以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法
2023-04-25 04:40:06
專利名稱：以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法
技術領域：
本發明涉及一種受汙染地下水的原位修複方法，尤其是用電氣石作為添加介質原 位修復石油烴汙染地下水的原位修複方法。
背景技術：
隨著石油及製品的廣泛使用，各種途徑所造成的石油烴汙染也日趨嚴重。石油烴 的直接滲入及雨水、灌溉水對土壤淋溶或是地表水體的滲透均導致了許多國家和地區地下 水的嚴重汙染。近年來，石油烴汙染地下水的原位修復技術到人們的廣泛關注，較常用的地 下水原位修復技術有滲透性反應牆修復技術(PermeableReactive Barrier)、地下水曝氣 (Air sparging)、原位生物修復技術(Bioremediation)等。其中PRB技術在應用於石油烴 汙染地下水的修復時，大部分選擇了 PRB的生物作用達到清潔、廉價的修複目標。但在實際 修復過程中如何更好的發揮微生物的作用、提高原位生物活性以及對於堵塞問題的防治成 為PRB技術的一個重要的問題。電氣石是一類環狀矽酸鹽晶體礦物，具有高的機械化學穩定性。19世紀就發現其 沿c軸具有壓電和熱釋電效應。電氣石存在永久性自發電極，此外，電氣石還能夠輻射遠紅 外線，能自發調節水體PH值，具有很好的環境淨化功能和健康功能。我們的研究發現，選用 電氣石作為PRB添加介質進行石油烴汙染地下水原位修復時，電氣石可調節pH值趨於中 性；提高地下水石油降解過程中D0，反應9h使水中溶解氧濃度由5. 60mg/L提高到6. Ilmg/ L ；電氣石還可將水分子170NMR半高幅寬由102Hz降低至72Hz，即減小了水分子團簇結構； 加入電氣石還可以提高石油降解微生物脫氫酶活性，150mL PH7. 63，TPH62. 54ppm的石油汙 染地下水，接菌量為1. 14*101(1個/1，加入1(^8目電氣石後，在降解的第4d石油降解菌的 脫氫酶活性為不加電氣石的2倍；脫氫酶活性的增強促進修復過程中微生物對石油烴的降 解，且電氣石對於水分子團簇結構的減小作用，增加了水分子的透過性，對於PRB運行過程 中的反應牆體的堵塞問題有一定的預防作用。因而，該發明在我們前期採用泥炭作為固定 化介質用於PRB對石油烴修復的基礎上，添加了增強PRB活性、提高PRB生物修復效果的添 加介質_電氣石，可更有效的發揮PRB對石油烴的生物修復作用。
發明內容
本發明的目的就在於針對上述現有技術的不足，提供一種以電氣石作為添加介質 原位修復石油烴汙染地下水的方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的首先預處理泥炭，其次是功能菌群擴大培養，將擴大培養的功能菌群固化在經熱 處理後的溼狀泥炭上，再將負載功能菌群的泥炭、電氣石、粗砂按照一定的體積比均勻混合 製備成反應牆體支撐介質 然後將反應牆體支撐介質裝入可滲透性反應牆中；以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法，包括以下順序和步 驟
a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140°C熱處理3h，篩選粒徑為0. 25_lmm後用超純 水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑0. 5-2mm粗砂備用；C、將電氣石粉碎、過篩，選取8目-16目備用；d、將包括耶氏酵母菌(Yarrowia sp)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、不動桿菌 (Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨酉享桿菌(Novosphingobium sp.) 的混合菌群擴大培養，將已活化後種子液以10%接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL 無機鹽培養基中，共接四個平行，IO0C，120rpm震蕩培養，培養2. 5d至對數生長期，菌數約 為IO11個/mL，後將菌液8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm 離心15min，重複上述操作三次；e、收集離心所得菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌 水中製成菌懸液後待用；f、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d制 備的菌懸液，於10-12°C固化2d ；g、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為 4:1: 15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；h、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入30-35cm寬的溝槽 中，每填裝一層的厚度為10-15cm，每一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。有益效果電氣石作為添加介質，與固定微生物的泥炭以一定的比例混合。電氣石可調節 修復過程中石油汙染地下水的PH，提高水中的D0，反應9h使水中溶解氧濃度由5. 60mg/ L提高到6. llmg/L ；電氣石還可將水分子170NMR半高幅寬由102Hz降低至72Hz，即減小 了水分子團簇結構；加入電氣石還可以提高石油降解微生物脫氫酶活性，150mL PH7.63， TPH62. 54ppm的石油汙染地下水，接菌量為1. 14*101(1個/L，加入10g8目電氣石後，在降解 的第4d石油降解菌的脫氫酶活性為不加電氣石的2倍；減小了水分子團簇結構，從而增強 水分子的透過性，而且能夠提高石油降解微生物的脫氫酶活性，更有利於地下水石油烴的 生物降解。電氣石對水分子團簇結構的減小，能在很大程度上緩解PRB中堵塞問題。菌種分類命名分類命名耶氏酵母菌拉丁文名Yarrowia sp保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區大屯路保藏日期2009年10月12日保藏編號3318分類命名紅球菌拉丁文名Rhodococcus sp保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區大屯路保藏日期2009年10月12日
保藏編號3322分類命名不動桿菌拉丁文名:Acinetobacter sp保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區大屯路保藏日期2009年10月12日保藏編號3323分類命名假單胞菌拉丁文名:Pseudomonas sp保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區大屯路保藏日期2009年10月12日保藏編號3324分類命名新鞘氨醇桿菌拉丁文名:Novosphingobium sp.保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心地址北京市朝陽區大屯路保藏日期2009年10月12日保藏編號332具體實施例方式下面結合實施例作進一步的詳細說明以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法，包括以下順序和步 驟a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140°C熱處理3h，篩選粒徑為0. 25_lmm後用超純 水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑0. 5-2mm粗砂備用；C、將電氣石粉碎、過篩，選取16目-8目備用；d、將包括耶氏酵母菌(Yarrowia sp)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、不動桿菌 (Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨酉享桿菌(Novosphingobium sp.) 的混合菌群擴大培養，將已活化後種子液以10%接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL 無機鹽培養基中，共接四個平行，IO0C，120rpm震蕩培養，培養2. 5d至對數生長期，菌數約 為IO11個/mL，再將菌液8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm 離心15min，重複上述操作三次；e、收集離心所得菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌 水中製成菌懸液後待用；f、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d制 備的菌懸液，於10-12°C固化2d ；g、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為4:1: 15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；h、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入30-35cm寬的溝槽 中，每填裝一層的厚度為10-15cm，每一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。實施例1 a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140°C熱處理3h，篩選粒徑為0. 25_lmm後用超純 水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑0. 5mm粗砂備用；c、將電氣石粉碎、過篩，選取8目備用；d、將包括耶氏酵母菌(Yarrowia sp)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、不動桿菌 (Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨酉享桿菌(Novosphingobium sp.) 的混合菌群擴大培養，將已活化後種子液以10%接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL 無機鹽培養基中，共接四個平行，IO0C，120rpm震蕩培養，培養2. 5d至對數生長期，菌數約 為IO11個/mL，再將菌液8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm 離心15min，重複上述操作三次；收集離心所得菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌水 中製成菌懸液後待用；e、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d制 備的菌群懸液，於10°c固化2d;f、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為 4:1: 15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；g、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入30cm寬的溝槽中， 每填裝一層的厚度為10cm，每一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。實施例2 a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140°C熱處理3h，篩選粒徑為0. 25_lmm後用超純 水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑Imm粗砂備用；C、將電氣石粉碎、過篩，選取10目備用；d、將包括耶氏酵母菌(Yarrowia sp)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、不動桿菌 (Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨酉享桿菌(Novosphingobium sp.) 的混合菌群擴大培養，將已活化後種子液以10%接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL 無機鹽培養基中，共接四個平行，IO0C，120rpm震蕩培養，培養2. 5d至對數生長期，菌數約 為IO11個/mL，再將菌液8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm 離心15min，重複上述操作三次；e、收集離心所得菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌 水中製成菌懸液後待用；f、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d制 備的菌群懸液，於ire固化2d;g、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為 4:1: 15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；
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h、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入33cm寬的溝槽中， 每填裝一層的厚度為13cm，每一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。實施例3 a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140°C熱處理3h，篩選粒徑為0. 25_lmm後用超純 水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑2mm粗砂備用；C、將電氣石粉碎、過篩，選取16目備用；d、將包括耶氏酵母菌(Yarrowia sp)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、不動桿菌 (Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨酉享桿菌(Novosphingobium sp.) 的混合菌群擴大培養，將已活化後種子液以10%接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL 無機鹽培養基中，共接四個平行，IO0C，120rpm震蕩培養，培養2. 5d至對數生長期，菌數約 為IO11個/mL，再將菌液8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm 離心15min，重複上述操作三次；e、收集離心所得菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌 水中製成菌懸液後待用；f、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d制 備的菌懸液，於12°C固化2d;g、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為 4:1: 15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；h、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入35cm寬的溝槽中， 每填裝一層的厚度為15cm，每一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。
權利要求
一種以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法，其特徵在於，包括以下順序和步驟a、將泥炭經陰乾、破碎、過篩後經140℃熱處理3h，篩選粒徑為0.25 1mm後用超純水浸泡24h，製備成泥炭漿備用；b、取含水層砂土，晾乾、過篩，取粒徑0.5 2mm粗砂備用；c、將電氣石粉碎、過篩，選取8目 16目備用；d、功能菌群的擴大培養，將已活化後種子液以10％接種量接種至含有400mg/L柴油的300mL無機鹽培養基中，共接四個平行，10℃，120rpm震蕩培養，培養2.5d至對數生長期，菌數約為1011個/mL，再將菌液置於8000rpm離心15min，用20mL磷酸鹽緩衝液衝洗菌體，再於8000rpm離心15min，重複以上操作三次；e、收集離心所得的菌體加入到無菌水中，經充分振蕩後，使菌體均勻的懸浮於無菌水中製成菌懸液後待用；f、將功能菌群固化在泥炭上，取熱處理後的溼狀泥炭，裝入容器中，加入步驟d製備的菌懸液，於10 12℃固化2d；g、反應牆體支撐介質製備，將已固化功能菌群的泥炭、電氣石和粗砂按體積比為4∶1∶15進行均勻混合，製備成反應牆體支撐介質；h、可滲透反應牆的製作，將製備成反應牆體支撐介質分層裝入30 35cm寬的溝槽中，每填裝一層都要鋪平，均勻夯實，即為可滲透反應牆。
2.按照權利要求1所述的以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方 法，其特徵在於，步驟d所述的功能菌群的菌種為耶氏酵母菌(Yarrowiasp)、紅球菌 (Rhodococcus sp.)、不動桿菌(Acinetobacter sp)、假單胞菌(Pseudomonas sp)、新鞘氨 醇桿菌(Novosphingobium sp.)的混合菌群。
3.按照權利要求1所述的以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法， 其特徵在於，步驟g所述的每填裝一層的厚度為10-15cm。
全文摘要
本發明涉及一種以電氣石作為添加介質原位修復石油烴汙染地下水的方法。首先預處理泥炭，其次是功能菌擴大培養，將擴大培養的功能菌固化在溼狀泥炭上，再將負載功能菌的泥炭、電氣石、粗砂按照4∶1∶15的體積比均勻混合製備成反應牆體支撐介質，然後將反應牆體支撐介質裝入可滲透性反應牆中。電氣石可調節修復過程中石油汙染地下水的pH，提高水中的DO，反應9h使水中溶解氧濃度由5.60mg/L提高到6.11mg/L；加入電氣石後脫氫酶活性為不加電氣石的2倍；減小了水分子團簇結構，從而增強水分子的透過性，而且能夠提高石油降解微生物的脫氫酶活性，更有利於地下水石油烴的生物降解。電氣石對水分子團簇結構的減小，能在很大程度上緩解PRB中堵塞問題。
文檔編號C02F103/06GK101973610SQ201010166058
公開日2011年2月16日 申請日期2010年4月22日 優先權日2010年4月22日
發明者任何軍, 劉娜, 劉虹, 張蘭英, 楊悅鎖, 鄧海靜, 高松 申請人:吉林大學