試論微生物處理含油污泥工藝

和晶亮

（河南工程學(xué)院，鄭州 451191）

油田含油污泥指的是在石油開(kāi)采、儲(chǔ)存及煉制加工過(guò)程中，因?yàn)椴僮鳌⑹鹿始皺z修等問(wèn)題導(dǎo)致落地原油和泥土混合而形成的物質(zhì)，或者油田在正常生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)所排出的含油泥沙[1]。污泥中的含油率一般為10%～50%，其含水率為40%～90%，其中含有大量酚類(lèi)、苯系物、芘等惡臭的有毒物質(zhì)，成分較為復(fù)雜，是一種多相體系，一般由油包水、水包油和懸浮固體構(gòu)成，具有較大的黏度，固相無(wú)法徹底沉降。另外，油田運(yùn)行期間使用大量不同種類(lèi)的化學(xué)處理劑，導(dǎo)致油泥砂中各種污染物和無(wú)機(jī)固體的橋聯(lián)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)固，油、水充分乳化，成分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，客觀(guān)上提高了工藝處理的難度，增加了處理成本[2]。根據(jù)國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄，含油污泥屬于危險(xiǎn)廢物，也是目前固體廢棄物處理中的難題。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選擇某油田含油污泥，油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.8%；從油田含油污泥中篩選出兩株對(duì)原油具有良好降解作用的菌株，分別標(biāo)記為YC-3、YC-1，作為純菌株；通過(guò)純菌株，液體培養(yǎng)到穩(wěn)定生長(zhǎng)期，根據(jù)1:1的混合培養(yǎng)得到混合菌。

使用土壤及蕎麥皮作為污泥堆制處理調(diào)理劑，將土壤、含油污泥及蕎麥皮根據(jù)相應(yīng)的比例混合，配置兩種堆制污泥：第一種為油:土壤=1:2；第二種為油:土壤:芥麥皮=5:10:1。

本試驗(yàn)使用的容器為220 mm上端直徑、180 mm下端直徑、200 mm高的塑料桶。

1.2 試驗(yàn)方法

在塑料桶中裝上配置的堆制污泥，分別根據(jù)10%、15%的接種量加入YC-1、YC-3、YC-12菌種液及適量的磷、氮營(yíng)養(yǎng)液，均勻攪拌后實(shí)現(xiàn)室溫堆制。堆制塑料桶使用PVC膜進(jìn)行封口，實(shí)現(xiàn)通氣孔的設(shè)置，每隔7 d攪拌一次，提高通氣量，并且補(bǔ)充水分，保證土壤的潮濕。每隔3～5 d從桶中五個(gè)不同位置取2 g樣品，攪拌均勻后對(duì)含油量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不同菌種、調(diào)理劑及接種量對(duì)除油效果的影響進(jìn)行分析[3-4]。

2 結(jié)果和討論

2.1 接種量對(duì)降解率的影響

將相同污泥含油量樣品分別接種在3%、6%微生物中，詳情如圖1和圖2所示。結(jié)果表明，不同污泥含油量的降解率相同，即降解初期接種量對(duì)降解量的影響并不明顯。兩周后，接種6%樣品降解率要比接種3%樣品要高，而且差距在時(shí)間不斷推移過(guò)程中不斷擴(kuò)大。微生物密度和微生物繁殖速率具有密切的關(guān)系，微生物數(shù)量都呈指數(shù)增長(zhǎng)。在相同時(shí)間中，大接種量樣品中的微生物數(shù)量增長(zhǎng)速度比小接種量要高，新陳代謝的速度比較快，其對(duì)原油降解的速率越快，需要的周期就會(huì)越短[5]。

圖1 樣品1降解率隨時(shí)間的變化關(guān)系

圖2 樣品2降解率隨時(shí)間的變化關(guān)系

2.2 不同菌種對(duì)處理效果的影響

從第一種堆制污泥料中，根據(jù)15%接種量實(shí)現(xiàn)YC-1、YC-3和YC-13的接種，室溫中連續(xù)堆制處理35 d。從第3天開(kāi)始，每隔3～5 d取樣對(duì)其中油泥含量進(jìn)行分析，圖3為不同菌種的處理效果。由圖3可以看出，在添加外援石油烴類(lèi)降解菌后，含油污泥中的烴類(lèi)化合物具有明顯的去除效果，除油率在堆制時(shí)間不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中增加。前14 d，混合菌YC-13的除油效果比YC-3優(yōu)，但是比YC-1要低。

另外，混合菌YC-13的除油效果不斷增強(qiáng)，到25 d時(shí)，除油率已經(jīng)超過(guò)YC-1，并保持不斷上升。35 d后，YC-13的除油率為54.02%，比YC-1和YC-3的除油率要高。上述結(jié)果表明，降解含油污泥烴類(lèi)化合物時(shí)，YC-1和YC-3具有協(xié)同促進(jìn)效應(yīng)。但是在培養(yǎng)初期，混合菌需要長(zhǎng)時(shí)間的適應(yīng)，在培養(yǎng)時(shí)間不斷增加的過(guò)程中，兩種菌相互促進(jìn)，提高了含油污泥中油的使用效率，除油率較為顯著[6]。

圖3 不同菌種的處理效果

2.3 混合菌的破乳測(cè)定

通過(guò)對(duì)污泥厭氧-好氧及好氧處理后的污泥含油量對(duì)照測(cè)定，得出表1結(jié)果，表2為混合菌對(duì)含油污泥的原油降解能力測(cè)定結(jié)果，濃度指的是含油污泥起始含油量，反映不同時(shí)間污泥中油的降解情況。由表1、表2可以看出，處理時(shí)間越長(zhǎng)，破乳脫油效果越好。隨著含油量不斷增加，混合菌對(duì)原油的降解率不斷降低，對(duì)于相同含油量的污泥，降解時(shí)間不斷延長(zhǎng)，降解率提高。原因可能是在厭氧處理中，兼性厭氧微生物在接種后開(kāi)始階段發(fā)生代謝，產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，提高了破乳效果。另外，在含油量低于500 mg/L時(shí)，菌株的混合使用能夠?qū)⒃徒M分分解。在含油量為15 000～20 000 mg/L時(shí)，運(yùn)行72 h，混合菌對(duì)原油的降解率為60%～70%。雖然具有較高的含油量，混合菌的原油降解率降低，但是絕對(duì)降解量不斷增加，這說(shuō)明混合菌具有優(yōu)良的原油降解能力，在高濃度情況下需要的時(shí)間較長(zhǎng)，還具有抑制作用[7]。

2.4 堆肥處理測(cè)定降解效果

發(fā)酵液混合加入含油污泥進(jìn)行處理，每隔2 h灑一次水，使污泥含水能夠保持在40%～55%，實(shí)現(xiàn)添加微生物與不添加微生物對(duì)降解結(jié)果的測(cè)定，詳情如表3所示。表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，微生物堆肥方法對(duì)含油污泥的處理效果較為明顯，隨著時(shí)間不斷增加，油去除率越高，在處理時(shí)間為60 d時(shí)，含油量降低到400 mg/kg，比沒(méi)有添加混合菌的8 100 mg/kg要低。因此，使用微生物處理含油污泥可行有效，堆肥時(shí)間延長(zhǎng)，改良混合菌性能，能夠使實(shí)際需求得到滿(mǎn)足。

表1 處理試驗(yàn)污泥含油量測(cè)定數(shù)據(jù)對(duì)照

表2 混合菌對(duì)含油污泥的原油降解能力測(cè)定結(jié)果

表3 堆肥處理結(jié)果

3 討論

微生物降解試驗(yàn)表明，對(duì)于含油污泥來(lái)說(shuō)，微生物具有明顯的處理效果。五株菌混合使用能夠在36 h內(nèi)徹底分解油含量為2 000 mg/kg的原油組分。堆肥處理結(jié)果表明，添加混合菌后，處理效果十分突出，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，堆肥處理效果越發(fā)明顯，油去除率得到提高。在處理時(shí)間為60 d時(shí)，污泥含油量會(huì)降低到4 100 mg/kg，接近排放標(biāo)準(zhǔn)。