一种总石油烃污染地下水生物修复剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于水污染治理技术领域，尤其涉及一种总石油烃污染地下水生物修复剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.在石油开采、运输、加工、以及使用的过程中，不可避免地出现石油泄露的情况，造成环境污染。随着石油的需求量与日俱增，其所造成的环境污染问题也日益严峻；尤其是石油泄露污染土壤后，由于下渗导致地下水污染，进而影响用水安全。目前，总石油烃已经成为地下水污染中的普遍污染物，而且地下水的流动性，使得总石油烃的危害影响范围更广。
3.目前，总石油烃污染地下水的修复，按修复方式可分为异位修复和原位修复两类。异位修复，目前较为成熟且应用广泛的技术为抽出处理技术，当污染物的密度比水小时，污染物都处于地下水的上层，采用抽出处理技术可以起到较好的效果；但对于密度比水重的油污染物来说，采用抽出处理技术的效果较差。同时，抽出处理技术易造成地面下层以及周边水体反侵，对环境结构有一定的影响。地下水的原位修复是在不破坏环境结构的前提下，在污染原始场地进行修复。相对于异位修复，原位修复对环境影响小，成本低，近年来在油污染地下水的修复方面受到广泛的关注和应用。
4.原位修复技术主要包括生物刺激和生物强化两种方法。生物刺激是通过添加营养盐、提供氧源、添加乳化剂、抽水灌溉等方式实现；生物强化是通过添加微生物菌剂的方式来实现。但是由于采用微生物菌剂进行石油类污染地下水的原位修复时，微生物的降解能力与效率参差不齐，而且易受外界环境如温度、ph值、营养物质等影响，致使微生物菌剂对石油类污染地下水的修复效果并不佳，而且现有技术中披露的能够用于石油类污染地下水修复的生物修复剂并不能够实现对多种石油烃类的同步高效降解。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对总石油烃污染地下水中的多种石油烃类具有同步高效降解功效的生物修复剂。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供了一种总石油烃污染地下水生物修复剂，包括按照重量份数计的如下组分：阴沟肠杆菌10-20份、多黏芽孢杆菌5-15份、星状诺卡氏菌8-12份、哈茨木霉菌7-18份、吸附载体32-40份。
8.优选的，所述吸附载体包括草炭土、粉煤灰和沸石粉中的至少一种。
9.本发明还提供了一种上述生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：将所述阴沟肠杆菌、多黏芽孢杆菌、星状诺卡氏菌和哈茨木霉菌混合，得复合菌，发酵培养，得发酵液，将发酵液与吸附载体混合，30-50℃干燥，即得生物修复剂。
10.优选的，所述发酵培养包括如下步骤：在ph值为4.5-6的液体培养基中接种复合菌，20-25℃搅拌培养10-14h，添加麦芽汁，继续培养10-20h，得发酵液。
11.优选的，所述液体培养基包括按照重量份数计的如下组分：轻柴油5-8份、蔗糖12-20份、氯化镁0.1-0.3份、葡萄糖15-20份、蛋白胨13-16份、吐温604-6份、酵母膏5-10份，水1000-1500份。
12.优选的，所述复合菌的接种量与液体培养基的重量体积比为6-10g：100ml。
13.优选的，所述麦芽汁与液体培养基的体积比为1-1.8：100。
14.本发明还提供了一种上述生物修复剂或按照上述制备方法制备所得的生物修复剂在总石油烃污染地下水修复中的应用。
15.优选的，所述总石油烃包括石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚。
16.本发明的有益效果：
17.本发明提供的生物修复剂各微生物发挥协同增效作用，一种微生物降解总石油烃污染物产生的代谢产物是另一种微生物生长所需要的底物，本发明此种混合微生物降解的模式比单一微生物降解模式更具优势，本发明生物修复剂能够加速微生物对多种总石油烃种类的降解，显著提高总石油烃污染地下水的生物处理效率，对石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚均有良好的降解效果。本发明生物修复剂对石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚的降解效率分别达到97.69％、98.31％、98.42％和98.24％。
具体实施方式
18.本发明提供了一种总石油烃污染地下水生物修复剂，包括按照重量份数计的如下组分：阴沟肠杆菌10-20份、多黏芽孢杆菌5-15份、星状诺卡氏菌8-12份、哈茨木霉菌7-18份、吸附载体32-40份。
19.本发明对于阴沟肠杆菌、多黏芽孢杆菌、星状诺卡氏菌和哈茨木霉菌的具体来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品均可。在本发明中，所述总石油烃污染地下水生物修复剂，优选的包括按照重量份数计的如下组分：阴沟肠杆菌14-16份、多黏芽孢杆菌8-12份、星状诺卡氏菌9-11份、哈茨木霉菌10-15份、吸附载体34-36份，更优选的包括按照重量份数计的如下组分：阴沟肠杆菌15份、多黏芽孢杆菌10份、星状诺卡氏菌10份、哈茨木霉菌12份、吸附载体35份。在本发明中，所述吸附载体优选的包括草炭土、粉煤灰和沸石粉中的至少一种，本发明对于草炭土、粉煤灰和沸石粉的具体来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品均可。当吸附载体为草炭土和粉煤灰时，草炭土和粉煤灰的用量比优选为1：2，当吸附载体为草炭土和沸石粉时，草炭土和沸石粉的用量比优选为2：1，吸附载体为粉煤灰和沸石粉时，粉煤灰和沸石粉的用量比优选为1：3，当吸附载体为草炭土、粉煤灰和沸石粉时，三者的用量比优选为1：1：1。本发明提供的微生物菌种相互促进，具有协同增效作用，对外界环境的适应能力强，能够高效的降解多种总石油烃类物质，而且采用本发明选择的微生物菌种制备生物修复剂时，制备方法简单，可在相同的条件下进行发酵扩大培养。
20.本发明还提供了一种上述生物修复剂的制备方法，包括如下步骤：将所述阴沟肠杆菌、多黏芽孢杆菌、星状诺卡氏菌和哈茨木霉菌混合，得复合菌，发酵培养，得发酵液，将发酵液与吸附载体混合，30-50℃干燥，即得生物修复剂。
21.在本发明中，所述发酵培养优选的包括如下步骤：在ph值为4.5-6的液体培养基中接种复合菌，20-25℃搅拌培养10-14h，添加麦芽汁，继续培养10-20h，得发酵液。本发明对于调节ph值的具体方式没有特殊限定，采用本领域常规调节ph值的方式均可，在本发明中，
所述液体培养基的ph值优选为5。
22.在本发明中，在液体培养基中接种复合菌时，所述复合菌的接种量与液体培养基的重量体积比优选为6-10g：100ml，更优选为7-9g：100ml。本发明所述液体培养基优选的包括按照重量份数计的如下组分：轻柴油5-8份、蔗糖12-20份、氯化镁0.1-0.3份、葡萄糖15-20份、蛋白胨13-16份、吐温604-6份、酵母膏5-10份，水1000-1500份，更优选的包括按照重量份数计的如下组分：轻柴油6-7份、蔗糖15-18份、氯化镁0.2份、葡萄糖16-17份、蛋白胨14-15份、吐温605份、酵母膏6-8份，水1200-1300份。本发明对于培养基中各组分的具体来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品均可。在本发明中，所述轻柴油优选的包括5
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柴油、-10
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柴油、-20
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柴油。本发明所限定的液体培养基能够提供给阴沟肠杆菌、多黏芽孢杆菌、星状诺卡氏菌和哈茨木霉菌复合菌发酵所需的营养物质，所述复合菌经本发明液体培养基发酵培养后，所述发酵液中各微生物有效活菌数均能达到10
11-10
12
cfu/ml。
23.在本发明中，所述发酵培养的温度优选为22-24℃，更优选为23℃，本发明对于搅拌培养的搅拌速度没有特殊限定，在具体实施例中，所述搅拌速度优选的为100-200r/min，更优选的为120-150r/min。所述搅拌培养的时间优选为12-13h，搅拌培养后，添加麦芽汁，继续培养，所述继续培养的时间优选为13-18h，更优选为15-16h，得发酵液。在本发明发酵培养中途，添加麦芽汁可确保复合菌剂具有最佳的发酵性能，使复合菌剂中各微生物的繁殖速度和代谢能力均达到最佳。在本发明中，所述麦芽汁的添加量与液体培养基的体积比优选为1-1.8：100，更优选为1.3-1.5：100。本发明对于麦芽汁的具体来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品均可。
24.本发明还提供了一种上述生物修复剂或按照上述制备方法制备所得的生物修复剂在总石油烃污染地下水修复中的应用。
25.在本发明中，所述总石油烃优选的包括石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚。
26.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
27.实施例1
28.准确称取阴沟肠杆菌10g、多黏芽孢杆菌5g、星状诺卡氏菌8g和哈茨木霉菌7g混合，得复合菌，按照复合菌用量与液体培养基的重量体积比为6g：100ml的比例，将复合菌接种至ph值为4.5的液体培养基(液体培养基由5
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柴油5g、蔗糖12g、氯化镁0.1g、葡萄糖15g、蛋白胨13g、吐温604g、酵母膏5g，水1000g组成)中，20℃、100r/min搅拌培养10h，按照麦芽汁与液体培养基的体积比为1：100的比例添加麦芽汁，20℃、100r/min搅拌培养10h，得发酵液。将发酵液与32g草炭土混合，30℃干燥至含水率为15％，即得生物修复剂。
29.实施例2
30.准确称取阴沟肠杆菌20g、多黏芽孢杆菌15g、星状诺卡氏菌12g和哈茨木霉菌18g混合，得复合菌，按照复合菌用量与液体培养基的重量体积比为10g：100ml的比例，将复合菌接种至ph值为6的液体培养基(液体培养基由5
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柴油8g、蔗糖20g、氯化镁0.3g、葡萄糖20g、蛋白胨16g、吐温606g、酵母膏10g，水1500g组成)中，25℃、200r/min搅拌培养14h，按照麦芽汁与液体培养基的体积比为1.8：100的比例添加麦芽汁，25℃、200r/min搅拌培养20h，得发酵液。将发酵液与40g草炭土混合，50℃干燥至含水率为18％，即得生物修复剂。
31.实施例3
32.准确称取阴沟肠杆菌15g、多黏芽孢杆菌10g、星状诺卡氏菌10g和哈茨木霉菌12g混合，得复合菌，按照复合菌用量与液体培养基的重量体积比为8g：100ml的比例，将复合菌接种至ph值为5的液体培养基(液体培养基由5
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柴油6g、蔗糖15g、氯化镁0.2g、葡萄糖17g、蛋白胨15g、吐温605g、酵母膏7g，水1200g组成)中，22℃、150r/min搅拌培养12h，按照麦芽汁与液体培养基的体积比为1.5：100的比例添加麦芽汁，22℃、150r/min搅拌培养15h，得发酵液。将发酵液与35g草炭土混合，40℃干燥至含水率为14％，即得生物修复剂。
33.实施例4
34.与实施例3的区别在于将草炭土替换为粉煤灰，其余均同实施例3。
35.实施例5
36.与实施例3的区别在于将草炭土替换为沸石粉，其余均同实施例3。
37.实施例6
38.与实施例3的区别在于将草炭土替换为草炭土和粉煤灰的混合物，其中草炭土和粉煤灰的用量比为1：2，其余均同实施例3。
39.实施例7
40.与实施例3的区别在于将液体培养基中的5
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柴油替换为-10
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柴油，其余均同实施例3。
41.对比例1
42.与实施例3的区别在于不含有阴沟肠杆菌，其余均同实施例3。
43.对比例2
44.与实施例3的区别在于不含有多黏芽孢杆菌，其余均同实施例3。
45.对比例3
46.与实施例3的区别在于不含有星状诺卡氏菌，其余均同实施例3。
47.对比例4
48.与实施例3的区别在于不含有哈茨木霉菌，其余均同实施例3。
49.对比例5
50.与实施例3的区别在于将草炭土替换为泥炭土，其余均同实施例3。
51.对比例6
52.与实施例3的区别在于液体培养基中不含有蔗糖，其余均同实施例3。
53.对比例7
54.与实施例3的区别在于液体培养基中不含有5
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柴油，其余均同实施例3。
55.对比例8
56.与实施例3的区别在于不添加麦芽汁，其余均同实施例3。
57.实施例8
58.分别配置浓度为100mg/l的含石油烃废水、含苯系物废水、含多环芳烃废水以及含甲基叔丁基醚废水，每种废水分别取15份，每一份里面投加一种实施例1-7和对比例1-8制备的生物修复剂，投加比例均为0.5g：1l，投加完毕后静置5天，5天后选取同一时间测量其中石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚的浓度，重复试验三次，取三次平均值，结果如表1所示。
59.表1生物修复剂废水中总石油烃类降解效果
[0060][0061]
由表1可以看出，相对于对比例1-8来说，实施例1-7制备出的生物修复剂对石油烃、苯系物、多环芳烃和甲基叔丁基醚多种总石油烃均具有显著的降解效果。本发明生物修复剂发挥了协同增效作用，本发明生物修复剂中任意一种微生物以及制备方法的任意一个条件发生改变，均会对总石油烃的降解效果产生不利影响。
[0062]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。