专利名称：一种提高海水中石油污染去除效果的方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种提高海水中石油污染去除效果的方法。
背景技术：
随着我国经济的持续快速发展，对石油的依存度不断提高。而海运是我国石油进口的主要渠道，同时海上石油的开采等因素，致使海洋的石油污染越来越严重，海洋的环境保护正成为世界各国的关注焦点。
石油污染物的生物降解是指利用生物的代谢活动催化降解油类污染物，从而去除或消除环境石油污染的一个受控或自发进行的过程。生物法同物理、化学方法比较具有的极大优势，而且对人和环境造成的影响最小，能够使污染物最终分解为二氧化碳和水，不存在二次污染问题，修复过程迅速，费用低。目前，微生物法治理石油污染所具有的潜在优势得到了广泛认可，其应用前景十分看好(复旦学报，2010，6 1-2)。甲壳素是存在于自然界中唯一的一种带阳离子能被生物降解又分布极其广泛的高分子材料，是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源，被现代科学誉为继糖、蛋白、脂肪、维生素、矿物质之后第六生命要素(河北纺织，2008,4:1-2)。用甲壳素作为微生物载体， 不但其自身可被生物降解，而且它具有的较大比表面积能起到分散活性组分的作用，使活性菌能发挥其最佳活性。生物表面活性剂是具有高表面活性的生物大分子，由于其物理性质和化学结构与许多人工合成的表面活性剂相似，并且对海洋等生态系统无毒性，因而在石油污染的水环境生物修复方面具有极大的应用潜力。本发明专利采用甲壳素作为载体，负载高产生物表面活性剂菌和高效石油降解菌，使菌粉更好地漂浮于海面上，与海水表面的污染石油紧密接触，提高了石油的去除率。 菌粉的生产过程安全，使用方法简单，而且对环境无二次污染。
发明内容
针对越来越严重的海洋石油污染，以及化学方法对水环境和水生生物造成近乎毁灭性的破坏等问题，本发明的目的是提供一种操作安全、方便、低耗、对水环境无二次污染的提高海水中石油污染去除效果的方法。本发明提供的去除海洋石油污染的方法，首先是制取一种可以用于治理海水中石油污染的微生物菌剂(菌粉)，然后将该微生物菌剂飘洒于海洋石油污染区域。本发明所述的微生物菌剂，是以甲壳素为载体，负载高产生物表面活性剂菌 (.Staphylococcus)(记为Xl)和高效石油降解菌UaciB^s)(记为X2)混合菌群，经培养、 冷冻干燥后制成，为粉剂。该微生物菌剂分类命名为葡萄球菌，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2011年11月23日，保藏中心登记入册编号CGMCC No. M88。所述微生物菌剂(菌粉)的制备方法如下(1)生物表面活性剂菌(Sia/^j^ococcm)、石油降解菌(feciBm)的培养、筛选把聚合纤维完全浸入到活性污泥中，曝气挂膜24h 36h，然后将聚合纤维放入滴滤
池中，向滴滤池中的微生物提供营养液，过量石油烃作为碳源，表面活性剂采用吐温80。在室温20°C 22°C条件下，连续培养14d 16d，在聚合纤维上形成了生物膜。然后对生物膜上富集的石油烃降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到生物表面活性剂菌 (Sia/^j^ococciAs)、石油降解菌(feci/^As)。两个菌株的保藏号分别为CGMCC NO. ######, CGMCC NO. ######,保藏日期为2011年11月22日。其中，所述微生物为活性污泥中的细菌、原生动物、后生动物等微生物；所述营养液为微生物生长所需的营养物质，具体如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。所谓过量石油烃，是对微生物本身能吸收的量而言的；
(2)载体甲壳素的制取
虾壳在烘箱(如90-100 C)中烘干，用NaOH溶液浸泡、洗涤、烘干、称重，再用饱和 EDTA溶液浸泡、洗涤、烘干、称重；重复上述过程后，即得到甲壳素，为白色片状，外表面为网状结构，内表面为蜂窝状结构，将其研磨成粉末或切割为小片，作为菌株的载体；
(3)微生物菌剂的制备
将步骤(1)得到的表面活性剂菌液、石油降解菌液放入锥形瓶中，在摇床中进行混合培养4 55h，加入步骤(2)得到的载体甲壳素，以及甘露醇，继续培养20h 30h，混合菌液经冷冻、干燥后得到菌粉。其中，菌液甲壳素甘露醇(按质量比)=90 100 1 :2 5。本发明提出的微生物菌剂可治理海水中的石油污染。实验中，模拟石油污染的海水，初始总石油烃浓度不大于1700mg/L，盐度不大于5% ；治理3天，总石油烃的降解率为 95%以上。海水中的总石油烃浓度低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》(GB4914-85 )中的一级标准。实际使用时，一般是直接将本发明的微生物菌剂飘洒于海洋石油污染区域即可。本产品通过废弃物(虾壳)的利用，以及实验室培养的混合菌群，使油污的处理成本大幅降低；采用甲壳素作为载体，使微生物更好地漂浮于海面上，与海水表面的污染石油紧密接触，提高了石油的去除率；菌粉的生产过程安全，使用方法简单，对环境无二次污染。本发明的有益效果是
(1)载体甲壳素取自废弃物虾壳，高产生物表面活性剂菌Xl和高效石油降解菌X2均为实验室培养、筛选的菌株，从而使油污的处理成本大幅降低。(2)甲壳素具有较大的比表面积，能起到分散活性组分的作用，使菌株发挥至最佳活性。(3)高产生物表面活性剂菌的加入，大大提高了石油降解菌对海水中污染石油的降解率。(4)菌粉中甲壳素和菌株的配比以及菌粉投加量可根据实际海水环境和石油污染情况进行及时调整。
具体实施方式
实施例1
在本实施例中，将高产生物表面活性剂菌株和高效石油降解菌株分别接入液体培养基，进行发酵活化。分别取高产生物表面活性剂菌发酵液和高效石油降解菌发酵液ImL接入90mL液体培养基中，在摇床中进行混合培养48h。然后加入从虾壳中提取的载体甲壳素 Ig和甘露醇2g，继续培养Mh。混合菌液经冷冻3d、干燥3d后，制成菌粉2. 0g。实施例2:
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 55g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1700mg/L，海水盐度3%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为Id。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率约为50%，海水中的剩余总石油烃浓度为845mg/L，远远高于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。实施例3
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 55g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1700mg/L，海水盐度3%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为2d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率约为88%，海水中的剩余总石油烃浓度为200mg/L，高于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。实施例4:
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 55g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1700mg/L，海水盐度3%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率高于95%，海水中的剩余总石油烃浓度为28. %ig/L，低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的一级标准。实施例5
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 55g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1700mg/L，海水盐度5%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率高于95%，海水中的剩余总石油烃浓度为46. 5mg/L，低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。实施例6
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 55g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液20mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1700mg/L，海水盐度4%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率高于95%，海水中剩余的总石油烃浓度为35mg/L，低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。实施例7
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 45g，高产生物表面活性剂菌液10mL，高效石油降解菌液30mL，制成菌粉0. 9g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1000mg/L，海水盐度3%。将0. 9g菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率高于95%，海水中剩余的总石油烃浓度为15mg/L，低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的一级标准。实施例8
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 65g，高产生物表面活性剂菌液30mL，高效石油降解菌液10mL，制成菌粉1. lg。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1000mg/L，海水盐度3%。将1. Ig菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率约为95%，海水中剩余的总石油烃浓度为49. 5mg/L，略低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。实施例9
在本实施例中，从虾壳中提取的甲壳素0. 65g，高产生物表面活性剂菌液20mL，高效石油降解菌液5mL，制成菌粉1. 0g。模拟石油污染海水lOOmL，石油初始浓度1000mg/L，海水盐度3%。将1. Og菌粉洒入装有IOOmL模拟石油污染海水的锥形瓶中，然后把锥形瓶放入摇床中，摇床的温度控制在25°C，菌粉处理石油污染海水的时间为3d。小试试验结果模拟海水中总石油烃的降解率约为90%，海水中剩余的总石油烃浓度为100mg/L，高于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的二级标准。
权利要求
1.一种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种用于治理海水中石油污染的微生物菌剂，然后将该微生物菌剂飘洒于海洋石油污染区域；其中所述的微生物菌剂为，以甲壳素为载体，负载高产生物表面活性剂菌(Ste/7如和高效石油降解菌(Macillus )混合菌群，经培养、冷冻干燥后制成的菌粉。
2.根据权利要求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剂的制备方法如下(1)生物表面活性剂菌(Sia/^j^ococcm)、石油降解菌(feciBm)的培养、筛选把聚合纤维完全浸入到活性污泥中，曝气挂膜24h 36h ；然后将聚合纤维放入滴滤池中，向滴滤池中的微生物提供营养液，过量石油烃作为碳源，表面活性剂采用吐温80，在室温20°C 22°C条件下，连续培养14d 16d，在聚合纤维上形成了生物膜；然后对生物膜上富集的石油烃降解菌和产生物表面活性剂菌进行分离、筛选，得到高产生物表面活性剂菌和高效石油降解菌；(2)载体甲壳素的制取虾壳在烘箱中烘干，用NaOH溶液浸泡、洗涤、烘干、称重，再用饱和EDTA溶液浸泡、洗涤、烘干、称重；重复上述过程后，即得到甲壳素，为白色片状，外表面为网状结构，内表面为蜂窝状结构，将其研磨成粉末或切割为小片，作为菌株的载体；(3)微生物菌剂的制备将步骤(1)得到的表面活性剂菌液、石油降解菌液放入锥形瓶中，在摇床中进行混合培养45h 55h，加入步骤(2)得到的载体甲壳素，以及甘露醇，继续培养20h 30h，混合菌液经冷冻、干燥后得到菌粉；其中，各种成分按质量比计，菌液甲壳素甘露醇=90 100 1 2 5。
3.根据权利要求2所述的提高海水中石油污染去除效果的方法，其特征在于营养液组分为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
本发明属于环保技术领域，具体为一种提高海水中石油污染去除效果的方法。本发明将甲壳素作载体，生物滴滤池中培养、筛选出来的高产生物表面活性剂菌与高效石油降解菌，进行混合培养，冷冻干燥后制成微生物菌剂(菌粉)。采用该菌粉处理模拟石油污染海水，3天后，初始浓度为1700mg/L、盐度为3%、模拟海水中总石油烃的去除率达到95%以上，海水中的总石油烃浓度低于《海洋石油开发工业含油污水排放标准》中的一级标准。本发明采用甲壳素作为载体，使微生物更好地漂浮于海面上，与海水表面的污染石油紧密接触，提高了石油的去除率；而且使油污的处理成本大幅降低；菌粉的生产过程安全，使用方法简单，对环境无二次污染。
文档编号C12R1/07GK102432111SQ201110377390
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者余焱, 张志坚, 李洪静, 董文博, 蒋晓璇 申请人:复旦大学