氧化耦合微生物降解修復(fù)稠油污染土壤的研究.pdf

1、伴隨石油資源的開發(fā)與利用,石油污染已經(jīng)成為制約石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素。石油污染土壤如果不及時(shí)處理,就會變成與土壤顆粒結(jié)合緊密、形成重組分含量較高的老化石油污染土壤。另外,我國的稠油資源極為豐富,在稠油的開發(fā)與加工過程中產(chǎn)生石油污染土壤其重組分含量也非常高,從而導(dǎo)致土壤的滲透性降低及修復(fù)難度的增大。為此,本研究針對克拉瑪依油區(qū)稠油污染土壤,采用Fenton氧化耦合微生物降解技術(shù)來清除土壤中的石油烴。
　　 首先研究了Fe

2、nton氧化對稠油污染土壤性質(zhì)的影響,分析了Fenton氧化作為預(yù)處理方法的可行性。結(jié)果表明,Fenton氧化預(yù)處理使污染十壤的理化性質(zhì)及微生物學(xué)特性發(fā)生了一定的改變,尤其是含水量與pH變化較為明顯,因此在進(jìn)行微生物修復(fù)前,要進(jìn)行桐應(yīng)的調(diào)整。另外在原始稠油污染土壤膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量相對較高的情況下,Fenton氧化預(yù)處理可使土壤中膠質(zhì)相對含量由34.14％下降到32.26%,瀝青質(zhì)相對含量由8.72%下降到8.19%,兩種組分的降解率都在

3、30%以上,并且氧化預(yù)處理后的膠質(zhì)與瀝青質(zhì)相對分子量變小,說明Fenton氧化對稠油中重組分有較好的去除效果。
　　 通過對Fenton氧化預(yù)處理稠油污染土壤單因素的影響研究及響應(yīng)面優(yōu)化法分析得出了初始pH(A)、H2O2(B)及Fe2+(C)投加量與土壤中石油烴氧化分解情況的關(guān)系,建立了稠油污染土壤中石油烴降解率與這些因素之間的關(guān)系模型:Y=31.63-3.86A-2.51B+3.00C-2.25AB+2.44AC+0.35B

4、C,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型是相對準(zhǔn)確的。Fentor試劑對多環(huán)芳烴模式物菲和芘的氧化降解研究的結(jié)果表明,適當(dāng)增加底物濃度可以提高其氧化降解效果,這也與稠油污染土壤中石油烴濃度對氧化效果的研究結(jié)論一致。
　　 對克拉瑪依采集的部分石油污染土壤進(jìn)行了篩選,得到了高效石油烴降解混合菌KL9-1,經(jīng)過多次分離純化后,獲得3株具有石油烴降解能力的優(yōu)勢單菌,其石油烴降解率都在30%以上。分類鑒定表明KL9-1-1為Pseudomonas pu

5、tida,KL9-1-2和KL9-1-3為Pseudomonas sp.。對混合菌KL9-1降解石油烴的影響因素研究結(jié)果表明,在接種量6.0%、石油烴初始濃度1.5%、初始pH7.5、搖床轉(zhuǎn)速120rpm及添加200mg·L-1 Tween80條件下進(jìn)行7d的降解,對稀油的降解率可以達(dá)到62.16%,稠油的降解率可以達(dá)到40.01%?；旌暇鶮L9-1對模式物正十六烷及甲苯的降解效果很好,正十六烷的最終降解率可以達(dá)到99.53%,甲苯降解

6、率達(dá)到96.07%。
　　 通過花盆實(shí)驗(yàn)對稠油污染土壤微生物修復(fù)的影響因素進(jìn)行了研究,單因素研究結(jié)果表明pH、接種量、土壤中N/P(w)、表面活性劑用量、翻耕頻率、澆水頻率和膨松劑種類等因素對修復(fù)有明顯的影響,結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果對pH(A)、接種量(B)、土壤中N/P(C)與表面活性劑用量(D)進(jìn)行了響應(yīng)曲面優(yōu)化分析,得出了石油烴的降解率與pH、接種量、土壤中NIP(w)、表面活性劑用量關(guān)系的預(yù)測模型:Y=43.95+0.77A

7、+4.26B+1.00C-0.70D-0.87AB+0.27AC-1.15AD-0.78BC+0.47BD+1.37CD-2.47A2+2.30B2+0.44C2-(6.500E-003)D2,重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該模型是相對準(zhǔn)確的。降解動(dòng)力學(xué)研究分析結(jié)果表明,土壤中石油烴降解過程符合一級動(dòng)力學(xué)反應(yīng),其擬合相關(guān)系數(shù)R2為0.9877,反應(yīng)速率常數(shù)為k為0.008928s-1,石油烴降解動(dòng)力學(xué)方程為St=56.62e-0.008928t。<

8、br>　　 結(jié)合Fenton氧化預(yù)處理及混合菌KL9-1的研究結(jié)果,對稠油污染土壤進(jìn)行了Fenton氧化耦合微生物降解的小試研究,結(jié)果表明該技術(shù)可以對稠油污染土壤中的石油烴有較高的去除效果,經(jīng)過70d的修復(fù)后的石油烴降解率可達(dá)77.21%。通過研究修復(fù)過程中的微生態(tài)變化可知,土壤中酶活、微生物的種類及數(shù)量隨著修復(fù)的進(jìn)行持續(xù)增加,通過四組分分離及色譜分析表明,在修復(fù)過程中微生物對石油烴中四個(gè)組分的利用能力依次為飽和分＞芳香分＞膠質(zhì)和瀝青