[发明专利]石油污染土壤修复用固定化微球、制法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油污染土壤修复用固定化微球、其制备方法及其应用，属于微生物制剂领域。

背景技术

微生物修复技术被公认为是最有生命力的土壤清洁技术，在石油污染土壤修复方面得到了广泛和长远的发展，取得了诸多的突破与进展。一般而言，土壤微生物修复技术是利用土壤中的土著微生物或向土壤中投入经驯化的高效微生物，在适宜条件下通过菌的代谢活动降解石油污染物、修复污染土壤。为了克服游离菌有效浓度低、竞争力弱、抗毒性侵害能力差的问题，众多的目光投向了微生物菌剂。目前，市面上以及实验室研发的微生物菌剂多为液体或者粉状，如BET BIOPETRO，MICRO-BLAZE，OILGATOR等。这类制剂其有效菌负载量存在极限值，且在使用过程中易脱落失活，因而需要大量使用和多次追加，而修复效率也常常低于实验室研究水平。因此，需要在负载量和活性方面进行改进。

包埋法是固定化微生物技术中常见的方法，具有方法简便、材料易得、条件温和、稳定性好等优点。对于土壤介质而言，投加的载体是不可回收的，但是包埋法的优势决定了这类材料选择的空间较大，如海藻酸钠、卡拉胶、琼脂等。吸附法也是固定化微生物技术中常用的方法，且是目前已有的微生物制剂中最通用的制备技术，其最大的优势在载体材料廉价易得、类别多样，如活性炭、麦秆、麸皮、硅藻土等。在水体石油污染方面，已有研究将包埋法和吸附法结合制备固定化微生物微球，如，包木太等利用海藻酸钠包埋活性炭制备固定化微生物颗粒，实验结果表明，具有良好的降解性能；谷妮娜利用聚乙烯醇及活性炭作为载体固定微生物处理含油废水，取得较好的降解 效果。鉴于土壤的非均质性及石油成分的复杂性，在土壤石油污染治理方面，二者技术的结合还不够成熟，处于起步阶段。

海藻酸钠是一种常用的固定化载体，在工业及环境领域有着广泛的应用，是天然、无毒材料。凹凸棒土是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸矿物，其晶体呈棒状活纤维状，长径比大，是一种天然一维纳米材料。层内贯穿孔道，表面凹凸相见布满沟槽，因而具有较大的比表面积和较强的吸附性能。利用凹凸棒土负载微生物的研究也早已起步，取得了一些阶段性成果。此外，我国的凹凸棒石储存量占世界存储量的一半以上，但由于国内开发利用水平较低，使得凹凸棒石得不到合理利用，出现资源浪费的现象。

发明内容

针对现有石油污染土壤微生物修复技术的不足及相应微生物制剂制备技术发展缓慢的问题，本发明的目的在于提供一种可用于石油污染土壤修复的固定化微球及其制备方法。该固定化微球具有营养型、保护性、缓释性、活性及稳定性高、环保安全等优点。该固定化微球的制备方法以海藻酸钠作为包埋材料，凹凸棒土作为吸附剂，包埋可降解石油烃的降解菌及营养成分，经过高浓度菌液悬浮、固定化成球、增殖再培养等的制备步骤，得到固定化微球。此外，制备过程中引入恒流泵，大大提高了固定化微球的产量。

本发明涉及的石油污染土壤修复用固定化微球，其颗粒呈圆球状，内部有孔隙，直径为2.5～3.0mm，所述固定化微球包含海藻酸钠作为包埋材料，凹凸棒土作为吸附剂，其吸附有石油烃降解菌及营养元素。

其中，所述固定化微球的海藻酸钠和凹凸棒土的质量比例为1-6∶0.5-3，优选比例为2.5-3.5∶0.5-2，更优选3.5∶1。

本发明还涉及石油污染土壤修复用固定化微球的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)培养并配制用于石油污染土壤修复的石油烃降解菌的菌悬液；

(2)将海藻酸钠与凹凸棒土混合均匀后，放入去离子水，高温湿热灭菌后，保持在40-60℃，制得海藻酸钠-凹凸棒土凝胶；

(3)将步骤(1)所得菌悬液加入到步骤(2)所得凝胶液中，混合均匀；当包埋Paracoccus sp.HXG-D17菌时，混合物中的菌浓度优选为0.01-0.04g/ml，最优选0.04g/ml；海藻酸钠的浓度优选为0.01-0.06g/ml，进一步优选0.025-0.035g/ml，最优选0.035g/ml；凹凸棒土的浓度优选为0.005-0.03g/ml，进一步优选0.005-0.02g/ml，最优选0.01g/ml；

(4)将步骤(3)所得混合物，滴加入氯化钙溶液中，快速均匀混合，得到固定化微生物颗粒，然后，将浸泡有固定化微生物颗粒的氯化钙溶液于4℃反应，当包埋Paracoccus sp.HXG-D17菌时，其中氯化钙溶液浓度为0.02-0.08g/ml，优选0.03-0.05g/ml，最优选0.03g/ml；