CN103396804A

CN103396804A - 一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法

Info

Publication number: CN103396804A
Application number: CN2013103436319A
Authority: CN
Inventors: 成杰民; 陈雪兰; 高宪雯; 周伟; 王晓凤
Original assignee: Shandong Normal University
Current assignee: Shandong Normal University
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: CN103396804B

Abstract

本发明涉及一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法。炭黑经晾晒，呈黑色粉末状或粉粒状；将枯草芽孢杆菌和多食鞘氨醇杆菌两株菌按1:1配制成8×10¹⁰个/ml的复合菌种；沼渣风干、粉碎过10目筛后，与炭黑、尿素、高效石油降解菌按一定比例复配；采用平模式挤压造粒，产生柱状颗粒，再经抛圆机抛圆，振动筛筛选后进入冷却器，冷却后经称量装袋。本发明方法制备的改良剂在利用石油降解菌的高效降解土壤中石油烃的同时，降低重金属在石油降解过程中的活性；促进盐渍化土壤上植物生长，利用植物促进微生物降解效率。本发明方法为轻度石油-重金属污染土壤微生物—植物修复技术提供一项高效、经济、安全的改良剂。

Description

一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种应用于石油-重金属复合污染盐渍化土壤原位修复改良剂的制备方法。

背景技术：

随着石油的需求量大幅度增加，石油开采工业迅速发展。在开采、运输、贮藏、加工等过程中的石油污染问题相当突出。中国作为世界上最大的石油生产和消费国，勘探开发的油田已超过500多个，石油年产量已超过1×10¹¹kg。由于过去数十年间各大油田区域采油工艺相对落后、密闭性不佳，加之环境保护措施相对落后、污染控制和修复技术缺乏等原因，使得我国土壤石油类污染程度远高于发达国家，且呈逐年累积加重态势。

我国石油企业每年生产落地原油约70万t，其中约7万t进入土壤环境，部分区域土壤和地下水生态环境恶化至不可恢复的边缘。大庆油田石油开发区污染土壤面积超过75%，油井周围100m范围内土壤中平均含油量达1037mg/kg，远远高于临界值500mg/kg；在辽河油田重度污染区内，土壤中的含油量已超过l0000mg/kg；我国最大的石油污灌区沈抚灌区,土壤中矿物油浓度高达6861.1mg/kg（李晓军等，2007）。黄河三角洲地区拥有丰富的油气资源，是我国第二大石油基地。1993年齐鲁石化对石油污染土壤区域进行的47个勘探点，共129个土样分析表明：石油类有机污染物检出率为100%，总油检出最高值达900mg/kg，离油井较近的点位石油烃含量高达65000mg/kg，黄河口地区广南水库西北方向的采油场附近土壤中总石油烃及油和脂的质量百分含量可达0.35%和2.4%；黄河三角洲沉积物中的多环芳烃主要来源于黄河三角洲的原油污染。另外，陕西长庆油田多数井场的废弃泥浆未经处理直接堆放井场污染表层土壤、吉林西北部莫莫格湿地油田开采区普遍存在土壤石油污染等。石油类污染已成为我国土壤资源破坏的主要形式之一。

我国多数陆上油田，尤其北方地区的油田，一个比较突出的特点就是土壤含盐量普遍比较高，植被类型简单，尤其是土壤可能存在着石油-重金属复合污染。微生物—植物修复技术已被认为是最有价值和最具生命力的石油污染土壤修复技术。为避免在微生物-植物修复石油污染土壤时，重金属活化，同时为提高修复效率，迫切需要研发经济、安全、高效、实用的石油-重金属复合污染土壤的改良剂，以确保微生物—植物修复技术的修复效率。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种应用于石油-重金属复合污染盐渍化土壤原位修复改良剂的制备方法。本发明技术首次以炭黑、高效石油降解菌、有机质、化肥等进行配比，得到石油-重金属复合污染盐渍化土壤原位修复改良剂。

为了实现上述发明目的，本发明的一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法按照如下步骤操作：

第一步，炭黑经晾晒，呈黑色粉末状或粒粉状；

所述炭黑为用于食品加工业脱色处理后的固体废弃物，碘吸附值(mg/g)≥800；亚甲兰脱色(ml)≥7-8；pH值为6-8；水分(%)≤10；灰份(%)≤5；

第二步,高效石油降解菌配制：将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtillus）和多食鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium multivolum）两菌株按1:1配制成8×10¹⁰个/ml的复合菌种；

菌种来源于山东省科学院生物研究所（ZL200710013906.7）。

第三步，改良剂的复配:沼渣风干、粉碎过10目筛后，与炭黑、尿素、高效石油降解菌复配，其中，沼渣：炭黑：尿素的重量百分比为88：10：2；沼渣与炭黑和尿素的总重量：高效石油降解菌为1：1（重量体积比kg/ml）；

所述沼渣来源于集约化奶牛养殖厂，牛粪经沼气发电后，沼气池中的残渣经晾晒、研磨、过筛、备用。

第四步，造粒：采用平模式挤压造粒，产生柱状颗粒，再经抛圆机两次抛圆，每次抛圆需喷水3次，每次喷水5秒钟、振动筛筛选后进入冷却器，冷却后经称量装袋。

本发明方法操作简单，成本低，制备的改良剂的特点是，在利用石油降解菌的高效降解土壤中石油烃的同时，利用炭黑降低重金属在石油降解过程中的活性；利用有机质和肥料改良土壤，促进盐渍化土壤上植物生长，利用植物促进微生物降解效率。为轻度石油-重金属污染土壤微生物—植物修复技术提供一项高效、经济、安全的改良剂。

附图说明：

图1为添加改良剂培养60天土壤中有效态Cd含量变化图；

图2为添加改良剂培养60天土壤中有效态Ni含量变化图；

图3为添加改良剂培养60天后Cd污染土壤石油降解率图；

图4为添加改良剂培养60天后Ni污染土壤石油降解率图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明方法做进一步阐述。

实施例1：石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备

第一步，炭黑经晾晒，呈黑色粉末状或粒粉状；炭黑碘吸附值(mg/g)≥800；亚甲兰脱色(ml)≥7-8；pH值为6-8；水分(%)≤10；灰份(%)≤5。炭黑用于食品加工业污水处理后，为固体废弃物。

第二步,高效石油降解菌配制：从胜利油田采油井附近污染土壤中筛选获得枯草芽孢杆菌（Bacillus subtillus）和多食鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium multivolum）2株细菌，两株菌按1:1配制成8×10¹⁰个/ml的复合菌种；

第三步，改良剂的复配:沼渣风干、粉碎过10目筛后，与炭黑、尿素、高效石油降解菌复配，其中，沼渣880kg、改性炭黑100kg，尿素20kg，高效石油降解菌1000ml（8×10¹⁰个/ml）。

沼渣来源于集约化奶牛养殖厂，牛粪经沼气发电后，沼气池中的残渣经晾晒、研磨、过筛、备用。

本发明方法制得的石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂产品参数如表1所示：

表1 改良剂产品参数

产品为黑褐色、无恶臭味圆粒状（粒径在3.35mm-5.6mm≥70%）和松散、黑色粉末状两种，检验结果均符合国家标准。

实施例2、石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的配方对比试验

本发明的石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂配方和对比例配方方案如表2所示：

表2 配方方案

本发明的石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂对番茄产量的影响如表3所示，对比例2和本发明配方对番茄产量显著高于对比例1，考虑到炭黑有利于在石油降解过程中钝化重金属，因此本发明配方选择：风干沼渣88%+10%炭黑+2%尿素+高效石油降解菌剂，其中。

表3 改良剂对番茄产量的影响

实施例3：石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的效果试验

试验方案如表4所示：

表4 不同改良剂的实验方案

注：表中Ⅰ表示0.2%石油-10mg·kg^-1Cd模拟石油-重金属复合污染土壤；Ⅱ表示0.2%石油-100mg·kg^-1Ni模拟石油-重金属复合污染土壤。

试验结果如下：

1、改良剂对土壤中重金属活性的影响

添加改良剂培养60天土壤中有效态Cd、Ni含量变化如图1-2所示。图1和图2中，横坐标表示培养天数，纵坐标分别表示土壤中有效态Cd和有效态Ni含量（mg/kg）。图1、图2显示，在0.2%石油—10mg/kgCd或0.2%石油—100mg/kgNi复合污染盐渍化土壤上，添加改良剂可以抑制石油降解过程中重金属的活化，且随着改良剂添加量的增加而活性降低。

2、改良剂对土壤石油降解的影响

添加改良剂培养60天后Cd、Ni污染土壤石油降解率如图3-4所示。图3中，纵坐标表示石油烃降解率（%）；横坐标中，CK表示无外源重金属土壤；Cd10表示添加重金属Cd浓度为10mg/kg的土壤；CK-2%改良剂表示无外源重金属同时改良剂施加量为2%；CK-4%改良剂表示无外源重金属同时改良剂施加量为4%；Cd10—添加重金属Cd浓度为10mg/kg的土壤；Cd10-2%改良剂表示外源Cd浓度为10mg/kg同时改良剂施加量为2%；Cd10-4%改良剂表示外源Cd浓度为10mg/kg同时改良剂施加量为4%。图4中，纵坐标表示石油烃降解率（%）；横坐标中，CK表示无外源重金属土壤；Ni100表示添加重金属Ni浓度为100mg/kg的土壤；CK-2%改良剂表示无外源重金属同时改良剂施加量为2%；CK-4%表示无外源重金属同时改良剂施加量为4%；Ni100-2%改良剂表示添加重金属Ni浓度为100mg/kg同时改良剂施加量为2%；Ni100-4%改良剂表示添加重金属Ni浓度为100mg/kg同时改良剂施加量为4%。

图3、图4显示，在0.2%石油—10mg/kgCd或0.2%石油—100mg/kgNi复合污染盐渍化土壤上，添加改良剂可以增加石油降解率，添加2%改良剂的效果最好。

3、改良剂对植物生物量的影响，如表5所示：

表5 施加改良剂对植物生物量的影响

在0.2%石油—10mg/kgCd或0.2%石油—100mg/kgNi复合污染土壤上添加2%、4%的改良剂，植物地上部鲜重和干重均随改良剂的添加量增加而增加。说明添加改良剂能够改善土壤条件，促进植物生长。

Claims

1.一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法，其特征在于按照如下步骤操作：第一步，炭黑经晾晒，呈黑色粉末状或粉粒状；第二步,高效石油降解菌配制：将枯草芽孢杆菌和多食鞘氨醇杆菌两菌株按1:1配制成8×10¹⁰个/ml的复合菌种；第三步，改良剂的复配:沼渣风干、粉碎过10目筛后，与炭黑、尿素、高效石油降解菌复配，其中，沼渣：炭黑：尿素的重量百分比为88：10：2；沼渣与炭黑和尿素的总重量：高效石油降解菌用量为1kg：1ml；第四步，造粒：采用平模式挤压造粒，产生柱状颗粒，再经抛圆机两次抛圆，每次抛圆需喷水3次，每次喷水5秒钟、振动筛筛选后进入冷却器，冷却后经称量装袋。

2.根据权利要求1所述的一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法，其特征在于所述炭黑为用于食品加工业脱色处理后的固体废弃物，碘吸附值≥800mg/g；亚甲兰脱色≥7-8ml；pH值为6-8；水分≤10%；灰份≤5%。

3.根据权利要求1所述的一种石油-重金属复合污染盐渍化土壤修复改良剂的制备方法，其特征在于所述沼渣来源于集约化奶牛养殖厂，牛粪经沼气发电后，沼气池中的残渣经晾晒、研磨、过筛。