生物法處理含油污泥的研究進展

（遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

生物法處理含油污泥的研究進展

商雪嬌，李 思，張金輝

（遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

隨著石油產業(yè)的不斷發(fā)展，導致含油污泥產量越來越大。含油污泥成分復雜，乳化嚴重，難于處理，直接排放對環(huán)境危害極大。生物法處理含油污泥具有成本低、無二次污染等優(yōu)點，因此受到國內外學者的廣泛關注。主要介紹了幾種含油污泥的生物處理方法，包括：生物堆肥法、聯(lián)合生物法、生物反應器法、生物修復法和生物浮選法，并對生物法處理含油污泥未來的發(fā)展提出了一些建議，以期為相關研究提供參考。

含油污泥；生物法；堆肥法；生物反應器；浮選法

含油污泥是石油化工業(yè)的主要污染物之一，我國每年產生近百萬噸的含油污泥，含油污泥成分復雜，含有大量有機物，以及重金屬物質等有害物質，已經被列入國家危險廢物名單中，若將其隨意處置不但違法，而且會嚴重危害周圍環(huán)境。生物法是指石油降解菌以石油烴類為碳源進行生物代謝，并將石油烴類轉化為水和二氧化碳等無機物的過程。生物法節(jié)約能源，運行費用低，作用持久，具有廣闊的應用前景。本文主要介紹了生物堆肥法、聯(lián)合生物法、生物反應器法、生物修復法及生物浮選法在含油污泥處理中的應用進展，并對生物法處理含油污泥未來的發(fā)展提出了幾點建議，以期為相關研究提供參考。

1 生物法處理含油污泥技術

1.1 生物堆肥法

生物堆肥法是一種將傳統(tǒng)堆肥與生物處理結合的含油污泥處理方法，主要利用污泥中的微生物進行自然發(fā)酵[1]，從而達到凈化污泥的作用。余冬梅[2]等人以某油田聯(lián)合站含油污泥為研究對象，利用堆肥生物降解法進行處理。在含油污泥中添加稻草和有機肥，處理115 d后，含油污泥中的石油烴含量從原來的(123±1)g/kg降低到(71.7±0.7)g/kg，且生物毒性有所降低，EC50從原來的(1.77±0.28) mg/mL提高至(2.76±038)mg/mL。稻草和干豬糞，可以改良油泥C/N/P比例，強化處理能力。王裴[3]等人將油泥與農業(yè)廢棄牛糞按1:1比例混合，制成3 m ×3 m×0.35 m 的大型肥堆和1 m×0.5 m×0.35 m的小型肥堆，C/N 均為26.4。115 d后，小型堆肥的C/N 為18.4，大型堆肥的C/N 為18.5。與大型堆肥相比，小型堆肥對石油烴降解速度更快，堆制115 d 后總石油烴降解率達到22.96%。王新新[4]等人針對某油田污泥，采用生物堆肥工藝進行處理，90 d后，石油烴降解率達(53.3%±9.5)%。經Biolog分析后發(fā)現(xiàn)，處理后的含油污泥AWCD值明顯提高，表明土壤微生物活性增強。孫正貴[5]將外源石油降解菌和生物刺激后的污泥土著菌相結合，對勝利油田濱一污水處理站的含油污泥進行處理，230 d后，相比于自然堆放和無外源添加菌的含油污泥相比，添加外源石油降解菌的處理效果最好，外源石油降解菌可激發(fā)土著菌的降解活性，從而使油泥中石油烴類含量大幅下降，油泥生物毒性明顯降低。添加外源石油降解菌或刺激土著菌的方法是處理油泥的可行手段。歐陽威[6]等人采用微生物菌劑強化和堆制強化技術對含油量為12.68%的污泥進行處理。56 d后，含油量下降至6.42%。通過 GC-MS 分析得出微生物菌劑強化分解對碳原子數小于21的直鏈烷烴有著良好的降解效果，對于碳原子數大于26 的烷烴分解能力則一般?？偟膩碚f，堆肥的實質是微生物在適宜條件下，以堆體中石油烴類為營養(yǎng)源，進行生物代謝的過程，能夠有效的降解含油污泥，但不同種類的微生物、不同的處理方法及不同規(guī)模的肥堆對石油烴的降解能力不同，其中小型肥堆的處理效率較高，但無論何種方案都不能將石油烴類徹底處理，且堆肥處理不能實現(xiàn)污泥中石油的回收再利用。

1.2 聯(lián)合生物法

聯(lián)合生物法是將生物法與其他污泥處理方法聯(lián)用，從而發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。由于生物堆肥法無法處理復雜的芳香烴，且生物代謝會產生一定的毒性物質，會抑制后續(xù)生物處理，因此，Ali Koolivand等人[7]將Fenton氧化法作為生物堆肥法的后續(xù)處理工藝，用來去除含油污泥中無法生物降解的組分，主要是芳香烴。實驗確定出最佳堆肥率為1∶8，且TPH去除率主要受氧化劑濃度的影響，最佳烴去除率可達80.2%。王譽霖[8]采用超聲-生物降解復合工藝對油田含油污泥進行處理，結果表明，當輻照時間為30 min，曝氣時間為4 h，超聲強度為200 V時，除油率最大，可達60%，超聲輻照可以大幅度提升處理效率，COD去除率提高85.7%，油去除率提高66.7%。超聲輔助生物法的主要機理是超聲波具有空化作用和強化攪拌的作用，有助于污油從泥砂表面剝離，降低油與固體間的粘附應力，從而提高油去除率。張濱[9]在生物法處理含油污泥前，對含油污泥進行了超聲+藥劑清洗預處理，以減輕生物處理的負擔，同時回收部分污油進行回用。經過頻率25 kHz、聲壓74 144 Pa的超聲洗脫處理60 min后，含油污泥的油含量可以降低至102 103.9 mg/kg。然后再進行堆肥處理，處理后含油量在0.5%左右，再經生物修復后，最終含油率可降至0.3%，處理效果可觀?？傮w來說，聯(lián)合生物法改變了用單一生物法處理油泥的傳統(tǒng)方法，結合了多種處理工藝的優(yōu)點，為含油污泥處理提供了一條新思路，但目前仍處于實驗研究階段，離工業(yè)化應用還有一段距離。

1.3 生物反應器法

生物反應器是指能夠為微生物繁殖以及生化反應提供適合環(huán)境條件的設備，可用于處理油污土壤及含油污泥。周立輝[10]等人使用撬裝式生物反應器對長慶油田華池作業(yè)區(qū)93#井場的修井油泥進行處理，向反應器內添加工程菌劑、營養(yǎng)鹽、膨松劑等，來強化降解反應。實驗結果表明：當初始含油量為7.24%時，處理24 d后，含油量可下降為0.23%。氣相色譜分析結果顯示：C11以及C31-C35均被試驗菌劑完全降解。實驗菌劑的制備技術較為簡單，不會對環(huán)境造成二次污染，具有廣泛的應用前景。許世芹[11]采用生物酶清洗技術+油泥砂處理的反應裝置對中原油田管轄的6個采油廠油泥進行處理。結果表明，該生物反應器的洗油效果可達到99.67%，生物酶的存在會促進原油與泥砂粒表面的分離，使平均含油率在10%～35%的油泥得到清洗，分離出的砂粒經水沖洗后測得含油量小于3 000 mg/kg，達到《農用污泥中污染物控制標準（GB4284—84）》標準要求。總體來說，生物反應器能人為的控制營養(yǎng)物質、溫度、充氧等操作條件，加速生物降解烴類物質，同時處理后的液體部分可排入處置井再利用，固體部分可施用農田。對于油田發(fā)展具有重大意義，定會產生巨大的經濟效益，生態(tài)學效益和社會效益。但生物反應器要求底物濃度不能過高，因此體積龐大，且對反應器材質要求較高。此外，由于反應機理復雜，不易于進行計量學計算和動力學研究，從而導致反應器的設計與放大變得困難。

1.4 微生物修復法

微生物修復是利用微生物使環(huán)境中的污染物降解或轉化為其它無害物質的過程[12]。關明月[13]等人以含油質量分數為9.0%和10.2%的油泥為研究對象，在利用土著菌種的同時添加了外源菌劑，經過120 d修復后，含油9.0%的土樣中飽和石油烴的質量分數由59.1% 降至35.6%。含油10.2% 的土樣中飽和石油烴質量分數由59.1%降至34.1%，比含油9.0% 的土樣處理效果顯著， C17、C18也有所降解。外源菌劑在本實驗中起主要降解作用，建議在生物修復處理中引進外源菌種。閆毓霞[14]等人對勝利油田濱一污水站的含油污泥采取強化土著微生物降解活性的方式進行修復。初始含油量為126 g/kg，處理230 d后，油去除率為42.8%，持水量明顯增加，油泥的EC50值較處理前顯著提高，但處理后污泥油含量依然很高，作者建議可采用微生物-植物復合法進行后續(xù)處理。盧桂蘭[15]等人用草炭強化生物修復，以某采油廠聯(lián)合站陳化油泥為研究對象，經過26個月的現(xiàn)場試驗，陳化油泥中總石油烴（TPH）的降解率為38.9%，較自然衰減的降解率（14.9%）提高了24%，其理化性質得到顯著改善，pH由8.7降至6.9，含鹽量由20.3 g/kg降至7.3 g/kg，有機質濃度增加17.3%，陳化油泥的理化性質有明顯改善，說明草木灰有利于提高土著微生物的降解活性，提高石油烴類污染物的生物降解率。修復處理后的土壤符合GB15618—1995《土壤環(huán)境質量標準》二級標準。劉五星[16]等人向含油污泥中添加有機肥、調理劑、接種烴降解菌，并搭建溫室，以提高油去除率，230 d后，RCPG（有機肥+接種烴降解菌+調理劑+接種烴降解菌+溫室）的除油率最高，達46.3%。經過修復處理的油泥中，油和脂的含量有所降低，油泥中微生物的活性和多樣性得到了增強。

總之，生物修復可以通過天然過程將石油烴轉化為無害的土壤成份，節(jié)省能源，無需化學藥劑，無二次污染，運行費用低，具有廣闊的應用前景，但修復處理后油泥中含油量仍很高，需要進一步處理。

1.5 生物浮選法

生物浮法是微生物及其代謝產物參與浮選的過程，并作為各種微粒的選擇性絮凝劑，李大平[17]等人對勝利油田王家崗污水處理站含油污泥干化池的污泥進行處理，將菌株與葡萄糖及玉米漿等營養(yǎng)液混合在一起進行產氣處理，最佳反應條件為：溫度為40 ℃稀釋率為98%，投加糖和菌分別為反應有效器容積的0.25%和3.75%，此時，油去除率可達到95%以上，污泥含油量從68 600 mg/kg降至16 600 mg/kg，該法方便實用，能高效的去除油泥中的石油。但目前發(fā)現(xiàn)的，可用于生物浮選法的菌株并不多，且篩選和馴化需要進行大量的研究工作。

2 結 論

生物法處理含油污泥具有廣闊的應用前景，本文對近幾年來生物法處理含油污泥的研究進行總結，建議今后主要圍繞以下幾個方面展開工作：第一，篩選高效的、可用于石油烴類降解的微生物；第二，可在生物法前進行其它處理，從而實現(xiàn)石油產品的回收；第三，進行中試研究，使生物法處理含油污泥早日實現(xiàn)工業(yè)化；第四，開發(fā)生物修復法的后續(xù)處理工藝，對含油污泥進行進一步處理?？傮w來說，國內對生物法的研究還處于發(fā)展階段，要想達到成熟還需要理論研究和實踐的共同推進。

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巴斯夫擴張巴西水性汽車涂料產能

巴斯夫近日撥款250萬歐元給巴西圣保羅的涂料工廠，擴張其產能，為巴西的汽車行業(yè)供應水性涂料。

越來越多的汽車生產商選擇在巴西開設工廠，而且用水性技術替代溶劑型涂料是大勢所趨?；谶@兩方面的考慮，巴斯夫才做出了在巴西擴產水性涂料產能的決定。在研發(fā)汽車行業(yè)水性底涂層領域，巴斯夫始終是領先的開拓者。水性涂料是非常環(huán)保的，因為配方中水代替了大部分的有機溶劑。

Research Progress in Treatment of Oily Sludge by Biological Method

SHANG Xue-jiao, LI Si, ZHANG Jin-hui
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

With the development of petrol industry, oily sludge yield increases quickly. Oily sludge with complex components and serious emulsification is difficult to treat. Biological treatment of oily sludge has received extensive attention of scholars because it has low cost and no secondary pollution. In this paper, research progress of several biological treatment methods were reviewed, including composting method, combined biological method, bioreactor method, bioremediation method and biological flotation method. Finally, some suggestions about the future development of the biological methods were put forward.

Oily sludge; Biological method; Composting; bioreactor; Biological flotation

X 740

： A

： 1671-0460（2014）04-0622-03

2013-09-12

商雪嬌（1992-），女，遼寧錦州人，研究方向：環(huán)境影響評價。E-mail：510094522@qq.com

張金輝（1963-），男，遼寧大連人，教授，研究方向：石油及化工產品的應用研究。E-mail：zhangjinhui422@126.com。