污泥基生物炭固定化菌处理海洋溢油的研究

摘要

以城市污水厂污泥作为原料,磷酸作为活化剂,通过热解法制备污泥基生物炭。并以生物炭作为载体固定化海洋石油烃降解菌Alcanivorax sp.ASW-2,探究活化剂浓度、活化时间、碳化温度与碳化时间对生物炭吸附效果的影响,优化获得微生物吸附固定的最优菌浓与吸附固定时间。在不同原油浓度、温度、pH、盐度等环境条件下考察生物炭固定化微生物对原油的去除效果。结果表明:当磷酸浓度55%、活化时间2 h、碳化温度500℃、碳化时间1 h时生物炭的吸附效果最佳,对石油烃降解菌的吸附量为1.77×10^(11) CFU·g^(-1);在菌浓为5×10^(11)CFU·mL^(-1),吸附固定化时间为12 h时生物炭对微生物的吸附量达到最大;原油浓度对微生物降解效果影响较大,原油浓度为0.1 g·L^(-1)时固定化菌与游离菌对原油的降解效果最佳,7 d降解率分别为97.78%与90.24%,而随着浓度增加,原油的抑制效果逐渐增强,5 g·L^(-1)的高浓度原油条件下降解率分别降至50%和35%以下。原油浓度为1 g·L^(-1)时,游离菌对原油的降解在第9 d达到稳定,降解率为56.67%,固定化菌在第7天降解率达到最大并趋于稳定,其值为75.87%,固定化加快了微生物对原油的降解速率,提高了对原油的降解效果。固定化微生物降解原油的最优环境条件为:pH 8、盐度35、温度25℃。与游离菌相比,生物炭固定化提高了微生物对环境的耐受性,对原油的降解效果也有明显提高,在相同环境条件下,固定化后菌对原油的降解率最大可提升约28%。