试论微生物处理含油污泥工艺

　　摘要：含油污泥成分较为复杂，主要指的是沉积物、石油烃、水及重金属的复杂混合物，对于周围环境和人类的健康具有一定的威胁，并且处理难度比较大，它是困扰油田的主要难题。目前所使用的处理方法包括三种，分别为综合使用、生物处理及物理化学技术。生物处理法能够节约能源，运行费用较低，投资比较少，逐渐成为最具备潜力的含油污泥处理方法。因此，本文对微生物处理含油污泥工艺进行了分析。

　　关键词：微生物;油气田;污泥处理

　　油田含油污泥指的是在石油开采、储存及炼制加工过程中，因为操作、事故及检修等问题导致落地原油和泥土混合而形成的物质，或者油田在正常生产过程中系统所排出的含油泥沙 [1]。污泥中的含油率一般为 10% ～ 50%，其含水率为 40% ～ 90%，其中含有大量酚类、苯系物、芘等恶臭的有毒物质，成分较为复杂，是一种多相体系，一般由油包水、水包油和悬浮固体构成，具有较大的黏度，固相无法彻底沉降。另外，油田运行期间使用大量不同种类的化学处理剂，导致油泥砂中各种污染物和无机固体的桥联结构较为稳固，油、水充分乳化，成分结构较为复杂，客观上提高了工艺处理的难度，增加了处理成本 [2]。根据国家危险废物名录，含油污泥属于危险废物，也是目前固体废弃物处理中的难题。

　　1　材料及方法

　　1.1　试验材料

　　本试验选择某油田含油污泥，油质量分数为 41.8%;从油田含油污泥中筛选出两株对原油具有良好降解作用的菌株，分别标记为 YC-3、YC-1，作为纯菌株;通过纯菌株，液体培养到稳定生长期，根据 1:1 的混合培养得到混合菌。

　　使用土壤及荞麦皮作为污泥堆制处理调理剂，将土壤、含油污泥及荞麦皮根据相应的比例混合，配置两种堆制污泥：第一种为油 : 土壤 =1:2;第二种为油 : 土壤 : 芥麦皮 =5:10:1。

　　本试验使用的容器为 220 mm 上端直径、180 mm 下端直径、200 mm 高的塑料桶。

　　1.2　试验方法

　　在塑料桶中装上配置的堆制污泥，分别根据 10%、15% 的接种量加入 YC-1、YC-3、YC-12 菌种液及适量的磷、氮营养液，均匀搅拌后实现室温堆制。堆制塑料桶使用 PVC 膜进行封口，实现通气孔的设置，每隔 7 d 搅拌一次，提高通气量，并且补充水分，保证土壤的潮湿。每隔 3 ～ 5 d 从桶中五个不同位置取 2 g 样品，搅拌均匀后对含油量进行检测，对不同菌种、调理剂及接种量对除油效果的影响进行分析 [3-4]。

　　2　结果和讨论

　　2.1　接种量对降解率的影响

　　将相同污泥含油量样品分别接种在 3%、6% 微生物中，详情如图 1 和图 2 所示。结果表明，不同污泥含油量的降解率相同，即降解初期接种量对降解量的影响并不明显。两周后，接种 6% 样品降解率要比接种 3% 样品要高，而且差距在时间不断推移过程中不断扩大。微生物密度和微生物繁殖速率具有密切的关系，微生物数量都呈指数增长。在相同时间中，大接种量样品中的微生物数量增长速度比小接种量要高，新陈代谢的速度比较快，其对原油降解的速率越快，需要的周期就会越短 [5]。

　　2.2　不同菌种对处理效果的影响

　　从第一种堆制污泥料中，根据 15% 接种量实现 YC-1、YC-3 和 YC-13 的接种，室温中连续堆制处理 35 d。从第 3 天开始，每隔 3 ～ 5 d 取样对其中油泥含量进行分析，图 3 为不同菌种的处理效果。由图 3 可以看出，在添加外援石油烃类降解菌后，含油污泥中的烃类化合物具有明显的去除效果，除油率在堆制时间不断延长的过程中增加。前 14 d，混合菌 YC-13 的除油效果比 YC-3 优，但是比 YC-1 要低。

　　另外，混合菌 YC-13 的除油效果不断增强，到 25 d 时，除油率已经超过 YC-1，并保持不断上升。 35 d 后，YC-13 的 除 油 率 为 54.02%， 比 YC-1 和 YC-3 的除油率要高。上述结果表明，降解含油污泥烃类化合物时，YC-1 和 YC-3 具有协同促进效应。但是在培养初期，混合菌需要长时间的适应，在培养时间不断增加的过程中，两种菌相互促进，提高了含油污泥中油的使用效率，除油率较为显著 [6]。

　　2.3　混合菌的破乳测定

　　通过对污泥厌氧 - 好氧及好氧处理后的污泥含油量对照测定，得出表 1 结果，表 2 为混合菌对含油污泥的原油降解能力测定结果，浓度指的是含油污泥起始含油量，反映不同时间污泥中油的降解情况。由表 1、表 2 可以看出，处理时间越长，破乳脱油效果越好。随着含油量不断增加，混合菌对原油的降解率不断降低，对于相同含油量的污泥，降解时间不断延长，降解率提高。原因可能是在厌氧处理中，兼性厌氧微生物在接种后开始阶段发生代谢，产生大量代谢产物，提高了破乳效果。另外，在含油量低于 500 mg/L 时，菌株的混合使用能够将原油组分分解。在含油量为 15 000 ～ 20 000 mg/L 时，运行 72 h，混合菌对原油的降解率为 60% ～ 70%。虽然具有较高的含油量，混合菌的原油降解率降低，但是绝对降解量不断增加，这说明混合菌具有优良的原油降解能力，在高浓度情况下需要的时间较长，还具有抑制作用 [7]。

　　2.4　堆肥处理测定降解效果

　　发酵液混合加入含油污泥进行处理，每隔 2 h 洒一次水，使污泥含水能够保持在 40% ～ 55%，实现添加微生物与不添加微生物对降解结果的测定，详情如表 3 所示。表 3 试验数据表明，微生物堆肥方法对含油污泥的处理效果较为明显，随着时间不断增加，油去除率越高，在处理时间为 60 d 时，含油量降低到 400 mg/kg，比没有添加混合菌的 8 100 mg/kg 要低。因此，使用微生物处理含油污泥可行有效，堆肥时间延长，改良混合菌性能，能够使实际需求得到满足。

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　　3　讨论

　　微生物降解试验表明，对于含油污泥来说，微生物具有明显的处理效果。五株菌混合使用能够在 36 h 内彻底分解油含量为 2 000 mg/kg 的原油组分。堆肥处理结果表明，添加混合菌后，处理效果十分突出，随着处理时间的延长，堆肥处理效果越发明显，油去除率得到提高。在处理时间为 60 d 时，污泥含油量会降低到 4 100 mg/kg，接近排放标准。

　　参考文献

　　1 汪　洋，胡　敏，张奕婷，等 . 微生物堆肥技术修复含油污泥的试验研究 [J]. 安徽农学通报， 2018，(9)：81-83.

　　2 魏　利，李春颖 . 含油污泥电化学生物耦合处理技术及其应用研究 [A]. 中国脱盐协会 .2013 青岛国际脱盐大会论文集 [C]. 北京：中国脱盐协会， 2013.8-10.

　　3 刘　伟，刘永军，贾海燕，等 . 炼油厂含油污泥生物强化修复试验研究 [J]. 现代化工，2017，(5)： 89-92.

　　4 冯凯强 . 油污泥液相无害化及固相热通风处理工艺研究 [D]. 西安：西安建筑科技大学，2016.

　　5 金　喆 . 石油石化行业含油污泥无害化处理技术综述 [J]. 石化技术，2015，(12)：129-130.

　　6 孙建成，桂召龙 . 生物法处理滨一区含油污泥 [J]. 油气田地面工程，2013，(5)：27-28.

　　7 李　帅 . 大庆油田含油污泥超声波预处理 - 厌氧产甲烷的研究 [D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.

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