用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及其修复方法

技术领域

本发明属于石油污染治理与修复设备技术领域，涉及一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备，本发明还涉及上述微生物修复设备的修复方法。

背景技术

石油是一种非常复杂的多组分均质混合物，由其开发出来的各种产品被广泛应用于人类日常生活的各个领域。石油的主要成分有烷烃、环烷烃、芳香烃以及沥青和胶质等。随着石油开采量和使用量的飞速增加，大量的石油及其各种产品作为污染物进入土壤、空气和地下水，给生态环境和人类健康带来严重危害。

土壤石油污染的隐弊性大、潜伏期长、涉及面广、治理困难，其危害日益凸现，已成为当今社会不容忽视的环境问题。随着近年来经济的快速发展，我国石油开采及加工的年产量逐渐增加，不可避免地在开采、加工、运输及存储过程中发生油品泄漏，造成严重的环境污染，并且石油污染呈逐渐累积加重的态势，已经成为我国土壤资源破坏的主要形式之一，因此亟需研究开发出适合高效的油污土壤修复治理技术。

石油污染土壤修复治理方法可分为物理法、化学法和生物法三种，它们各有优缺点。其中，生物修复技术，尤其是微生物修复技术具备处理费用低、无二次污染和可原位处理的优点，被认为是针对油污土壤治理具有广阔应用前景的修复技术。微生物修复是指利用土著的或选择性培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物法作用范围广泛，既可以处理原油污染，也可以处理汽油、柴油等石油馏分的污染；既可以处理环烷烃和脂肪烃，也可以降解苯系物和多环芳香烃，还可以处理醚类、氯代烷烃、木馏油等。微生物修复技术的核心是具有高效的降解菌株，人们围绕不同环境条件下高效菌株的筛选、降解条件的优化开展了大量的研究工作，并且获得了显著的成果，进一步推动微生物修复技术的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种为石油降解微生物提供合适的降解环境，能稳定高效的去除油污土壤中的石油的用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及其修复方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，用于治理石油污染土壤的微生物修复设备，包括设备主箱体和焊接于设备主箱体底部的设备支撑架，所述设备主箱体内垂直设有搅拌装置，该搅拌装置位于设备主箱体的中央位置，所述的设备主箱体与搅拌装置之间设有物料导流筒，所述的导流筒通过导流筒支架与设备主箱体的内部固定连接，所述的设备主箱体的内壁固定有多根物料恒温水循环系统水管，所述的物料恒温水循环系统水管的出入口位于设备主箱体的顶壁上，所述的设备主箱体的顶部设有入料口，设备主箱体的底部设有出料口，所述的入料口和出料口分别与物料导流筒导通。

所述的搅拌装置包括搅拌轴，固定连接在搅拌轴上的搅拌旋转叶片，带动搅拌轴旋转的电机，所述的搅拌轴的上下两端分别通过轴承固定在设备主箱体的顶部和底部的中央位置上，所述的电机与搅拌轴的下端通过联轴器连接。

所述入料口呈倒梯形，所述入料口的上部设置有上口，所述入料口的下部设置有下口；

所述出料口为长条形铁槽，所述出料口上有横插式插板。

所述设备主箱体为竖直设置的中空不锈钢圆柱体，且所述设备主箱体底部呈倒梯形。

所述物料恒温水循环系统水管为不锈钢钢管；所述物料恒温水循环系统水管呈盘绕折叠状焊接于所述设备主箱体的内壁上；所述物料恒温水循环系统水管的出入口上设置有阀门。

所述物料导流筒为由不锈钢制成的圆柱形筒体，所述物料导流筒的上端和下端分别设置有上口、下口；

所述物料导流筒的上口距离设备主箱体顶部300mm，所述物料导流筒的底部与所述设备主箱体底部呈倒梯形的斜面处平齐。

所述设备支撑架由4根均匀焊接在设备主箱体底部的不锈钢钢管组成。

用于治理石油污染土壤的微生物修复设备的修复方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，检查微生物修复设备运行状态，确定运行状态正常后进入下一步骤：

开启电机空转50s～70s，确定电机运转平稳；

开启恒温水循环系统，观察物料恒温水循环系统水管内热水流动稳定、无漏水情况、阀门密封、出料口的挡板关闭严实；

各项检查没有问题后，进入下一步骤；

步骤2、采集石油污染的油污土壤并测定含油率，另取未污染的土壤，将采集的油污土壤与未污染土壤按比例混合均匀，得到含油率为8%～12%的待处理油污土壤；

步骤3，把经步骤2得到的待处理油污土壤倒入经步骤1检查后的正常运行的微生物修复设备中，待处理油污土壤的装入量为距离导流筒上缘90mm～110mm；

步骤4、经步骤3装好待处理油污土壤后，启动电机，搅拌装置开始工作，使待处理油污土壤在设备主箱体中运动起来，进行均质处理；

向经均质处理处理后的待处理油污土壤中加入微生物菌剂，微生物菌剂添加标准为：使每克油污土壤中菌体数量达到10⁷个；

添加预先配制好的营养液，营养液的添加量为8L～10L；

添加适量的水，保持待处理油污土壤的含水率为45%～50%；

判断是否开启物料恒温水循环系统：

若物料温度低于15℃，开启物料恒温系统，让热水在物料恒温水循环系统水管内流动，热水温度控制在45℃～60℃；

若物料温度超过20℃，则关闭物料恒温系统，停止加热补温；

步骤5，每隔2天～3天检测一次待处理油污土壤中石油污染物的含量，处理过程持续55天～65天；

步骤6，经步骤1～步骤5，修复过程结束，抽出出料口处的插板，同时打开电机，电机不断搅拌作为配合，修复后的土壤全部由出料口排出，完成修复。

所述步骤4中的营养液由氯化铵溶液和磷酸二氢钾溶液按照1:1的比例混合而成，其中氯化铵溶液的质量百分比浓度为2%～4%，磷酸二氢钾溶液的质量百分比浓度为1%～2%。

本发明采用上述目的，具有以下优点：（1）本发明的微生物修复设备解决了现有微生物技术及相关设备在进行油污土壤修复时存在的处理周期长、受外界环境影响大、人工成本高、受季节和天气影响明显及去除效果不佳等问题。

（2）采用本发明的微生物修复设备，能在较低的环境温度下和旱季或者雨季不受影响的正常修复油污土壤，并能缩短修复时间，提高修复效率，减少微生物菌剂和营养元素的使用量。

（3）本发明的微生物修复设备适合各类油污土壤的快速高效原位修复。

附图说明

图1是用于治理石油污染土壤的微生物修复设备结构示意图；

图2是本发明的微生物修复设备中俯视下物料恒温水循环系统水管分布图；

图3是本发明的微生物修复设备的入料口结构示意图。

图中，1.入料口，2.出入口，3.搅拌轴，4.物料恒温水循环系统水管，5.物料导流筒，6.设备主箱体，7.搅拌螺旋叶片，8.导流筒支架，9.物料运动方向，10.出料口，11.电机，12.不锈钢钢管。

具体实施方式

下面实施例进一步对用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及其修复方法  进行详细的说明。

实施例1

如图1所示的用于治理石油污染土壤的微生物修复设备，包括设备主箱体6和焊接于设备主箱体6底部的设备支撑架，所述设备主箱体6内垂直设有搅拌装置，该搅拌装置位于设备主箱体6的中央位置，搅拌装置的上端与设备主箱体6顶壁连接，搅拌装置的下端与设备主箱体6底部连接，所述的设备主箱体6与搅拌装置之间设有物料导流筒5，如图2所述的导流筒5通过导流筒支架8与设备主箱体6的内部固定连接，所述的设备主箱体6的内壁固定有多根物料恒温水循环系统水管4，所述的物料恒温水循环系统水管4的出入口2位于设备主箱体6的顶壁上，所述的设备主箱体6的顶部设有入料口6，设备主箱体6的底部设有出料口10，所述的入料口1和出料口10分别与物料导流筒5导通；工作的过程中，从入料口1总往物料导流筒5中添加石油污染的油污土壤和未污染的土壤等物料，搅拌装置开始工作，使待处理油污土壤在设备主箱体6中运动起来，进行均质处理，起到均质化效果，物料恒温水循环系统水管4中通入温水，为物料导流筒5中的物料提供一个利于微生物生长的环境，修复完成后，修复后的土壤全部由出料口10排出。

实施例2

所述的搅拌装置包括搅拌轴3，固定连接在搅拌轴3上的搅拌旋转叶片7，带动搅拌轴3旋转的电机11，所述的搅拌轴3的上下两端分别通过轴承固定在设备主箱体6的顶部和底部的中央位置上，所述的电机11与搅拌轴3）下端通过联轴器连接；其中，搅拌螺旋叶片7分布为顺时针，直径为645mm；在开启搅拌装置时，电机11带动搅拌轴3高速运动，搅拌轴3上固定的搅拌旋转叶片7对物料导流桶5中的物料进行搅拌，使物料导流桶5中的物料均匀。

实施例3

如图3所示的入料口1呈倒梯形，入料口1的上部设置有上口，入料口1的下部设置有下口；入料口1的上口尺寸为：400mm×400mm，入料口1的下口尺寸为：200mm×200mm；入料口1的高度为270mm。

出料口10为长条形铁槽，长300mm，宽200mm；出料口10上配套的设置有横插式插板，用于封闭出料口10，需要出料时，只需抽出插板。入料口1采用倒梯形状，方便物料填充，也不会在填充物料的过程中使物料遗漏或洒到设备外；出料口10采用长条形铁槽，方便修复后的物料能够快速的从设备中排出，同时出料口10上设有用于封闭出料口10的横插式插板，该横插式插板在设备工作的时候，插入到出料口10底部，防止在工作的过程中，物料会从出料口10中排出。

实施例4

设备主箱体6为竖直设置的中空不锈钢圆柱体，制作设备主箱体6采用的是304不锈钢；设备主箱体6底部呈倒梯形，设备主箱体6顶壁的横截面直径为1100mm，设备主箱体6的顶壁和侧壁的厚度均为5mm～10mm，设备主箱体6底部的厚度为20mm；

物料恒温水循环系统水管4采用内径为20mm的304不锈钢钢管，物料恒温水循环系统水管4的管壁的厚度为2mm；物料恒温水循环系统水管4呈盘绕折叠状焊接于设备主箱体6的内壁上，形成高800mm水管网络系统，使热水能够在其中循环流动。物料恒温水循环系统水管4的上端设置有出入口，出入口2处设置有阀门。

物料导流筒5为由304不锈钢制成的圆柱形筒体，物料导流筒5的筒壁厚度为5mm，物料导流筒5的上端和下端分别设置有上口、下口；物料导流筒5的直径为650mm，物料导流筒5的筒高为1200mm，物料导流筒5的上口距离设备主箱体6顶部300mm，物料导流筒5的底部与设备主箱体6底部斜面处平齐，物料导流筒5和搅拌螺旋叶片7之间留有很小的缝隙。

设备主箱体6的底部垂直焊接有设备支撑架，用于支撑设备主箱体6；设备支撑架由4根不锈钢钢管12组成，不锈钢钢管12的直径为50mm，不锈钢钢管12的长度为1200mm。

电机11为普通交流电机，功率为：2KW ~ 3KW，电压为：380V。

本发明用于治理石油污染土壤的微生物修复设备的修复方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、检查微生物修复设备运行状态，确定运行状态正常后进入下一步骤：

开启电机11空转50s~70s，确定电机11运转平稳；

开启恒温水循环系统，观察物料恒温水循环系统水管4内热水流动稳定、无漏水情况、阀门密封、出料口10的挡板关闭严实；

各项检查没有问题后，进入下一步骤；

步骤2、采集石油污染的油污土壤并测定含油率，另取未污染的土壤，将采集的油污土壤与未污染土壤按比例混合均匀，得到含油率为8%~12%的待处理油污土壤；

步骤3，把经步骤2得到的待处理油污土壤倒入经步骤1检查后的正常运行的微生物修复设备中，待处理油污土壤的装入量为距离导流筒上缘90mm~110mm；

步骤4、经步骤3装好待处理油污土壤后，启动电机11，搅拌装置开始工作，使待处理油污土壤在设备主箱体6中运动起来，进行均质处理，起到均质化效果；

向经均质处理处理后的待处理油污土壤中加入微生物菌剂，微生物菌剂添加标准为：使每克待处理油污土壤中菌体数量达到10⁷个；

继续向待处理油污土壤中添加预先配制好的营养液，营养液的添加量为8L~10L；其中营养液由氯化铵溶液和磷酸二氢钾溶液按照1:1的比例混合而成，其中氯化铵溶液的质量百分比浓度为2%~4%，磷酸二氢钾溶液的质量百分比浓度为1%~2%；

添加适量的水，保持待处理油污土壤的含水率为45%~50%；

判断是否开启物料恒温水循环系统，为节省能源，整个处理过程中物料温度低于15℃时，开启物料恒温系统，让热水在物料恒温水循环系统水管4内流动，弥补当外界温度过低，不利于微生物生长，对物料进行加热补温，期间热水温度控制在45℃~60℃；若整个处理过程中物料温度超过20℃则停止加热补温；

其中，电机11搅拌运行时间不少于4小时，尽量搅拌均匀物料和添加进来的其他成分，在以后的日常运行过程中，每天只需要运行电机1小时。在整个处理过程中，当物料温度低于15℃时，开启物料恒温水循环系统，热水温度控制在45℃~60℃，当物料温度超过20℃则停止加热补温。

步骤5，每隔2天~3天检测一次待处理油污土壤中石油污染物的含量，处理过程持续55天~65天；经测试，待处理油污土壤的含油率可以降低至2.2%，去除率达到80.7%。

步骤6，经步骤1~步骤5，修复过程结束，抽出出料口10处的插板，同时打开电机11，电机11不断搅拌作为配合，修复后的土壤全部由出料口10排出。

实施例5

在实施例4的基础上，所述的微生物菌剂采用中国专利申请公布号CN102794296A，提供的一种修复黄土塬区石油污染土壤的微生物复合菌剂，具体的是该复合菌剂的微生物主体包括 : 铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、黄褐假单胞菌（Pseudomonas fulva）、鲁 菲 不 动 杆 菌（Acinetobacter lwoffii）、黄 色 类 诺 卡 氏 菌（Nocardioides luteus）和黄绿链霉菌（Streptomyces flavoviridis），铜绿假单胞菌、黄褐假单胞菌、鲁菲不动杆菌、黄色类诺卡氏菌和黄绿链霉菌的混合重量百分比为2-5:0.5-2:0.5-1.5:1-3:1.5-3.6。

以上例举仅仅是对本发明 的举例说明，并不构成对本发明 的保护范围的限制，凡是与本发明 相同或相似的设计均属于本发明 的保护范围之内。