。
[0032]2、本发明可应用于燃料油、原油、油脂的泄露以及石油生产过程中产生的含油固体废弃物或含油污泥的处理，根据污染土壤中含油量的不同和对处理后土壤中残留含油量要求的差异，处理时间一般为16?26周，处理时环境温度要求10°C?30°C,对环境具有较好的适用性。
[0033]3、本发明采用的生物表面活性剂主要用于改善原油的分散特性，增进以水溶液状态存在的细菌与原油的接触面积，进而达到强化生物降解的作用。
【具体实施方式】
[0034]下面通过具体的实施例来进一步叙述本发明，需要说明的是以下实施例是说明性的，而非限定性的。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方式中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
[0035]实施例1
[0036]一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其步骤为:
[0037]⑴菌群培养:选择可以转化石油特性的非病原性细菌群落和异养型微生物群体微生物降解菌群体，采用固体培养的方式，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间细菌产物混合并干化后形成的粉末状物质；
[0038]⑵菌群激活:取步骤⑴中的粉末状物质IOKg放入IOOKg水中，浸泡0.5?2h，去
除麦麸即得激活后的菌群液；
[0039]⑶微生物生长加速剂配制:将4Kg复合氨基酸、4Kg复合微量元素、4Kg活化酶和8Kg腐植酸放入16Kg水中，搅拌均匀，得到微生物生长剂；
[0040]⑷营养液配制:微生物生长加速剂中加入12Kg微生物营养素，微生物营养素包括有机质和无机盐，其中有机质包括6Kg蛋白质和2Kg糖，无机盐为4Kg，其组分为氯化钠、氨、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙、硫酸铁、硫酸锰，各组分重量份数为:氯化钠0.4Kg、氨0.4Kg、硫酸铵0.6Kg、磷酸二氢钾0.6Kg、磷酸氢二钾0.6Kg、硫酸镁0.24Kg、硫酸锌0.2Kg、氯化钙0.12Kg、硝酸钙0.08Kg、硫酸铁0.08Kg、硫酸锰0.08Kg，加240Kg水予以稀释，即得微生物生长剂营养液；
[0041](5)生物表面活性剂配制:生物表面活性剂重量为96Kg，生物表面活性剂所含组分及其重量为:
[0042]烷基苯磺酸钠8.64Kg ；[0043]微生物发酵提炼物蛋白质1.44Kg;
[0044]余量为水；
[0045](6)初投:将激活后的菌群液一次性倒入被石油污染的厚度为30cm，面积为IOOm2土壤中，取总重20%的微生物生长剂营养液喷洒于石油污染的土壤中，翻耕土壤，使菌群液、微生物生长剂营养液污染土壤充分混合；
[0046](7)修复:初投后，将微生物生长剂营养液和生物表面活性剂混合均匀，得到混合液，将该混合液分成3?6等份，每10天向污染土壤中均匀喷洒一份混合液，每次喷洒时，增补水分并翻耕污染土壤曝氧；当土壤的含油率下降到重量百分比1%以下后，喷洒频率调整为每15天喷洒一次混合液，增补水分并翻耕污染土壤曝氧，直至达到要求的指标为止。根据污染土壤中含油量的不同和对处理后土壤中残留含油量要求的差异，处理时间一般为16?26周，处理时环境温度要求10°C?30°C。
[0047]实施例2
[0048]一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其步骤为:
[0049]⑴菌群培养:选择可以转化石油特性的非病原性细菌群落和异养型微生物群体微生物降解菌群体，采用固体培养的方式，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间细菌产物混合并干化后形成的粉末状物质；
[0050]⑵菌群激活:取步骤⑴中的粉末状物质20Kg放入IOOKg水中，浸泡0.5?2h，去
除麦麸即得激活后的菌群液；
[0051]⑶微生物生长加速剂配制:将SKg复合氨基酸、SKg复合微量元素、SKg活化酶和16Kg腐植酸放入40Kg水中，搅拌均匀，得到微生物生长剂；
[0052]⑷营养液配制:微生物生长加速剂中加入40Kg微生物营养素，微生物营养素包括有机质和无机盐，其中有机质包括15Kg蛋白质和15Kg糖，无机盐为10Kg，其组分为氯化钠、氨、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙、硫酸铁、硫酸锰，各组分重量份数为:氯化钠lKg、氨lKg、硫酸铵2Kg、磷酸二氢钾2Kg、磷酸氢二钾2Kg、硫酸镁0.6Kg、硫酸锌0.5Kg、氯化钙0.3Kg、硝酸钙0.2Kg、硫酸铁0.2Kg、硫酸锰0.2Kg，加900Kg水予以稀释，即得微生物生长剂营养液；
[0053](5)生物表面活性剂配制:生物表面活性剂重量为340Kg，生物表面活性剂所含组分及其重量为:
[0054]烷基苯磺酸钠45.9Kg ；
[0055]微生物发酵提炼物蛋白质3.4Kg;
[0056]余量为水；
[0057](6)初投:将激活后的菌群液一次性倒入被石油污染的厚度为30cm，面积为IOOm2土壤中，取总重20%的微生物生长剂营养液喷洒于石油污染的土壤中，翻耕土壤，使菌群液、微生物生长剂营养液污染土壤充分混合；
[0058](7)修复:初投后，将微生物生长剂营养液和生物表面活性剂混合均匀，得到混合液，将该混合液分成3?6等份，每10天向污染土壤中均匀喷洒一份混合液，每次喷洒时，增补水分并翻耕污染土壤曝氧；当土壤的含油率下降到重量百分比1%以下后，喷洒频率调整为每15天喷洒一次混合液，增补水分并翻耕污染土壤曝氧，直至达到要求的指标为止。根据污染土壤中含油量的不同和对处理后土壤中残留含油量要求的差异，处理时间一般为16?26周，处理时环境温度要求10°C?30°C。
[0059]实施例3
[0060]一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其步骤为:
[0061]⑴菌群培养:选择可以转化石油特性的非病原性细菌群落和异养型微生物群体微生物降解菌群体，采用固体培养的方式，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间细菌产物混合并干化后形成的粉末状物质；
[0062]⑵菌群激活:取步骤⑴中的粉末状物质20Kg放入IOOKg水中，浸泡0.5?2h，去
除麦麸即得激活后的菌群液；
[0063]⑶微生物生长加速剂配制:将SKg复合氨基酸、SKg复合微量元素、SKg活化酶和16Kg腐植酸放入40Kg水中，搅拌均匀，得到微生物生长剂；
[0064]⑷营养液配制:微生物生长加速剂中加入40Kg微生物营养素，微生物营养素包括有机质和无机盐，其中有机质包括15Kg蛋白质和15Kg糖，无机盐为10Kg，其组分为氯化钠、氨、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸锌、氯化钙、硝酸钙、硫酸铁、硫酸锰，各组分重量份数为:氯化钠lKg、氨lKg、硫酸铵2Kg、磷酸二氢钾2Kg、磷酸氢二钾2Kg、硫酸镁0.6Kg、硫酸锌0.5Kg、氯化钙0.3Kg、硝酸钙0.2Kg、硫酸铁0.2Kg、硫酸锰0.2Kg，加900Kg水予以稀释，即得微生物生长剂营养液；
[0065](5)生物表面活性剂配制:生物表面活性剂重量为340Kg，生物表面活性剂所含组分及其重量为:
[0066]烷基苯磺酸钠34Kg ；
[0067]微生物发酵提炼物蛋白质4.08Kg;
[0068]余量为水；
[0069](6)初投:将激活后的菌群液一次性倒入被石油污染的厚度为30cm，面积为IOOm2土壤中，取总重20%的微生物生长剂营养液喷洒于石油污染的土壤中，翻耕土壤，使菌群液、微生物生长剂营养液污染土壤充分混合；
[0070](7)修复:初投后，将微生物生长剂营养液和生物表面活性剂混合均匀，得到混合液，将该混合液分成3?6等份，每10天向污染土壤中均匀喷洒一份混合液，每次喷洒时，增补水分并翻耕污染土壤曝氧；当土壤的含油率下降到重量百分比1%以下后，喷洒频率调整为每15天喷洒一次混合液，增补水分并翻耕污染土壤曝氧，直至达到要求的指标为止。根据污染土壤中含油量的不同和对处理后土壤中残留含油量要求的差异，处理时间一般为16?26周，处理时环境温度要求10°C?30°C。
[0071]模拟实验:
[0072]在实验室内，利用模拟配制的污油污染土壤开展试验，土样取自未污染的大地土样，原油取自脱水后的老化原油，经测试基本不含水。其配制过程为:首先从取得风干后的泥土，放入直径约为90cm的塑料大盆，深度约为25cm，称其土壤的重量。然后按照土壤重量的百分比加入脱水后的原油(原油温度45°C左右)，搅拌混合形成模拟的污油污染土壤。室内分别进行了处理效果的评价试验和影响处理效果的因素试验分析。试验要求土壤的含油率在15%以下。分别对含油率为5%和15%的模拟污染土壤进行了试验评价研究。
[0073](I) 土壤含油率为5%时，降解一个月后，土壤中的含油量可达到2%以下(1.9%)；二个月后，土壤中的含油率可以下降到0.7%以下；三个月后，土壤中的含油率可以下降到0.3%以下(0.18%)，达到了国家农用污泥中污染物控制标准GB4284-84中矿物油含量指标。
[0074](2) 土壤含油率为15%时，降解一个月后，土壤中的含油量在7%以下；二个月后，土壤中的含油量为5.5%，四个月以后，土壤中的含油量达到2%以下。
[0075]实地试验:
[0076]根据大庆油田原油污染及治理的现状的分析结果，分别对三种不同类型的固态含油废弃物进行了三种不同类型的生物修复试验研究。第一种类型的生物修复试验是以油井作业污染的井场为主体的含油土壤的生物修复试验；第二种类型的生物修复试验是以联合站内各种处理容器和设备中清除的含油污泥为主体的生物修复试验；第三种类型的生物修复试验是以落地原油回收处理点的土油池中沉降的含油污泥为主体的生物修复试验。
[0077]通过对油田目前存在的三种不同类型的固体含油废弃物在大庆地区的气候环境条件下的现场试验，以处理后固体废弃物中的含油量为处理效果的衡量指标来评价这两种微生物制剂的处理效果，可以得出如下结论:
[0078](I)采用本专利产品对原油污染土壤的生物修复是可行的，处理后的含油污泥的含油率能控制在国家农用土壤安全标准(0.3%)以内。但在操作时，考虑到接种微生物的适应性及资源的回收利用，初始含油量应该控制在在15% (W/W)以内。
[0079](2)在整个试验过程中，如何使微生物产品与污染土壤中的原油充分接触是保证取得良好试验效果的关键，因此，建议推广中应用机械混合的方法，确保接种的微生物与原油的接触。
[0080](3)通过经历了两年的生物降解试验效果分析，如采油一厂的污油坑，采油四厂的杏6-J2-104井和杏2 — 40 — 620井中的各一小单元的跟踪测试分析试验，在2010年10月底暂停试验时，含油率分别为27.1%、3.8%和7.97%，但在2011年8月测试时发现含油率分别为5.23%、1.07%和1.21%，通过后续翻耕暴氧，到2011年9月，含油率分别为0.97%、
0.07%和0.09%。说明:在大庆地区严寒冬季的微生物仍然能够生存下来，并在温度适宜时重新发挥作用。
【权利要求】
1.一种石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:其步骤为: (I)菌群培养:选择具有石油降解特性的微生物降解菌群体，菌群采用固体培养的方式，以麦麸为载体进行培养驯化，取其中间产物混合并干化后形成的粉末状物质； ⑵菌群激活:将步骤⑴中的粉末状物质放入水中，浸泡0.5~2h，去除麦麸即得激活后的菌群液； ⑶微生物生长加速剂配制:将复合氨基酸、复合微量元素、活化酶和腐植酸放入水中，搅拌均匀，得到微生物生长加速剂； ⑷营养液配制:微生物生长加速剂中加入微生物营养素，加水予以稀释，即得微生物生长加速剂营养液； (5)生物表面活性剂配制:包括水、烷基苯磺酸钠和微生物发酵提炼物蛋白质，将烷基苯磺酸钠、微生物发酵提炼物蛋白质放入水中，搅拌均匀，即得到生物表面活性剂； (6)初投:将激活后的菌群液一次性倒入被石油污染的土壤中，取总重20%的微生物生长加速剂营养液喷洒于石油污染的土壤中，翻耕土壤，使菌群液、微生物生长剂营养液污染土壤充分混合； ⑴修复:初投后，将微生物生长加速剂营养液和生物表面活性剂混合均匀，得到混合液，将该混合液分成3~6等份，每10天向污染土壤中均匀喷洒一份混合液，每次喷洒时，增补水分并翻耕污染土壤曝氧；当土壤的含油率下降到重量百分比1%以下后，喷洒频率调整为每15天喷洒一次混合液，增补水分 并翻耕污染土壤曝氧，直至达到要求的指标为止。
2.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤⑴所述的微生物降解菌群体为非病原性细菌群落和/或异养型微生物群体，该微生物降解菌群体为细菌、真菌组成的复合群体，细菌为革氏染色阴性杆菌，真菌为毛霉菌属、小克银汉霉囷属。
3.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤⑵所述的粉末状物质与水重量比为I~2:10。
4.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤⑶所述的复合氨基酸、复合微量元素、活化酶、腐植酸与水的重量比为:1:1:1:2:4~5。
5.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤⑷所述的微生物营养素、微生物生长加速剂与水投料重量比为:1:2~3:20~25。
6.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤⑷所述的微生物营养素包括蛋白质、糖和无机盐，其重量比为蛋白质:糖:无机盐=3:1~3:2。
7.根据权利要求6所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:所述无机盐所包括的组分及重量份数分别为: 氯化钠0.1份~0.2份、氨0.1份~0.2份、硫酸铵0.2份~0.4份、磷酸二氢钾0.2份~0.4份、磷酸氢二钾0.2份~0.4份、硫酸镁0.06份~0.12份、硫酸锌0.05份~0.1份、氯化钙0.03份~0.06份、硝酸钙0.02份~0.04份、硫酸铁0.02份~0.04份、硫酸锰0.02份~0.04份。
8.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤(5)所述生物表面活性剂组分及其重量百分比为: 烷基苯磺酸钠9%~13.5%微生物发酵提炼物蛋白质1%~1.5% 余量为水。
9.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤(6)所述被石油污染的土壤厚度为30cm,面积为100m2。
10.根据权利要求1所述的石油污染土壤的微生物原位修复方法，其特征在于:步骤(7)所述微生物生长加速 剂营养液:生物表面活性剂混合的重量比为3:1。
【文档编号】B09C1/10GK103567220SQ201310484371
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】李臻, 李斌, 周昊 申请人:天津地冠科技有限公司