黄土地区石油污染土壤的微生物修复技术试验研究

论文摘要

陕北黄土地区石油开采利用已有90多年的历史,该地区油田分布地区广,油井多,在石油勘探与开采、储运与炼制过程中,不可避免地会有大量原油和原油制品抛洒或泄漏于地面,造成大面积石油污染,使原本脆弱的自然环境更加恶化。由于石油类具有较高的生物学毒性、在环境中的残留时间较长、危害大,因此如何对受其污染的环境进行有效修复日益受到社会关注。生物修复具有费用省、可现场处理污染土壤或水体、能够最大限度地降低污染物浓度和环境负面影响等多种优势,因而非常适合我国目前的实际需要。本论文以石油为典型污染物,从石油污染土壤中分离筛选出的众多高效降解菌群中,筛选、分离得到4株高效降解石油的优势菌,对其进行随机混合优化得到一组降解效果好的混合菌组以最大程度提高菌群在降解体系中的活性及降解能力为基础,既研究内因——如何最大程度强化菌群自身的能力;并对影响混合菌群降解性能的营养条件和环境因素进行试验研究,进而从中选出4种比较重要的条件进行了正交试验以确定混合菌组的最适生长条件及其最佳营养条件,最后对最优降解菌组在最佳降解条件下进行降解动力学实验,从外因考虑——如何使污染物状况和环境条件更适合菌株降解,深入、系统探讨各影响因子、环境条件及强化技术等对微生物降解的影响。本研究以模拟污染条件的试验方法,历时180d,取得226组数据,经分析获得以下结论:1、单菌的降解性能确定:筛选得到高效石油降解菌A、B、C和D,在3d的降解时间里,使土壤中污油量降低1/5左右,即降解率分别为24%,19.81%,22.55%和26.43%,处理效果比较理想。在投加降解最好的优势菌株D与不投加优势降解菌的土著微生物对石油污染物的去除效果的对比试验中,在整个40d的监测试验中投加优势菌D的石油去除率较不投加优势菌的污染土样石油污染物去除率提高了25%左右,说明优势降降解菌对石油污染物有明显的降解效果。2、菌种的强化:通过菌株组合试验,获得降解效率更好的混合菌系ACD-3,在3d的降解时间里,土壤中石油去除了2/5,即降解率达到39.67%,比单菌降解率提高了15%左右。通过三因素四水平正交试验得出混合菌系最佳接种配比为A:C:D=1:4:1。3、条件的强化:不同原油浓度、不同表面活性剂和不同添加、温度、PH值、通气量、接种量、添加H2O2、营养物质添加对混合系降解率影响的研究结果表明:在相同时间条件下（处理时间为7d）,混合菌系对延安炼油厂原油的降解最适降解条件为:接种量为5ml,PH在6.05～7.62,原油浓度为3%,温度在36℃左右,营养物质C:N:P为75/8.0/3,表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠,添加量为0.5%,电子受体H2O2的加入量为1.5%。通气量为六层纱布混合体系原油降解效果最好,7d时间土壤中的原油去除了接近一半,即降解率达到47%以上。4、动力学实验:混合菌系在最佳条件下,120d的时间里,对原油的降解率达到了80.2%,即使土壤中污油减少了4/5,效果显著;通过对混合系ACD-3降解原油反应过程的动力学曲线拟合结果可知,石油污染物在微生物降解反应的初期符合一级动力学方程,后期符合零级动力学方程,总体反应过程符合Monod一级动力学模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 生物修复技术
• 1.2.2 生物修复的强化技术
• 1.2.3 生物强化技术在石油烃污染环境修复中的应用
• 1.2.4 降解的动力学特征
• 1.3 论文研究的内容及技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究的主要内容
• 1.3.3 技术路线
• 1.4 论文的创新点
• 第二章 菌种试验研究
• 2.1 材料和测试方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 测定方法
• 2.2 菌种强化试验研究
• 2.2.1 单菌的降解性能试验
• 2.2.2 优势混合菌群的筛选及其投加配比确定
• 2.3 条件因素的强化
• 2.3.1 单因素强化
• 2.3.2 多因素正交试验强化
• 2.4 动力学实验
• 第三章 菌种的强化试验结果与分析
• 3.1 单菌降解性能试验结果与分析
• 3.1.1 四株单菌各自的降解性能试
• 3.1.2 投加最佳优势菌株与土著生物除油效果
• 3.1.3 小结
• 3.2 混合菌群的筛选及其最佳投加配比的确定试验结果与分析
• 3.2.1 混合菌群的优化
• 3.2.2 混合菌群最佳投加配比的确定
• 3.2.3 小结
• 第四章 条件因素的强化结果与分析
• 4.1 单因素的强化
• 4.1.1 接种量
• 4.1.2 通气条件
• 4.1.3 不同表面活性剂及不同投加比率
• 4.1.4 pH 值
• 4.1.5 污染度
• 4.1.6 温度
• 4.1.7 氮、磷浓度
• 2O₂'>4.1.8 H₂O₂
• 4.1.9 小结
• 4.2 多因素正交试验
• 4.2.1 因素主次分析
• 4.2.2 最佳生态条件的选择
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.2.4 小结
• 第五章 降解动力学试验结果与分析
• 5.1 石油微生物降解动力学曲线
• 5.2 降解动力学分析
• 5.3 石油微生物降解动力学曲线的拟合
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读研究生期间发表的论文
• 致谢