專利名稱：一種提高海水中石油污染去除效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高海水中石油污染去除效果的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對(duì)石油的依存度不斷提高。而海運(yùn)是我國(guó)石油進(jìn)口的主要渠道，同時(shí)海上石油的開(kāi)采等因素，致使海洋的石油污染越來(lái)越嚴(yán)重，海洋的環(huán)境保護(hù)正成為世界各國(guó)的關(guān)注焦點(diǎn)。
石油污染物的生物降解是指利用生物的代謝活動(dòng)催化降解油類污染物，從而去除或消除環(huán)境石油污染的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。生物法同物理、化學(xué)方法比較具有的極大優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)人和環(huán)境造成的影響最小，能夠使污染物最終分解為二氧化碳和水，不存在二次污染問(wèn)題，修復(fù)過(guò)程迅速，費(fèi)用低。目前，微生物法治理石油污染所具有的潛在優(yōu)勢(shì)得到了廣泛認(rèn)可，其應(yīng)用前景十分看好(復(fù)旦學(xué)報(bào)，2010，6 1-2)。甲殼素是存在于自然界中唯一的一種帶陽(yáng)離子能被生物降解又分布極其廣泛的高分子材料，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源，被現(xiàn)代科學(xué)譽(yù)為繼糖、蛋白、脂肪、維生素、礦物質(zhì)之后第六生命要素(河北紡織，2008,4:1-2)。用甲殼素作為微生物載體， 不但其自身可被生物降解，而且它具有的較大比表面積能起到分散活性組分的作用，使活性菌能發(fā)揮其最佳活性。生物表面活性劑是具有高表面活性的生物大分子，由于其物理性質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)與許多人工合成的表面活性劑相似，并且對(duì)海洋等生態(tài)系統(tǒng)無(wú)毒性，因而在石油污染的水環(huán)境生物修復(fù)方面具有極大的應(yīng)用潛力。本發(fā)明專利采用甲殼素作為載體，負(fù)載高產(chǎn)生物表面活性劑菌和高效石油降解菌，使菌粉更好地漂浮于海面上，與海水表面的污染石油緊密接觸，提高了石油的去除率。 菌粉的生產(chǎn)過(guò)程安全，使用方法簡(jiǎn)單，而且對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)越來(lái)越嚴(yán)重的海洋石油污染，以及化學(xué)方法對(duì)水環(huán)境和水生生物造成近乎毀滅性的破壞等問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種操作安全、方便、低耗、對(duì)水環(huán)境無(wú)二次污染的提高海水中石油污染去除效果的方法。本發(fā)明提供的去除海洋石油污染的方法，首先是制取一種可以用于治理海水中石油污染的微生物菌劑(菌粉)，然后將該微生物菌劑飄灑于海洋石油污染區(qū)域。本發(fā)明所述的微生物菌劑，是以甲殼素為載體，負(fù)載高產(chǎn)生物表面活性劑菌 (.Staphylococcus)(記為Xl)和高效石油降解菌UaciB^s)(記為X2)混合菌群，經(jīng)培養(yǎng)、 冷凍干燥后制成，為粉劑。該微生物菌劑分類命名為葡萄球菌，保藏單位為中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)，地址為北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，保藏日期為2011年11月23日，保藏中心登記入冊(cè)編號(hào)CGMCC No. M88。所述微生物菌劑(菌粉)的制備方法如下(1)生物表面活性劑菌(Sia/^j^ococcm)、石油降解菌(feciBm)的培養(yǎng)、篩選把聚合纖維完全浸入到活性污泥中，曝氣掛膜24h 36h，然后將聚合纖維放入滴濾
池中，向滴濾池中的微生物提供營(yíng)養(yǎng)液，過(guò)量石油烴作為碳源，表面活性劑采用吐溫80。在室溫20°C 22°C條件下，連續(xù)培養(yǎng)14d 16d，在聚合纖維上形成了生物膜。然后對(duì)生物膜上富集的石油烴降解菌和產(chǎn)生物表面活性劑菌進(jìn)行分離、篩選，得到生物表面活性劑菌 (Sia/^j^ococciAs)、石油降解菌(feci/^As)。兩個(gè)菌株的保藏號(hào)分別為CGMCC NO. ######, CGMCC NO. ######,保藏日期為2011年11月22日。其中，所述微生物為活性污泥中的細(xì)菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物；所述營(yíng)養(yǎng)液為微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具體如0.2 g/L MgSO4, 0. 02 g/L CaCl2, 1.0 g/L KH2PO4, 1.0 g/L (NH4)2HPO4, 1.0 g/L K2 (NO3) 2, 0. 05 g/L FeCl3, 20-50 g/L NaCl。所謂過(guò)量石油烴，是對(duì)微生物本身能吸收的量而言的；
(2)載體甲殼素的制取
蝦殼在烘箱(如90-100 C)中烘干，用NaOH溶液浸泡、洗滌、烘干、稱重，再用飽和 EDTA溶液浸泡、洗滌、烘干、稱重；重復(fù)上述過(guò)程后，即得到甲殼素，為白色片狀，外表面為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，將其研磨成粉末或切割為小片，作為菌株的載體；
(3)微生物菌劑的制備
將步驟(1)得到的表面活性劑菌液、石油降解菌液放入錐形瓶中，在搖床中進(jìn)行混合培養(yǎng)4 55h，加入步驟(2)得到的載體甲殼素，以及甘露醇，繼續(xù)培養(yǎng)20h 30h，混合菌液經(jīng)冷凍、干燥后得到菌粉。其中，菌液甲殼素甘露醇(按質(zhì)量比)=90 100 1 :2 5。本發(fā)明提出的微生物菌劑可治理海水中的石油污染。實(shí)驗(yàn)中，模擬石油污染的海水，初始總石油烴濃度不大于1700mg/L，鹽度不大于5% ；治理3天，總石油烴的降解率為 95%以上。海水中的總石油烴濃度低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4914-85 )中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際使用時(shí)，一般是直接將本發(fā)明的微生物菌劑飄灑于海洋石油污染區(qū)域即可。本產(chǎn)品通過(guò)廢棄物(蝦殼)的利用，以及實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的混合菌群，使油污的處理成本大幅降低；采用甲殼素作為載體，使微生物更好地漂浮于海面上，與海水表面的污染石油緊密接觸，提高了石油的去除率；菌粉的生產(chǎn)過(guò)程安全，使用方法簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。本發(fā)明的有益效果是
(1)載體甲殼素取自廢棄物蝦殼，高產(chǎn)生物表面活性劑菌Xl和高效石油降解菌X2均為實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)、篩選的菌株，從而使油污的處理成本大幅降低。(2)甲殼素具有較大的比表面積，能起到分散活性組分的作用，使菌株發(fā)揮至最佳活性。(3)高產(chǎn)生物表面活性劑菌的加入，大大提高了石油降解菌對(duì)海水中污染石油的降解率。(4)菌粉中甲殼素和菌株的配比以及菌粉投加量可根據(jù)實(shí)際海水環(huán)境和石油污染情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
在本實(shí)施例中，將高產(chǎn)生物表面活性劑菌株和高效石油降解菌株分別接入液體培養(yǎng)基，進(jìn)行發(fā)酵活化。分別取高產(chǎn)生物表面活性劑菌發(fā)酵液和高效石油降解菌發(fā)酵液ImL接入90mL液體培養(yǎng)基中，在搖床中進(jìn)行混合培養(yǎng)48h。然后加入從蝦殼中提取的載體甲殼素 Ig和甘露醇2g，繼續(xù)培養(yǎng)Mh?；旌暇航?jīng)冷凍3d、干燥3d后，制成菌粉2. 0g。實(shí)施例2:
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 55g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1700mg/L，海水鹽度3%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為Id。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率約為50%，海水中的剩余總石油烴濃度為845mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 55g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1700mg/L，海水鹽度3%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為2d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率約為88%，海水中的剩余總石油烴濃度為200mg/L，高于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4:
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 55g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1700mg/L，海水鹽度3%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率高于95%，海水中的剩余總石油烴濃度為28. %ig/L，低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例5
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 55g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1700mg/L，海水鹽度5%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率高于95%，海水中的剩余總石油烴濃度為46. 5mg/L，低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例6
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 55g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1700mg/L，海水鹽度4%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率高于95%，海水中剩余的總石油烴濃度為35mg/L，低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例7
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 45g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液10mL，高效石油降解菌液30mL，制成菌粉0. 9g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1000mg/L，海水鹽度3%。將0. 9g菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率高于95%，海水中剩余的總石油烴濃度為15mg/L，低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例8
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 65g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液30mL，高效石油降解菌液10mL，制成菌粉1. lg。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1000mg/L，海水鹽度3%。將1. Ig菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率約為95%，海水中剩余的總石油烴濃度為49. 5mg/L，略低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例9
在本實(shí)施例中，從蝦殼中提取的甲殼素0. 65g，高產(chǎn)生物表面活性劑菌液20mL，高效石油降解菌液5mL，制成菌粉1. 0g。模擬石油污染海水lOOmL，石油初始濃度1000mg/L，海水鹽度3%。將1. Og菌粉灑入裝有IOOmL模擬石油污染海水的錐形瓶中，然后把錐形瓶放入搖床中，搖床的溫度控制在25°C，菌粉處理石油污染海水的時(shí)間為3d。小試試驗(yàn)結(jié)果模擬海水中總石油烴的降解率約為90%，海水中剩余的總石油烴濃度為100mg/L，高于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種提高海水中石油污染去除效果的方法，其特征在于首先制取一種用于治理海水中石油污染的微生物菌劑，然后將該微生物菌劑飄灑于海洋石油污染區(qū)域；其中所述的微生物菌劑為，以甲殼素為載體，負(fù)載高產(chǎn)生物表面活性劑菌(Ste/7如和高效石油降解菌(Macillus )混合菌群，經(jīng)培養(yǎng)、冷凍干燥后制成的菌粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高海水中石油污染去除效果的方法，其特征在于所述微生物菌劑的制備方法如下(1)生物表面活性劑菌(Sia/^j^ococcm)、石油降解菌(feciBm)的培養(yǎng)、篩選把聚合纖維完全浸入到活性污泥中，曝氣掛膜24h 36h ；然后將聚合纖維放入滴濾池中，向滴濾池中的微生物提供營(yíng)養(yǎng)液，過(guò)量石油烴作為碳源，表面活性劑采用吐溫80，在室溫20°C 22°C條件下，連續(xù)培養(yǎng)14d 16d，在聚合纖維上形成了生物膜；然后對(duì)生物膜上富集的石油烴降解菌和產(chǎn)生物表面活性劑菌進(jìn)行分離、篩選，得到高產(chǎn)生物表面活性劑菌和高效石油降解菌；(2)載體甲殼素的制取蝦殼在烘箱中烘干，用NaOH溶液浸泡、洗滌、烘干、稱重，再用飽和EDTA溶液浸泡、洗滌、烘干、稱重；重復(fù)上述過(guò)程后，即得到甲殼素，為白色片狀，外表面為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，將其研磨成粉末或切割為小片，作為菌株的載體；(3)微生物菌劑的制備將步驟(1)得到的表面活性劑菌液、石油降解菌液放入錐形瓶中，在搖床中進(jìn)行混合培養(yǎng)45h 55h，加入步驟(2)得到的載體甲殼素，以及甘露醇，繼續(xù)培養(yǎng)20h 30h，混合菌液經(jīng)冷凍、干燥后得到菌粉；其中，各種成分按質(zhì)量比計(jì)，菌液甲殼素甘露醇=90 100 1 2 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高海水中石油污染去除效果的方法，其特征在于營(yíng)養(yǎng)液組分為0.2 g/L MgSO4, 0. 02 g/L CaCl2, 1.0 g/L KH2PO4, 1.0 g/L (NH4)2HPO4, 1.0 g/L K2 (NO3)2，0. 05 g/L FeCl3, 20-50 g/L NaCl。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高海水中石油污染去除效果的方法。本發(fā)明將甲殼素作載體，生物滴濾池中培養(yǎng)、篩選出來(lái)的高產(chǎn)生物表面活性劑菌與高效石油降解菌，進(jìn)行混合培養(yǎng)，冷凍干燥后制成微生物菌劑(菌粉)。采用該菌粉處理模擬石油污染海水，3天后，初始濃度為1700mg/L、鹽度為3%、模擬海水中總石油烴的去除率達(dá)到95%以上，海水中的總石油烴濃度低于《海洋石油開(kāi)發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明采用甲殼素作為載體，使微生物更好地漂浮于海面上，與海水表面的污染石油緊密接觸，提高了石油的去除率；而且使油污的處理成本大幅降低；菌粉的生產(chǎn)過(guò)程安全，使用方法簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。
文檔編號(hào)C12R1/07GK102432111SQ201110377390
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者余焱, 張志堅(jiān), 李洪靜, 董文博, 蔣曉璇 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)