微生物在含油廢水處理中的應用研究進展

李思凡，陳雅萍，李 萍

（遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

微生物在含油廢水處理中的應用研究進展

李思凡，陳雅萍，李 萍

（遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

含油廢水是一類成分極為復雜、含鹽量較高、處理較難的有機廢水，近年來，國內(nèi)外學者對微生物處理含油廢水的研究越來越多?？偨Y(jié)了微生物處理含油廢水的機理，介紹了單種菌劑和多種菌劑混合兩種微生物法對含油廢水處理的研究現(xiàn)狀，并對各種處理方法進行了評價。最后，對微生物法在含油廢水處理中的發(fā)展方向提出了建議。

含油廢水；微生物法；單一菌劑；混合菌劑

含油廢水成分復雜，含鹽量較高，大部分有機污染物為苯類、酚類及雜環(huán)芳烴類物質(zhì)，主要來源于石油開采，機器加工及煉鋼等工業(yè)部門，廢水中油面的覆蓋使水體喪失自凈能力，破壞水中生態(tài)平衡，不僅危害人體健康，而且影響農(nóng)作物的生產(chǎn)，甚至還有可能因為水體表面聚結(jié)油品燃燒而產(chǎn)生安全問題[1-3]。目前，氣浮法是處理含油廢水的主要方法，但該方法能耗高、絮凝劑用量多且占地面積大，其他方法如化學處理法、重力分離法等也存在成本較高、易造成二次污染、適用范圍小等缺點。隨著微生物技術的發(fā)展，國內(nèi)外學者對其在環(huán)境治理領域尤其是用微生物處理含油廢水方面的研究越來越多[4]，用微生物來處理含油廢水具有經(jīng)濟、高效、無害等特點。因此，筆者綜述了近年來國內(nèi)外單一菌劑和混合菌劑處理含油廢水的研究現(xiàn)狀，并對今后微生物法處理含油廢水的發(fā)展方向提出

了建議，以期為相關研究提供參考。

1 微生物處理含油廢水的機理

微生物通過分泌特定的細胞外酶，使部分有機物(包括油類)作為營養(yǎng)物質(zhì)為微生物所吸收并且轉(zhuǎn)化為微生物體內(nèi)的有機成分或增殖成新的微生物,其余部分被生物氧化分解成簡單的無機或有機物質(zhì),如 CO2、CH4、N2等,從而使含油廢水得到凈化。其中的細菌和真菌分別以其各自的方式處理含油廢水。細菌通過細胞表面吸收廢水中的有機物作為它的營養(yǎng)物質(zhì)；真菌可以長出菌絲，穿入難以處理的石油類有機物,破壞其較弱的氫鍵,從而進一步分解有機物。芽孢桿菌和光合細菌主要以有氧呼吸的方式處理含油廢水，其原理是將廢水中的烴類有機物氧化分解為無污染的二氧化碳和水；但白腐真菌和嗜鹽菌是通過無氧呼吸分解廢水中的石油類有機物，其原理是微生物將廢水中的油類有機物氧化分解為無污染的甲烷和二氧化碳。

2 單一菌處理及其應用現(xiàn)狀

人們用微生物法處理含油廢水，是從使用單一菌開始的，單一菌在含油廢水治理領域有著較好的效果和很大的發(fā)展?jié)摿Γ饕糜谔幚砀啕}度水，通過降解有機物的方式來提高除油率。

2.1 芽孢桿菌

芽孢桿菌具有耐高溫、耐鹽等性能，在適宜條件下能夠迅速生長繁殖，吸收廢水中的石油類物質(zhì)，有效地降解廢水中的污染物。張云波[5]等人考察從含油污泥中篩選出的芽孢桿菌 KJ-10 作為絮凝劑處理煉廠含油廢水的效果。結(jié)果表明，該絮凝劑具有較好的熱穩(wěn)定性，能夠有效的去除廢水中的懸浮物、有機物，在 90 ℃，10%的接種量時，KJ-10芽孢桿菌對石油類的絮凝率達到了 81%，但是隨著溫度的不斷升高，該菌的穩(wěn)定性會不斷下降，絮凝效果也會隨之下降；溫宏宇[6]等人考察從石油污染土壤中提取出的芽胞桿菌 C-2 對含油廢水中 CODcr和 OD225的處理效果。結(jié)果表明，處理時間為 24 h 時，CODcr濃度由 405.13 mg/L 降到 93.06 mg/L，OD225由0.292 降到 0.030，可見，芽胞桿菌 C-2 降低了廢水中的含油量。梁生康[7]等人考察芽孢桿菌 O-28-2 降解油田采油廢水的可行性。結(jié)果表明，利用芽孢桿菌O-28-2 的耐溫、耐鹽性可以有效降解含油廢水的污染物。朱文芳[8]等人采用固定化微生物反應器考察芽孢桿菌對含油廢水的處理效果。結(jié)果表明，廢水中油濃度為 50 mg/L 時，其降解率最高達到 80%，但若油濃度升高則降解率會明顯下降。

雖然芽孢桿菌在處理采油廢水中起到了很大的作用，但其降解效率并不穩(wěn)定，例如當溫度升高時，KJ-10 的絮凝效率會明顯下降，所以其穩(wěn)定性仍有待提高，這將會是今后微生物處理含油廢水的一個研究方向。

2.2 光合細菌

光合細菌是一類具有原始光能合成體系的原核微生物，只要有光的地方它就能進行正常的生理活動，因此它在處理有機廢水中可以起到重大的作用。周洪波[9]等人考察了從實驗室廢水中分離得到的光合細菌PSB-O對有機廢水中COD的處理效果。結(jié)果表明，當稀釋率達到 0.025/h 時,去除率最高值為 62.8%，該菌對廢水中的 COD 有很強的降解能力。同幟[10]等人考察了從煉焦廢水中提取出的光合細菌 PSB 對有機物的降解效果。結(jié)果表明，在兼氧、半明半暗、DO＜1 mg/L 的條件下該菌對有機物去除效率高于 90%,脫酚效率高于 96%,降解效果較好。

以上幾例說明了雖然光合細菌對有機廢水的處理效率很高，但都只能在某一特定條件下使用，所以光合細菌處理有機廢水仍有一定的局限性。

2.3 白腐真菌

白腐真菌是一類使木材呈白色腐朽的真菌，能夠自主分泌胞外氧化酶并且改變自身所處環(huán)境，使其在自己創(chuàng)造的有利環(huán)境中利用分泌的氧化酶高效降解許多其它微生物不能降解的有機污染物。潘響 亮[11]等 人 考 察 了泥 炭 固 定 化 反 應 器 與 白 腐 真 菌P.Chrysoporium 接種后對采油廢水的處理效果，并與未接種的反應器進行了對比。結(jié)果表明，在相同條件下，隨著兩組反應器運行時間的增加，未接種反應器的COD和 BOD5的去除率逐漸接近接種白腐真菌 P.Chrysoporium 的反應器 COD 和 BOD5的去除率，在兩組反應器同運行四周后，白腐真菌P.Chrysoporium 的反應器油去除率高達 89.94%，而另一組為 62.32%，可見，接種白腐真菌 P.Chrysoporium的反應器不僅除油率較高，還增加了反應器的啟動速度。苯胺廢水是石油廢水的一種，苯胺更是石油中的重要成分之一。趙志剛[12]采用正交試驗法考察白腐真菌對不同濃度的苯胺廢水的處理效果。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下（投菌強度 0.27 mL·L/mg，降解溫度 35℃，降解 24 h，pH 為 5），該菌對濃度為 6.48 mg/L的苯胺的降解率為 97.6%，而隨著苯胺濃度的增加，降解率呈下降趨勢。

上述研究表明，白腐真菌對石油類化合物的處理效率較高，但如果使其處于酸性條件下，它的絮凝效果就會明顯下降，這將是未來研究的重點課題。

2.4 嗜鹽菌

嗜鹽菌又稱作副溶血性弧菌，是生活在高鹽度環(huán)境中的一類古細菌。它體內(nèi)的嗜鹽酶只有在高鹽度區(qū)域才能具有活性，而微生物處理高鹽度的產(chǎn)油廢水正需要其具備這樣的特性。根據(jù)這一特性，李維國[13]等人考察了鹽場曬鹽池中分離出的 YS-1 嗜鹽菌株降解高鹽有機廢水中有機物的可行性。結(jié)果表明，處理時間為 120 h 時，COD 去除率高達 98.1%，可見，利用該嗜鹽菌株對高鹽有機廢水處理具有可行性且效果較好。周銀芳[14]考察了泥水完全混合液對高含鹽采油廢水的處理效果。該泥水完全混合液采集于實驗室條件下穩(wěn)定的 SBR 反應器。結(jié)果表明，在較高鹽度的情況下，處理時間為 5 d 時，CODcr去除率高達 92.15%，處理效果比較好。

以上嗜鹽菌的嗜鹽性都與環(huán)境中的鹽度密切相關，所以如果降低環(huán)境中的鹽度，就會導致其降解率下降，因此如何確定最佳鹽度將是未來的研究方向之一。

3 混合菌處理及其應用現(xiàn)狀

隨著廢水種類的多樣化，成分的復雜化，單一菌的使用已不能達到很好的處理含油廢水的效果，加之環(huán)境保護的需要，也對含油廢水的處理效果提出了更高的要求，所以研究學者就致力于混合菌處理廢水的研究，期望得到更好的效果，將生物處理含油廢水推向了一個更高的發(fā)展空間。

安淼[15]等人考察了混合菌株對氯苯酚降解的可行性。結(jié)果表明，該混合菌株對氯苯酚廢水有降解能力。呂文洲[16]等人考察了酵母菌混合菌對石油廢水的處理效果。結(jié)果表明，COD 去除率高達87%～97.3%，效果較好。白潔[17]等人考察了混合菌B4 對石油類廢水的降解效率。結(jié)果表明，在 0.5%的含油量的無機鹽液體培養(yǎng)基中，處理 7 d 后，柴油的去除率高達 90.4%。李偉光等人[18]考察將 39 株除油工程菌以任意組合方式組成的混合菌對含油廢水的除油效果的影響。結(jié)果表明，在最佳條件下（溫度為 30℃，pH 為 7，DO 為 615 mg/L 培養(yǎng)時間為 48 h，油濃度小于 50 mg/L），全混合菌的除油率最高，為 85%，其中，雙株菌和多株菌的除油效率也能達到各自的最高值，但除油效果明顯低于全混合菌。魏吶[19]等人考察了混合菌株（2 株好氧嗜鹽菌與2株兼性厭氧嗜鹽菌）對采油廢水的降解效率。結(jié)果表明，廢水中 COD 的濃度由 3 800 mg/L 降低到100 mg/L，降解效率高達 97.37,降解效果較好。張波[20]等人考察了復合嗜鹽菌劑對高鹽有機廢水生化處理的強化作用。結(jié)果表明，TOC的去除效果由50%升高到 70%，復合菌劑對高鹽有機廢水的處理有強化作用。

以上混合菌株對石油類廢水都顯示出較高的降解效率，但如果改變其溫度和 pH 值，它們的降解效率將會有不同程度的降低，所以如何使其降解率不受外界環(huán)境的影響將是未來研究的方向之一。腐真菌在處理含油廢水中的使用條件；第三，大部分菌劑對低鹽度廢水的處理效果較差，故可研究開發(fā)處理低鹽度含油廢水的專一型菌劑；第四，一些菌劑易受病毒的干擾，降低其處理廢水的能力，今后可培養(yǎng)能夠抗病毒的生物菌劑，以使其在廢水處理中不受限制?？傊瑖鴥?nèi)對生物法處理含油廢水的研究多數(shù)還處于實驗室階段。微生物降解效率的提高還有很多工作要做，要想盡快產(chǎn)業(yè)化，理論研究與實際應用必須有機的結(jié)合起來。

4 展 望

石油開采工業(yè)對我國的經(jīng)濟建設和發(fā)展起到舉足輕重的作用，而含有廢水的處理又是石油開采的重要課題，利用微生物降解有機物不僅成本低，而且不會對環(huán)境造成污染，本文對近年來國內(nèi)外利用微生物法處理含油廢水的應用現(xiàn)狀進行了綜述，筆者建議今后需要圍繞以下幾個方面開展工作：第一，改變芽孢桿菌 KJ-10 的機制，使其降解活性不受溫度的影響，以提高除油率；第二，白腐真菌在堿性條件下才能達到絮凝，今后可在白腐真菌中植入基因，使其本身能夠分泌堿性物質(zhì)，進而拓展白

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Research Progress in Application of Microbes in Oily Wastewater Treatment

LI Si-fan，CHEN Ya-ping，LI Ping*
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushu, 113001, China)

Oily wastewater is a kind of complicated organic wastewater with high salt content, and it is hardly treated. In recent years, researches on microbial treatment of oily wastewater at home and abroad are more and more.In this paper, the mechanism of microbial treatment of oily wastewater was summarized, the newest research of single biological agent and mixed biological agent for oily wastewater treatment was introduced. And the various methods for oily wastewater treatment were evaluated. Finally, development trend of the microbial treating method in future were proposed.

Oily wastewater; Microbiological method; Single biological agent; Mixed biological agent

X 703

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1313-03

2013-06-14

李思凡（1988-），女，遼寧朝陽人，在讀研究生，研究方向：分析化學。E-mail：lisifan0107@126.com。

李萍（1961-），女，教授，博士，研究方向：固體廢棄物資源化和環(huán)境化學。E-mail：yangchun_bj@126.com。