專利名稱：一種用于油類污染水體原位修復(fù)的漂浮型包埋菌劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于油類污染水體原位修復(fù)的漂浮型包埋菌劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油開(kāi)采業(yè)的發(fā)展以及航運(yùn)業(yè)的繁榮，每年越來(lái)越多的石油烴進(jìn)入水體，突發(fā)性溢油事故的頻發(fā)更是使得石油污染成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。石油污染物能夠在水體表面迅速擴(kuò)散并形成一層油膜阻礙水體與空氣之間的氧傳質(zhì)，使得水體的溶解氧下降，產(chǎn)生惡臭，造成水質(zhì)惡化，水生生物的死亡。石油烴中的多環(huán)芳烴化合物具有強(qiáng)烈的致畸、致癌效 應(yīng)，可通過(guò)食物鏈從水生生物進(jìn)入人體，最終影響人類健康，對(duì)此類污染的控制與治理已引起人們的廣泛關(guān)注。目前石油污染水體的修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)以及組合修復(fù)技術(shù)。物理修復(fù)的方法采用人工或機(jī)械的手段對(duì)浮油進(jìn)行圍欄和吸附，但成本高、除油不徹底、操作要求高成為了該技術(shù)的主要缺點(diǎn)；化學(xué)修復(fù)方法則是通過(guò)投加化學(xué)藥劑或者燃燒法處理表面油污，這種方法易產(chǎn)生二次污染且具有一定的危險(xiǎn)性；20世紀(jì)80年代Exxon Vadez油輪溢油事故的生物修復(fù)項(xiàng)目，在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)了溢油污染，開(kāi)創(chuàng)了微生物修復(fù)技術(shù)在水體石油污染治理中的先河。該方法不需要大型設(shè)備，具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效、無(wú)二次污染且操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。雖然微生物修復(fù)技術(shù)取得了一系列的成果，但其應(yīng)用還面臨著一些問(wèn)題首先，石油降解微生物被分離得到，但其在使用中受生存環(huán)境和土著菌株間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系等因素的影響，很難在新的環(huán)境條件下生存和應(yīng)用；其次從微生物攝取石油烴的模式看，微生物降解高碳烴(C ^ 12)是通過(guò)細(xì)胞直接接觸進(jìn)行的，但由于石油降解菌自身比重問(wèn)題，其在投加入水中后多呈沉降狀態(tài)，妨礙了其與高碳烴浮油的有效接觸。因此，為了解決這些問(wèn)題，有待加強(qiáng)生物修復(fù)技術(shù)與其它修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合使用。中國(guó)發(fā)明專利“一種用于石油污染水體原位修復(fù)的生物膨脹石墨制備方法”(專利號(hào)為201010299071. 8)，公開(kāi)了一種以膨脹石墨為載體，采用吸附固定法，將篩選的高效石油降解混合菌進(jìn)行固定，制備生物膨脹石墨，使用時(shí)，將生物膨脹石墨噴灑于受石油污染的水面上，通過(guò)生物膨脹石墨對(duì)浮油污染物的高效吸附降解作用，實(shí)現(xiàn)污染水體的凈化。實(shí)際應(yīng)用表明，由于膨脹石墨材料的強(qiáng)度較差，容易導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)坍塌，從而影響生物膨脹石墨的實(shí)際應(yīng)用性能。近年來(lái)，隨著微生物固定化技術(shù)的發(fā)展，研究開(kāi)發(fā)新型固定化石油菌劑，有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升該技術(shù)對(duì)油類污染水體原位修復(fù)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有生物修復(fù)技術(shù)存在的不足，提供一種用于油類污染水體原位修復(fù)的漂浮型包埋菌劑的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用海藻酸鈉-氯化鈣固定法對(duì)石油降解菌進(jìn)行包埋，以比重較輕的膨脹石墨為無(wú)機(jī)添加劑實(shí)現(xiàn)包埋菌劑的漂浮，即將f5mL的菌液和O. Γ0. 5g的膨脹石墨加入到含f 3%的2(T50mL海藻酸鈉溶膠中，攪拌混合均勻，用滴管滴加至含廣5%的氯化鈣溶液中，在4°C條件下交聯(lián)8-12小時(shí)，之后用O. 9%的NaCl溶液清洗、保存，得到固定有石油降解菌的漂浮型包埋菌劑。使用時(shí)，將菌劑直接投加到受石油污染水面上，即可通過(guò)包埋菌劑的吸附降解作用，實(shí)現(xiàn)污染水體的凈化。本發(fā)明中，所述的石油降解菌種液為迪茨氏菌iDietzia sp.)、寡養(yǎng)單胞菌(51 tenotrophomonas sp.)、缺陷短波單胞 kBi'evundimorms diininuta\ 假單胞菌iPseudomonas sp.)、芽抱桿菌 CfeciBw1S sp.)和鹽單胞菌(/fe/offlmas Fe/wsia )按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為O. 5^1. 5:0. 5^1. 5:0. 5^1. 5:Γ3: Γ3: 2^4,在含石油濃度為1000mg/L的培養(yǎng)基中恒溫培養(yǎng)Γ7天得到混合菌種液。所述石油可根據(jù)處理對(duì)象需要選原油、柴油、機(jī)油及其他不同石油成分。
本發(fā)明中，所述的海藻酸鈉溶液是將海藻酸鈉在6(T90°C條件下溶解，攪拌成均勻的膠狀之后冷卻至室溫。本發(fā)明中，所述的膨脹石墨為市售80 200目的可膨脹石墨于60(Tl00(rC的條件
下高溫膨化制得。原理以膨脹石墨為無(wú)機(jī)添加劑，采用海藻酸鈣包埋固定法，將篩選的高效石油降解菌進(jìn)行包埋固定，制備漂浮型包埋菌劑。使用時(shí)，將包埋菌劑投加于受石油污染的水面上，通過(guò)膨脹石墨的吸附以及石油降解菌的降解作用，實(shí)現(xiàn)水體的凈化。與已有的石油污染處理技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明采用膨脹石墨與海藻酸鈣混合包埋固定法，機(jī)械強(qiáng)度和漂浮性好，生物密度高，有效避免了包埋微生物受水體環(huán)境以及土著菌株競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)的影響，大大提高了其對(duì)油類污染水體的凈化能力。2.本發(fā)明選擇的石油降解菌的細(xì)胞表面具有一定的疏水性，有利于疏水的膨脹石墨上附著生長(zhǎng)，并促進(jìn)微生物對(duì)石油的粘附，提高了對(duì)石油烴疏水性化合物的生物降解能力。3.該方法可以使用方便，使用時(shí)可直接投加于石油污染水體的水面上，包埋菌劑可長(zhǎng)期漂浮在油-水界面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)水面浮油的高效吸附降解去除，從而實(shí)現(xiàn)石油污染水體的原位修復(fù)，并有效避免其微生物的流失，且便于回收和重復(fù)利用，不存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I
(I)石油降解菌菌液的制備
將菌種迪茨氏菌、寡養(yǎng)單胞菌、缺陷短波單胞菌、假單胞菌、芽孢桿菌sp.)、鹽單胞菌(上述菌種均可通過(guò)市購(gòu)得到)按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為O. 5:1:1:1. 5:1. 5: 2，取2g接種在50mL的含原油濃度為1000mg/L無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，于30°C、120 r/min恒溫培養(yǎng)箱中震蕩培養(yǎng)5天，待用。
所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基為NaCl O. 5%, (NH4)2SO4 O. 1%, MgSO4 O. 01%, NaNO3 O. 2%,KH2PO4 O. 4%，K2HPO4 · 3H20 I. 0%，其余為蒸餾水，pH 7. 2。滅菌條件為O. IMpa濕熱滅菌30mino(2)漂浮型包埋菌劑的制備
在燒杯分別加入O. 2g海藻酸鈉和IOmL的水，于60°C水浴鍋中加熱、攪拌至海藻酸鈉溶解均勻，取出冷卻至室溫。分別加入ImL上述石油降解菌的菌液以及9mL水混合均勻，此時(shí)海藻酸鈉的濃度為1%。稱取O. Ig的膨脹石墨加入燒杯中攪拌混合均勻，然后滴加0&(12溶液中至1%濃度，滴加完畢后放入冰箱4°C下交聯(lián)8小時(shí)，用O. 9%的NaCl溶液清洗3次后，浸泡于O. 9%的NaCl溶液中4°C下保存待用。所述的膨脹石墨為市售80目的可膨脹石墨于700°C條件下高溫膨化制得。(3)柴油污染的凈化效果
在盛有500mL自來(lái)水的IL的燒杯中，加入O. 5g柴油，使柴油濃度為1000mg/L，投加O. 2g上述制備的包埋菌劑，于25°C、150r/min的條件下震蕩，經(jīng)過(guò)3天處理，水中的柴油含量未檢出，說(shuō)明包埋菌劑對(duì)受柴油污染水體具有良好的凈化效果。實(shí)施例2
(I)石油降解菌菌液的制備
將迪茨氏菌、寡養(yǎng)單胞菌、缺陷短波單胞菌、假單胞菌、芽孢桿菌、鹽單胞菌按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為O. 5:0. 5:1:1. 5:2:2，取28接種在501^的含原油濃度為1000mg/L無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，于300C，120 r/min恒溫培養(yǎng)箱中震蕩培養(yǎng)5天，待用。所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基為NaCl 0. 5%, (NH4)2SO4 0. 1%, MgSO4 0. 01%, NaNO3 0. 2%,KH2PO4 0. 4%，K2HPO4 · 3H20 I. 0%，其余為蒸餾水，pH 7. 2。滅菌條件為0. IMpa濕熱滅菌30mino(2)漂浮型包埋菌劑的制備
在燒杯中加入0. 4g海藻酸鈉和IOmL的水，于80°C水浴鍋中加熱、攪拌至海藻酸鈉溶解均勻，取出冷卻至室溫。加入ImL上述石油降解菌的菌液以及9mL水混合均勻，此時(shí)海藻酸鈉的濃度為2%。稱取0. 2g膨脹石墨燒杯中攪拌混合均勻，然后滴加CaCl2溶液至2%濃度，滴加完畢后放入冰箱4°C下交聯(lián)10小時(shí)，用0. 9%的NaCl溶液清洗3次后，浸泡于0. 9%的NaCl溶液中4°C下保存待用。所述的膨脹石墨為市售100目的可膨脹石墨于800°C條件下高溫膨化制得。(3)原油污染的凈化效果
在盛有500mL自來(lái)水的IL的燒杯中，加入一定量原油，使原油濃度為800 mg/L，投加0. 2g上述制備的包埋菌劑,于25°C、150r/min的條件下震蕩,經(jīng)過(guò)4天處理,水中的原油含量未檢出，說(shuō)明包埋菌劑原油污染水體具有良好的凈化修復(fù)效果。
權(quán)利要求
1.一種用于油類污染水體原位修復(fù)的漂浮型包埋菌劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下 將I飛mL的菌液和O. Γ0. 5g的膨脹石墨加入到含1 3%的2(T50mL海藻酸鈉溶膠中，攪拌混合均勻，滴加至含1°/Γ5%的氯化鈣溶液中，在4°C條件下交聯(lián)8-12小時(shí)，用O. 9%的NaCl溶液清洗，得到固定有石油降解菌的漂浮型包埋菌劑；使用時(shí)，將包埋菌劑直接投加到受石油污染水面上，即可通過(guò)包埋菌劑的吸附降解作用，實(shí)現(xiàn)污染水體的凈化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮型包埋菌劑的制備方法，其特征在于所述海藻酸鈉溶膠是將海藻酸鈉在6(T90°C條件下溶解，攪拌成均勻的膠狀之后冷卻至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮型包埋菌劑制備方法，其特征在于所述膨脹石墨為80^200目的可膨脹石墨于60(Tl00(rC條件下高溫膨化制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮型包埋菌劑制備方法，其特征在于所述石油降解菌液為迪茨氏菌、寡養(yǎng)單胞菌、短波單胞菌、假單胞菌、芽孢桿菌和鹽單胞菌按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為O. 5^1.5:0. 5 I. 5:0. 5 I. 5:1 3:1 3:2 4的混合菌種液，在含石油濃度為1000mg/L的培養(yǎng)基中恒溫培養(yǎng)Γ7天得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漂浮型包埋菌劑制備方法，其特征在于所述石油為原油、柴油、機(jī)油或不同石油中任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油類污染水體原位修復(fù)的漂浮型包埋菌劑的制備方法，具體地說(shuō)是采用膨脹石墨—海藻酸鈉—氯化鈣對(duì)油類降解菌進(jìn)行固定，通過(guò)吸附降解實(shí)現(xiàn)石油污染水體凈化的技術(shù)。漂浮型包埋菌劑的制備方法為將石油降解菌液加入到含有膨脹石墨的海藻酸鈉溶膠中混合均勻，滴加至氯化鈣溶液中，于4℃條件下交聯(lián)過(guò)夜，得到固定有石油烴降解菌的漂浮型包埋菌劑。本發(fā)明制備的漂浮型包埋菌劑具有機(jī)械強(qiáng)度高、漂浮性和傳質(zhì)性能好、降解效率高等特點(diǎn)，使用時(shí)可直接投加到石油污染水體的水面上，包埋菌劑可長(zhǎng)期漂浮于油-水界面，保證了菌劑與石油的有效接觸，包埋技術(shù)提高了微生物濃度，使菌體免受使用水體環(huán)境的影響，有效提高了降解效率，且便于回收和重復(fù)利用，無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)C12N11/14GK102888392SQ20121038221
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者王學(xué)江, 趙建夫, 王鑫, 顏湘波, 卜云潔, 吳真, 楊連珍, 王偉, 周禮杰 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)