[發(fā)明專利]一種堆疊式可循環(huán)微生物電化學(xué)反應(yīng)器、石油烴污染土壤的降解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110023805.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112872014B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周啟星;李田;王鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): B09C1/08
• 分類號(hào): B09C1/08;B09C1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙琪

本發(fā)明提供了一種堆疊式可循環(huán)微生物電化學(xué)反應(yīng)器、石油烴污染土壤的降解方法，屬于微生物電化學(xué)土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的堆疊式可循環(huán)微生物電化學(xué)反應(yīng)器通過堆疊式微生物電化學(xué)系統(tǒng)增加了陽極的影響范圍，通過水循環(huán)系統(tǒng)加速污染土壤中石油烴分子移動(dòng)、提高土壤傳質(zhì)能力，從而多角度提高微生物電化學(xué)降解土壤中石油烴的效率。本發(fā)明還提供了一種石油烴污染土壤的降解方法，本發(fā)明的降解方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)污染土壤中石油烴的降解效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物電化學(xué)土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種堆疊式可循環(huán)微生物電化學(xué)反應(yīng)器、石油烴污染土壤的降解方法。

背景技術(shù)

油田的開采和利用極大提升了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平，但在開采和運(yùn)輸過程中也同樣帶來了嚴(yán)重的石油污染問題。2018年頒布的《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》也對(duì)石油污染土壤高效、環(huán)保修復(fù)提出了更高的要求。隨著世界各國(guó)對(duì)石油污染引起的生態(tài)毒害和健康風(fēng)險(xiǎn)的不斷認(rèn)識(shí)，石油污染土壤修復(fù)已成為各國(guó)普遍關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

隨著上世紀(jì)末微生物電化學(xué)技術(shù)(MET)的興起，為土壤環(huán)境補(bǔ)充電子受體提供了新的手段與方法。在MET中，陽極的電活性微生物可以將周圍環(huán)境的有機(jī)污染物氧化產(chǎn)生電子，電子通過外電路轉(zhuǎn)移到陰極并發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)，這種可調(diào)控的空間結(jié)構(gòu)為厭氧代謝提供電子受體成為可能。2008年Morris和Jin等人(Morris J M,Jin S.Feasibilityofusing microbial fuel cell technology for bioremediation of hydrocarbons ingroundwater.Journal of Environmental Science and Health PartA,2008,43:18-23.)利用MET在21天內(nèi)完成了地下水中C8-C25的石油烴大分子向小分子的轉(zhuǎn)化，修復(fù)效率提高51％。此后，Yuan等人(Yuan Y,Zhou S,Zhuang L.A new approach to in situ sedimentremediation based on air-cathode microbial fuel cells.Journal of Soils andSediments,2010,10:1427-1433.)設(shè)計(jì)的管狀MET和Yan等人(Yan Z,Song,N,Cai H,etal.Enhanced degradation of phenanthrene and pyrene in freshwater sediment bycombined employment ofsediment microbial fuel cell and amorphous ferrichydroxide.Journal of Hazardous Materials,2012,199-200:217-225.)在MET中加入氫氧化鐵都對(duì)沉積物中電子受體的缺乏進(jìn)行了改進(jìn)，并且后者實(shí)現(xiàn)了菲和芘的高效去除。這為土壤環(huán)境中石油烴的高效降解提供了研究基礎(chǔ)，也證明一旦電子受體足夠，石油烴可以被厭氧微生物氧化成小分子有機(jī)物。

基于上述成果，Wang等人(Wang X,Cai Z,Zhou Q,et al.Bioelectrochemicalstimulation of petroleum hydrocarbon degradation in saline soil using U-tubemicrobial fuel cells.Biotechnology and Bioengineering,2012,109:426-433.)在石油烴污染土壤中植入MET，將石油烴的降解效率提高120％，并發(fā)現(xiàn)大分子烷烴和芳香烴均大幅度降解。隨后，土壤微生物電化學(xué)技術(shù)(S-MET)迅速發(fā)展，并通過優(yōu)化反應(yīng)器構(gòu)型、調(diào)控微生物群落、改善土壤環(huán)境等進(jìn)一步提高了厭氧微生物對(duì)石油烴的降解效率。以上為石油烴的厭氧微生物高效代謝提供了大量研究基礎(chǔ)，并且發(fā)現(xiàn)電活性微生物的富集可誘導(dǎo)石油烴降解菌的大量產(chǎn)生，但是目前S-MET中的電活性微生物只影響了陽極表面1cm以內(nèi)的石油烴降解菌的富集，這極大的限制了S-MET的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容