石油污染场地生物修复菌剂开发与工程方案初步设计

论文总字数：36791字

摘 要

石油是现代社会最主要的能源之一。在石油的勘探、开采、储运和使用过程中发生的泄漏事故，会造成严重的环境危害。微生物修复因其安全、经济、无二次污染等优势是石油污染场地修复的热门技术。但目前稠油污染土壤的生物修复效果并不理想，故本课题拟使用稠油为基质开发高效石油降解菌剂。

本文通过采集山东胜利油田的油泥土壤，分别以重质和轻质原油为基质，对油泥中的石油降解菌进行了富集、分离、纯化，共分离获得22株可以原油为唯一碳源的好氧代谢菌株，其中13株有明显的石油降解能力，4株在7d内的原油降解率超过10%。通过排油圈法检出所分离的菌株没有分泌表面活性剂的能力。对其中4株菌株进行形态学观察和分子生物学鉴定，结果表明种属分别为Ochrobactrum anthropi, Ochrobactrum rhizosphaerae，Chryseobacterium taeanense，Pseudomonas veronii。通过摇床试验对温度、pH值、盐含量、填料等石油降解菌生化反应的影响因素进行反应条件优化，确定了一株Ochrobactrum anthropi的最佳降油条件：温度30℃，pH = 7.5，培养时间24d，氯化钠含量2.5%。

根据已有试验结果对3万立方的石油烃污染土壤进行异位修复方案设计，以生物堆异位修复为核心工艺，考虑了通风、渗滤液和尾气收集和处理，设计通风量0.47m³/s、营养液投加量为3.15m³/m³土壤，处理渗滤液20m³/d，并绘制了生物堆场地修复工艺流程图、场地平面图、生物堆场地结构图、活性炭吸附装置图、地下污水间图。

关键词：石油，生物修复，降解菌，异位修复

Abstract

Oil is one of the most necessary energy in contemporary society. Leakage accidents in the exploration, exploitation, storage, transportation, and use of petroleum can cause serious environmental hazards. Microorganism repair is a popular technology for the repair of petroleum hydrocarbon contaminated sites due to its high efficiency, economy, and no secondary pollution. However, the bioremediation effect of heavy oil-contaminated soils is not good at present. Therefore, this study intends to use heavy oil as a matrix to develop high-efficiency petroleum degradation agents.

In this study, the oil sludge soil of Shandong Shengli Oilfield was collected, and the oil-degrading bacteria in the sludge were enriched, separated and purified by using heavy and light crude oil as substrates. 22 strains of crude oil that could be used as the sole carbon source were isolated. Among the strains, 13 strains had obvious petroleum degradation ability, and the degradation rate of crude oil in 4 strains within 7 days exceeded 10%. The ability of the isolated strain to secrete no surfactant was detected by the method. The morphological observation and molecular biological identification of the 4 strains showed that the species were Ochrobactrum anthropi, Ochrobactrum rhizosphaerae, Chryseobacterium taeanense, and Pseudomonas veronii. The conditions were optimized by shaker test to determine the factors that influence the biochemical reaction of degradation such as temperature, pH, salt content, so as to determine the optimal reaction conditions for the strain of 30°C, sodium chloride content 2.5%, pH = 7.5, incubation time 24d.

According to the existing test results, 30,000 cubic meters of petroleum-contaminated soils were subjected to ectopic repair scheme design, and the biopile reaction was the core process. Ventilation, leachate and tail gas collection and treatment were also considered. The designed ventilation volume was 0.47m³/ s, the nutrient solution dosage was 3.15m³/m³ soil, the leachate treatment was 20m³/d. The flow chart of the restoration process, the drawing of the site plan, the biopile site structure, and the activated carbon adsorption device and underground sewage treatment were plotted.

KEY WORDS: petroleum, bioremediation, degrading strain, ectopic repair

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 6

1.1 石油及石油污染 6

1.1.1 石油的组成 6

1.1.2 土壤石油污染的危害 6

1.2 土壤石油污染的治理方法 6

1.2.1 物理法和化学法 6

1.2.2 生物法 6

1.3 石油烃降解微生物的降解机理 7

1.4 石油烃降解微生物研究的存在问题和发展趋势 7

1.4.1 石油烃降解微生物研究存在的问题 7

1.4.2 石油烃降解微生物研究的发展趋势 8

1.5 研究目的、意义与内容 8

1.5.1 研究目的和意义 8

1.5.2 研究内容 8

第二章 实验材料和方法 10

2.1 样品来源 10

2.2 实验材料和设备 10

2.2.1 实验材料与仪器 10

2.2.2 实验设备 10

2.2.3 实验培养基配方 11

2.3 实验测试方法 11

2.3.1 原油族组分分析 11

2.3.2 石油降解率的测定 12

2.3.3 微生物产表面活性剂能力的测定 12

第三章 石油降解菌的筛选、鉴定和培养条件优化 13

3.1 实验方法 13

3.1.1 培养基的配置 13

3.1.2 原油的族组分分析 13

3.1.3 石油降解菌的驯化 13

3.1.4 石油降解菌的筛选 13

3.1.5 菌株石油降解率的测定 14

3.1.6 石油降解菌产生物表面活性剂的测定 14

3.1.7 石油降解菌的鉴定 14

3.2 结果与讨论 14

3.2.1 原油的族组分分析 14

3.2.2 石油降解菌的分离 15

3.2.3 菌株石油降解率的测定 15

3.2.4 菌株产表面活性剂的能力的测定 17

3.2.5 石油降解菌的鉴定 18

3.3 小结 20

第四章 石油降解菌的培养条件优化 21

4.1 实验方法 21

4.1.1 不同pH对菌株降解石油的影响 21

4.1.2 不同培养温度对菌株降解石油的影响 21

4.1.3 不同培养时间对菌株降解石油的影响 21

4.1.4 不同盐含量对菌株降解石油的影响 21

4.1.5 填料对菌株降解石油的影响 21

4.1.6 表面活性剂对菌株降解石油的影响 21

4.2 实验结果 22

4.2.1 不同pH对菌株H-2降解石油的影响 22

4.2.2 不同培养温度对菌株H-2降解石油的影响 22

4.2.3 不同培养时间对菌株H-2降解石油的影响 23

4.2.4 不同盐含量对菌株H-2降解石油的影响 23

4.2.5 填料对菌株H-2降解石油的影响 24

4.2.6 表面活性剂对菌株H-2降解石油的影响 24

4.3 小结 25

第五章 污染场地修复设计 26

5.1 设计方案概况 26

5.2 设计依据 26

5.2.1 法律法规 26

5.2.2 技术导则、标准及规范 26

5.3 方案设计 26

5.3.1方案比选 26

5.4 工艺流程 27

5.5 工艺设计 27

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