生物技術(shù)在石油廢水降解領(lǐng)域中的應(yīng)用

許增德

勝利油田勘察設(shè)計研究院有限公司,山東東營 257000

生物技術(shù)在石油廢水降解領(lǐng)域中的應(yīng)用

許增德

勝利油田勘察設(shè)計研究院有限公司,山東東營 257000

隨著石油開采技術(shù)的日漸成熟，石油開采廢水的處理已成為國內(nèi)外研究的重要課題。因其組成復(fù)雜，含鹽量高，難降解物質(zhì)濃度高，是難處理的工業(yè)廢物。實驗證明，微生物對污油確實存在較強的選擇性降解消耗作用，可以減輕石油生產(chǎn)對土壤的破壞及對環(huán)境的污染。而且生物處理法的過程較簡單，處理費用低，處理效果好，一般不會產(chǎn)生二次污染。

微生物；烴類化合物；活性污泥法；氧化溝；生物膜法

根據(jù)石油組成成分化學(xué)性質(zhì)的差別，微生物對石油中不同烴類化合物的代謝途徑和機理是不同的。石油污染土壤中的微生物可以利用微生物酶如脫氫酶對大多數(shù)石油污染物的攻擊，將石油污染物降解成無害物質(zhì)的生物工程技術(shù)。而廢水處理微生物對于水環(huán)境滲透壓的適應(yīng)能力的不同，主要是由于不同微生物對于滲透壓的調(diào)節(jié)能力的不同所致。一般來說微生物在適當(dāng)?shù)臐B透壓下生長良好，滲透壓過高會導(dǎo)致微生物細胞因脫水過多而無法進行正常的代謝活動，過低則易因基質(zhì)中缺乏必要的無機離子而影響細胞的存活。目前處理石油污染廢水的生物技術(shù)主要包括活性污泥法、氧化溝和生物膜法等。

石油主要是由烴類化合物組成，治理石油污染關(guān)鍵是降解烴類化合物，根據(jù)其的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點，烴類的降解途徑主要分為兩部分:鏈烴的降解途徑和芳香烴的降解途徑。此外，烷烴有時還可在脫氫酶作用下形成烯烴，再在雙鍵處形成醇進一步代謝。關(guān)于芳香烴的降解途徑，在有氧條件下先被轉(zhuǎn)化為兒茶酚或其衍生物，然后再進一步被降解。因此細菌和真菌降解的關(guān)鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過程，此過程需要分子氧的參與。

活性污泥法是借助曝氣或者機械攪拌，使活性污泥均勻分布于曝氣池內(nèi)，微生物壁外的粘液將污水中的污染物吸附，并在酶的作用下對有機物進行新陳代謝轉(zhuǎn)化。王贊春等研究了SBR以及投菌SBR法處理煉油廢水中污染物的效果，實驗結(jié)果表明，廢水中各種污染物的去除率分別為：COD93.5% 、石油類98.6%、總氮89.8%。SBR工藝是一種新型的高效廢水處理技術(shù)，是對傳統(tǒng)活性污泥法的改進。該方法具有固液分離效果好、工藝簡單、占地少、建設(shè)費用低、耐沖擊負荷強，溫度影響小，活性污泥狀態(tài)良好和處理能力強等優(yōu)點，是處理石油廢水的一種具有前景的處理方法。

氧化溝對各種高COD、BOD、油類等有機廢水的深度處理有明顯效果。它的曝氣池呈封閉、環(huán)狀跑道式，污水和活性污泥以及各種微生物混合在溝渠中進行循環(huán)流動。有很多企業(yè)采用了氧化溝工藝，其處理出水水質(zhì)與進水水質(zhì)有關(guān)，只有確保一定的進水水質(zhì)時，出水才會達到理想的處理效果。與活性污泥法相比，氧化溝具有很多優(yōu)點：工藝簡單；不僅可以去除BOD和SS，還可以達到脫氮除磷的效果；設(shè)備少，操作管理簡便；低溫有更大適應(yīng)性等。氧化溝是活性污泥法的發(fā)展，但是只有滿足工藝要求時，才能發(fā)揮去污效果。

目前應(yīng)用較廣泛的生物膜法主要包括生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、接觸氧化法和膜生物反應(yīng)器等。生物轉(zhuǎn)盤是利用較大的比表面積，在低能耗的條件下轉(zhuǎn)動產(chǎn)生高效曝氣，使得氧氣、水和膜之間有較好的接觸。盤片表面附著的膜狀微生物在其新陳代謝的過程中對有機污染物進行無害化降解。

由上面可知道，微生物對一些難降解化學(xué)物的降解，是通過一系列氧化酶的催化作用完成的。在自然界中這一過程通常是由多種微生物的協(xié)同作用來完成，速度比較緩慢。在自然環(huán)境中，微生物對石油烴類降解與否以及快慢是與其所處的環(huán)境密切相關(guān)的。液態(tài)的石油烴類在水中會形成水油界面，微生物正是在這一水油界面上降解烴類的，降解速率與水油界面的面積密切相關(guān)。石油烴類的微生物降解可在很大的溫度范圍內(nèi)發(fā)生，在0℃～70℃的環(huán)境中均發(fā)現(xiàn)有降解石油烴類的微生物。大多數(shù)微生物在常溫下較易降解石油烴類，且由于某些對微生物有毒害的低分子量石油烴類在低溫下難揮發(fā)，會對石油烴類的降解有一定的抑制作用，所以低溫下石油烴類較難降解。大多數(shù)的石油烴類是在好氧條件下被降解的，這是因為許多烴類的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烴類能在厭氧條件下被降解。在天然水體中，為了促進石油烴類的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制，因為有限添加的氮源和磷源在水體中被高倍稀釋而難以支持微生物的生長。

盡管微生物可以降解石油，但是影響其講解的不穩(wěn)定因素有很多，到目前為止還沒有一種能在短時間內(nèi)徹底降解石油的有效方法，所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道遠。我相信，隨著現(xiàn)代微生物學(xué)和基因組計劃的更進一步發(fā)展，更多微生物物種的發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)的應(yīng)用，石油污染問題將會得到更有效的解決。

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1674-6708（2011）35-0128-01