复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法

本发明涉及石油烃污染土壤修复，特别涉及一种利用复合表面活性剂清洗耦合微生物降解修复重度石油烃污染土壤的方法。

背景技术：

1、石油开采、炼制、存储及运输过程，因泄露等原因会对土壤造成污染。石油烃污染土壤已被列入我国《国家危险废物目录》，《国家清洁生产促进法》和《固体废物环境污染防治法》也要求必须对其进行无害化处理。重度石油烃污染土壤因对环境及人体健康具有较大危害而备受关注，开发对重度石油烃污染土壤的修复技术对于保障土壤环境质量具有重要的现实意义。

2、目前，国内外修复石油烃污染土壤的方法主要集中于热脱附处理法、表面活性剂清洗法和微生物法。热脱附法是通过加热土壤使污染物从固相土壤转移到气相并挥发出来，虽然能取得较好的脱附效果，但存在能耗过高、碳渣残留等问题。表面活性剂清洗法对重度石油烃污染土壤中的石油有较好的回收效果，同时利用表面活性胶束的亲水亲油性能，可实现对土壤中吸附石油烃分子的有效脱除。阴离子表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基羧酸钠)常用于重度石油烃污染土壤的清洗。进一步研究表明，阴—非离子复合表面活性剂对土壤中石油烃具有协同增溶作用，二者复配能形成混合胶束，降低临界胶束浓度，对土壤中的石油烃具有更好的去除效果。尽管复合表面活性剂对高浓度石油烃污染土壤清洗效果好，但仅用复合表面活性剂清洗后土壤中的石油烃仍有残留，继续清洗成本过高。微生物可利用土壤中的石油烃作为碳源，在微生物酶催化作用下，对残留的石油烃进一步降解。与化学清洗法相比，微生物法具有经济性好、无二次污染的特点，目前已证实芽孢杆菌(bacillus)、邻单胞菌(plesiomonas)、苍白杆菌(ochrobactrum)、红球菌(rhodococcus)等好氧降解菌株均能够通过加氧酶将氧原子加到c-c键上形成c-o键，在加氢、脱水等作用使c-o键断裂，实现对石油烃污染土壤的高效修复。这些降解菌株不仅自身表现出降解性能，还能在很大程度上激活土著菌活性，协同土著烃降解菌共同促进石油烃的生物降解。然而，微生物修复手段仅适用低浓度石油烃污染土壤的修复。

3、近年来的研究表明，复合表面活性剂清洗耦合微生物降解在修复重度石油烃污染土壤方面具有巨大的发展潜力，表面活性剂通过增溶作用增强了土壤颗粒上石油烃的解吸，从而促进石油烃从土壤表面向水相的传质，有利于后续微生物降解。但目前，利用复合表面活性剂热洗与微生物降解技术耦合处理石油烃污染土壤，还普遍存在处理时间长，微生物降解效果不佳的问题。构建能够深度降解复合表面活性剂清洗后土壤中残留石油烃的外源微生物菌群，开发高效修复重度石油烃污染土壤的复合表面活性剂清洗耦合微生物降解的方法，是国内外石油烃污染土壤修复领域的一个研究热点。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法，其特征在于，通过复合表面活性剂的增溶洗脱作用，快速清洗去除土壤中的大部分石油烃；然后，通过添加高效外源石油烃降解菌，刺激土著烃降解菌的生长，共同促进土壤中残留的石油烃深度降解过程。

4、所述复合表面活性剂为阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sdbs)和非离子表面活性剂曲拉通100(tx-100)，按照质量比(1.5-5)：1配制。

5、所述外源石油烃降解菌为alcanivorax borkumensis(泊库岛食烷菌)、bacilluscereus(蜡样芽胞杆菌)或pseudomonas aeruginosa(铜绿假单胞菌)中的至少2种。

6、一种复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法，该方法具体包括以下步骤：

7、步骤1：取自然风干后待修复的石油烃污染土壤，将土壤筛分，去除粒径大的石块及粗砂；

8、步骤2：将步骤1处理后的石油烃污染土壤倒入清洗装置进行清洗，按照水土比为20：1加入浓度为1-4g/l的复合表面活性剂溶液，振荡清洗后，离心收集清洗后的土壤；所述复合表面活性剂溶液为按照质量比为(1.5-5)：1配制的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sdbs)和非离子表面活性剂曲拉通100(tx-100)混合溶液；

9、步骤3：将步骤2中清洗后的土壤风干水分，并将外源石油烃降解菌接种至土壤内，每隔1周翻动土壤，并保持土壤含水率约为30％；所述外源石油烃降解菌为alcanivoraxborkumensis(泊库岛食烷菌)、bacillus cereus(蜡样芽胞杆菌)或pseudomonasaeruginosa(铜绿假单胞菌)中的至少2种；

10、60天后，采用重量法测定土壤中剩余石油烃含量；采用最大似然估计法测量土壤中石油烃降解菌的数量(3管重复)。

11、所述石油烃污染土壤中石油烃的初始含量为10wt％-15wt％；

12、所述复合表面活性剂溶液的浓度为1-4g/l。

13、所述复合表面活性剂增溶洗脱的温度为60-90℃。

14、所述复合表面活性剂增溶洗脱的搅拌速度为100-150rpm。

15、所述外源石油烃降解菌的加入量为2-10％，每千克土壤中加入20-100ml菌液，菌体的数量为1×107-108cfu/g土壤。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明方法利用复合表面活性剂对高浓度石油烃污染土壤进行清洗，对清洗后土壤中残留的低浓度石油烃，利用外源菌强化石油烃生物降解。首先采用复合表面活性剂对重度石油烃污染土壤进行清洗，去除污染土壤中大部分石油烃；之后通过添加特定的能够降解土壤中残留石油烃的外源降解菌群，刺激土著烃降解菌的生长，60天后，土壤中剩余石油烃含量低于0.45％，最终实现了重度石油烃污染土壤的深度修复。与已有复合表面活性剂耦合微生物修复石油烃污染土壤方法相比，本发明方法通过外源添加的石油烃降解菌，不仅自身表现出降解性能，还能在很大程度上激活土著菌活性，协同土著烃降解菌共同促进石油烃的生物降解，能在更短的时间内实现重度石油烃污染土壤的深度修复。本发明方法工艺简单、绿色安全，可大规模应用于重度石油烃污染土壤的修复。

技术特征：

1.一种复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法，其特征在于，通过复合表面活性剂的增溶洗脱作用，快速清洗去除土壤中的大部分石油烃；然后，通过添加高效外源石油烃降解菌，刺激土著烃降解菌的生长，共同促进土壤中残留的石油烃深度降解过程；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石油烃污染土壤中石油烃的初始含量为10wt％-15wt％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合表面活性剂溶液的浓度为1-4g/l。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合表面活性剂增溶洗脱的温度为60-90℃；所述复合表面活性剂增溶洗脱的搅拌速度为100-150rpm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外源石油烃降解菌的添加量为2-10％，即每千克土壤中加入20-100ml菌剂。

6.一种复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明为复合表面活性剂耦合微生物修复重度石油烃污染土壤的方法，通过复合表面活性剂的增溶洗脱作用，快速清洗去除土壤中的大部分石油烃；通过添加高效外源石油烃降解菌对土壤中残留的石油烃进行深度降解；所述复合表面活性剂为阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和非离子表面活性剂曲拉通100的混合物，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和非离子表面活性剂曲拉通100的质量比为(1.5‑5)：1；所述外源石油烃降解菌为Alcanivorax borkumensis sp.、Bacillus cereus sp.或Pseudomonas aeruginosa sp.中的至少2种。本方法是一种经济高效、绿色安全的重度石油烃污染土壤修复技术。

技术研发人员：马小东,王姣,吴志能,满全莉,李国强,张望清,魏文侠
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15