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一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法

阅读：985发布：2021-03-02

IPRDB可以提供一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，本发明公开了一种以真菌和细菌为石油烃降解微生物，共同接种到装有石油烃污染土壤的生物反应器中，通过控制培养条件进行高效降解石油烃污染物的异位生物修复方法。该方法综合利用了真菌和细菌对石油烃降解过程的特点，协同降解能力强，可用于石油污染土壤的异位生物修复。，下面是一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)将石油烃污染土壤和水以水土比为3～5∶1混合，加入生物反应器中；加入含N、P、 K的无机盐营养物质，调节反应器内的元素比例，保持C∶N∶P∶K＝90～110∶8～10∶1～2∶ 2～4；在生物反应器中同时接种具有石油烃降解能力的真菌和细菌；真菌采用孢子悬浮液接种，孢子悬浮液浓度为103～106个/ml，接种量为1～10ml/L；细菌采用扩增培养菌液接种，扩增培养菌液浓度为106～1012个/ml，细菌接种量为1～10ml/L；

2)在温度为25℃～30℃，通气量为0.002～0.008m/s条件下，以2～12小时为周期，将反应器搅拌浆的转速在20～40rpm和110～150rpm之间进行周期性的改变；在周期性的操作过程中，达到真菌和细菌在生物反应器内协同降解石油烃的作用。

2.按照权利要求1所述的一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，其特征在于：所述的具有石油烃降解能力的真菌至少包括刺孢小克银汉菌或黄孢原毛平革菌中的一种或两种。

3.按照权利要求1或2所述的一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，其特征在于：所述的具有石油烃降解能力的细菌至少包括假单胞菌属、诺卡氏菌属、红球菌属、微球菌属、分枝杆菌属、棒状杆菌属或芽孢杆菌属中的一种或几种。

4.按照权利要求1所述的一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，其特征在于：所述反应器搅拌浆的转速在25～35rpm和120～140rpm之间进行周期性的切换，周期为2～8小时。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种石油烃污染土壤的异位生物修复方法，属于石油污染土壤的生物修复技术。

背景技术

生物修复技术是石油及相关产品污染环境的主要修复技术。对于石油污染土壤的治理，可分为异位生物修复和原位生物修复。异位生物修复技术能够提供适合生物降解的理想条件，具有高效、可控性强等优点，尤其适用于治理废水中的石油污染和土壤体系中的小区域、高浓度石油污染。1999年Fasler等人公布了利用真菌生物处理有机污染物污染的废水的专利 (DE19744698)。2005年Shen David公布了能够循环利用细菌处理污染废水的生物处理工艺专利(US6964738)。在生物反应器中，采用的操作方式能否适应所接种微生物的生长代谢特点是能否获得较高的异位生物修复效率的关键因素之一。在异位修复过程中，一般的操作方式无法同时满足真菌和细菌对石油烃降解的最优条件，因此在生物反应器中，要么使用细菌作为污染物的降解者，要么使用真菌作为污染物的降解者，目前还无法将细菌和真菌同时应用在生物反应器中。细菌在降解石油烃的过程中对碳数更高、结构更为复杂的石油烃的降解较为困难，另外，产生的某些非极性中间产物有较高的毒性，可能进一步危害环境的安全。真菌的生长较细菌而言比较缓慢，且适合于悬浮生长或在固相表面生长，因此以真菌为基础的生物反应器过程的效率不高。能否开发出高效微生物制剂和新型培养方式是能否进一步提高异位生物修复效率的重要影响因素。

发明内容

针对异位修复过程中使用细菌或者真菌作为石油烃降解者时存在的主要问题，为进一步提高生物反应器处理石油污染土壤的修复效率，本发明提供一种能够同时促进真菌和细菌的生长代谢能力的生物反应器操作方法，实现在生物反应器中真菌和细菌对石油烃的协同降解。
本发明包括如下实施步骤：
1)将石油烃污染土壤与水以水土比为3～5∶1混合，加入生物反应器中；加入含N、P、 K的无机盐营养物质，调节反应器内的元素比例，保持C∶N∶P∶K＝90～110∶8～10∶1～2∶ 2～4；在生物反应器中同时接种具有石油烃降解能力的真菌和细菌；真菌采用孢子悬浮液接种，孢子悬浮液浓度为103～106个/ml，接种量为1～10ml/L；细菌采用扩增培养菌液接种，扩增培养菌液浓度为106～1012个/ml，细菌接种量为1～10ml/L；
2)在温度为25℃～30℃，通气量为0.002～0.008m/s条件下，以2～12小时为周期，将反应器搅拌浆的转速在20～40rpm和110～150rpm之间进行周期性的改变；在周期性的操作过程中，达到真菌和细菌在生物反应器内协同降解石油烃的作用。
本发明中所述的具有石油烃降解能力的真菌至少包括刺孢小克银汉菌或黄孢原毛平革菌中的一种或两种；所述的具有石油烃降解能力的细菌至少包括假单胞菌属、诺卡氏菌属、红球菌属、微球菌属、分枝杆菌属、棒状杆菌属和芽孢杆菌属中的一种或几种。
本发明所述的周期性改变反应器搅拌浆转速的操作条件可优化为：以2～8小时为周期，使反应器搅拌浆的转速在25～35rpm和120～140rpm之间进行周期性的切换。
本发明提供的石油烃污染土壤的异位生物修复方法与现有异位生物修复技术相比，其明显的优点在于：同时使用真菌和细菌作为石油烃的降解微生物，充分综合利用了真菌和细菌在降解石油烃过程中体现出来的各自的优点，能够实现真菌和细菌之间的生态合作与代谢途径的互补，从而提高对石油烃的降解能力。通过控制培养条件，建立了同时促进真菌和细菌生长代谢的操作方式，在生物反应器中实现了真菌和细菌对石油烃的协同降解。该方法操作简单，去除石油烃污染物能力强，可用于石油污染土壤的生物修复。

具体实施方式

本发明所述的具有石油烃降解能力的微生物可通过从石油污染的土壤中进行筛选或者从各国菌种保藏中心购买已知的石油烃降解菌株的方式得到。
下面的实例将对本发明提供的方法予以进一步的说明，但不限制本发明。
实施例1和实施例2中采用磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硝酸铵作为无机盐营养物质。
实施例1
本实施例中采用由有机玻璃制成的、容积为15升、带有搅拌及通气装置的间歇式生物泥浆反应器进行实验。
本实施例中采用的真菌为刺孢小克银汉菌1株，细菌为假单胞菌1株。
生物泥浆反应器中装有12升石油污染土壤的泥浆样品，水土比为3∶1。
将保存于LB固体平面培养基上的假单胞菌接种到LB液体培养基中，在30℃，200rpm下进行扩增培养1天，接种15ml菌液到生物泥浆反应器中；同时从孢子浓度为103个/ml的真菌马铃薯液体培养物中接种15ml孢子悬浮液到生物泥浆反应器中。向反应器中添加营养物质以保证C、N、P、K元素比例为90∶8∶1∶2。在25℃进行异位生物修复实验，通气气速为 0.002m/s。培养过程中周期性改变搅拌速度。具体为每2小时，将转速由25rpm改变为120rpm，或者由120rpm改变为25rpm。降解过程持续4天。降解过程中以细菌、真菌单独降解体系和灭菌泥浆体系作为对照。细菌培养转速为120rpm，真菌培养转速为25rpm，灭菌泥浆体系转速为120rpm。处理后石油烃降解率数据如表1所示。
表1实施例各体系的石油烃降解率
体系降解率(％) 灭菌泥浆体系细菌单独降解真菌单独降解细菌-真菌混合降解 4.21 18.90 25.54 60.10
如本领域技术人员所共知的，搅拌速度和切换周期与反应器大小、类型、搅拌桨类型和通气量等因素有关，在实际应用中，可根据本领域技术人员所共知的知识进行适当调整。
实施例2
本实施例与实施例1相比，不同之处在于生物泥浆反应器中装有12升石油污染土壤的泥浆样品，水土比为5∶1。采用的真菌为刺孢小克银汉菌1株和黄孢原毛平革菌1株，细菌为红球菌1株。
将保存于LB固体平面培养基上的红球菌接种到LB液体培养基中，在30℃，200rpm下进行扩增培养1天，接种120ml菌液到生物泥浆反应器中；同时从孢子浓度为106个/ml的刺孢小克银汉菌和黄孢原毛平革菌马铃薯液体培养物中分别接种120ml孢子悬浮液到生物泥浆反应器中。向反应器中添加营养物质以保证C、N、P、K元素比例为110∶10∶2∶4。在30℃进行异位生物修复实验，通气气速为0.008m/s。培养过程中周期性改变搅拌速度。具体为每8 小时，将转速由35rpm改变为140rpm，或者由140rpm改变为35rpm。降解过程持续5天。降解过程中以细菌、真菌单独降解体系和灭菌泥浆体系作为对照。细菌培养转速为140rpm，真菌培养转速为35rpm，灭菌泥浆体系转速为140rpm。处理后石油烃降解率数据如表2所示。
表2实施例各体系的石油烃降解率
体系降解率(％) 灭菌泥浆体系细菌单独降解真菌单独降解细菌-真菌混合降解 3.10 21.85 28.50 75.32
本发明已参照较优实施方案作了描述，熟悉上述详细描述的本领域的技术人员可以作出许多变动和替换，其均包含在本发明的范围和实质内容中。

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