化学氧化耦合微生物处理油泥土壤工艺研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yongxi
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随着现代化社会发展的不断推动,人类在灌溉、农药、化工和医疗等生产工作中产生了大量的垃圾污染物但却没对其没有合理处理或利用,大量的污染物未达到要求标准就随意排放,导致大量的废气、废渣等有机污染物排放到大气、地下水和土壤中,造成严重的破坏性环境污染,严重危害人类健康和生态安全,制约经济可持续发展。目前已经有大量的研究进行油泥土壤中污染物的修复,但仍有大量的处理方法需要在技术和成本方面的进行优化改进或者获得更高的降解率。本论文以人工培育的五种有机污染土壤为实验对象,首先研究了不同药剂处理石油烃的降解效率,确定以效果较好且对土壤环境友好的过硫酸钠为主体进行后续的实验。随后继续挑选合适的活化剂活化过硫酸钠,实验表明Fe2+和催化剂WS1联合活化过硫酸钠可以使石油烃降解率达到39.51%和51.83%,反应后T1和T2两种污染土中石油烃浓度降低至23935和7457mg/kg。同时发现磁铁矿由于其较好活化效率和环境友好性作为铁源参与后续“Fe+催化剂WS1+Na2S2O8”的化学氧化组合,并最终确定最好的反应条件为质量比Na2S2O8/Fe SO4/催化剂WS1=4/1/1,过硫酸钠的投加量占到土壤总质量的4%和3%,土壤含水率25%以及一次性投加所有药剂可以得到最好的降解效率,并确定降解土壤中六氯苯、萘和2,4-二氯苯酚的最适宜的药剂投加量为过硫酸钠占土壤总质量的1.6%、1.6%和2%。实验进而考察了外加菌剂和营养物质对土壤中微生物降解有机污染物的效果影响,初步发现投加菌剂和有机肥有较好的效果,当投加量为1.5g菌剂与10g有机肥3时,T1和T2土壤中石油烃的降解率分别可以达到43.63%和45.38%。此外实验还探讨了表面活性剂和柠檬酸对生物修复效果的影响,并进行复合实验最终确定效用最好的组合为菌剂加有机肥组合。在合适的反应条件中分别在19种菌剂中筛选降解石油烃的最适用的菌剂以及在10种菌剂中筛选降解六氯苯、萘和2,4-二氯苯酚的菌剂作为后续耦合实验的菌剂。同时观察加入有机肥和菌剂对土壤中细菌群落结构的改变以求进一步筛选有效的石油降解菌,发现添加菌剂和有机肥的土壤微生物丰富度和均匀度均有所降低。在门水平,菌剂B1和B2中的优势菌门为分别为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)。除了S1土壤中优势菌门为放线菌门(Actinobacteria)外,未污染的原始土壤S0、添加有机肥的石油污染土壤S3和添加菌剂2和有机肥的S2土壤中优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)。在属水平,菌剂B1和B2中的优势菌为芽孢杆菌(Bacillus)和甲基杆菌(Methylobacterium),S0中优势菌为苯基杆菌(Phenylobacterium)、S1土壤中为迪茨氏菌(Dietzia),S2和S3土壤中优势菌均为假单胞菌(Pseudomonas)。考虑到化学实验药剂投加量较大以及生物实验反应时间较长,最后进行耦合实验观察能否提高有机污染物的降解率或优化实验条件,化学后耦合生物修复使T1和T2土壤中的石油烃浓度降低至8994和2198mg/kg,生物后耦合化学使T1和T2土壤中的石油烃浓度降低至10410和3023mg/kg。耦合实验均能有效提高油泥土壤中难降解有机污染物的降解率且节省化学药剂的投加,既能进一步降低土壤中污染物的残留又能较少对土壤环境的扰动。
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