生物法处理含油污泥的研究进展

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

生物法处理含油污泥的研究进展

商雪娇，李 思，张金辉

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

随着石油产业的不断发展，导致含油污泥产量越来越大。含油污泥成分复杂，乳化严重，难于处理，直接排放对环境危害极大。生物法处理含油污泥具有成本低、无二次污染等优点，因此受到国内外学者的广泛关注。主要介绍了几种含油污泥的生物处理方法，包括：生物堆肥法、联合生物法、生物反应器法、生物修复法和生物浮选法，并对生物法处理含油污泥未来的发展提出了一些建议，以期为相关研究提供参考。

含油污泥；生物法；堆肥法；生物反应器；浮选法

含油污泥是石油化工业的主要污染物之一，我国每年产生近百万吨的含油污泥，含油污泥成分复杂，含有大量有机物，以及重金属物质等有害物质，已经被列入国家危险废物名单中，若将其随意处置不但违法，而且会严重危害周围环境。生物法是指石油降解菌以石油烃类为碳源进行生物代谢，并将石油烃类转化为水和二氧化碳等无机物的过程。生物法节约能源，运行费用低，作用持久，具有广阔的应用前景。本文主要介绍了生物堆肥法、联合生物法、生物反应器法、生物修复法及生物浮选法在含油污泥处理中的应用进展，并对生物法处理含油污泥未来的发展提出了几点建议，以期为相关研究提供参考。

1 生物法处理含油污泥技术

1.1 生物堆肥法

生物堆肥法是一种将传统堆肥与生物处理结合的含油污泥处理方法，主要利用污泥中的微生物进行自然发酵[1]，从而达到净化污泥的作用。余冬梅[2]等人以某油田联合站含油污泥为研究对象，利用堆肥生物降解法进行处理。在含油污泥中添加稻草和有机肥，处理115 d后，含油污泥中的石油烃含量从原来的(123±1)g/kg降低到(71.7±0.7)g/kg，且生物毒性有所降低，EC50从原来的(1.77±0.28) mg/mL提高至(2.76±038)mg/mL。稻草和干猪粪，可以改良油泥C/N/P比例，强化处理能力。王裴[3]等人将油泥与农业废弃牛粪按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 均为26.4。115 d后，小型堆肥的C/N 为18.4，大型堆肥的C/N 为18.5。与大型堆肥相比，小型堆肥对石油烃降解速度更快，堆制115 d 后总石油烃降解率达到22.96%。王新新[4]等人针对某油田污泥，采用生物堆肥工艺进行处理，90 d后，石油烃降解率达(53.3%±9.5)%。经Biolog分析后发现，处理后的含油污泥AWCD值明显提高，表明土壤微生物活性增强。孙正贵[5]将外源石油降解菌和生物刺激后的污泥土著菌相结合，对胜利油田滨一污水处理站的含油污泥进行处理，230 d后，相比于自然堆放和无外源添加菌的含油污泥相比，添加外源石油降解菌的处理效果最好，外源石油降解菌可激发土著菌的降解活性，从而使油泥中石油烃类含量大幅下降，油泥生物毒性明显降低。添加外源石油降解菌或刺激土著菌的方法是处理油泥的可行手段。欧阳威[6]等人采用微生物菌剂强化和堆制强化技术对含油量为12.68%的污泥进行处理。56 d后，含油量下降至6.42%。通过 GC-MS 分析得出微生物菌剂强化分解对碳原子数小于21的直链烷烃有着良好的降解效果，对于碳原子数大于26 的烷烃分解能力则一般。总的来说，堆肥的实质是微生物在适宜条件下，以堆体中石油烃类为营养源，进行生物代谢的过程，能够有效的降解含油污泥，但不同种类的微生物、不同的处理方法及不同规模的肥堆对石油烃的降解能力不同，其中小型肥堆的处理效率较高，但无论何种方案都不能将石油烃类彻底处理，且堆肥处理不能实现污泥中石油的回收再利用。

1.2 联合生物法

联合生物法是将生物法与其他污泥处理方法联用，从而发挥两者各自的优势。由于生物堆肥法无法处理复杂的芳香烃，且生物代谢会产生一定的毒性物质，会抑制后续生物处理，因此，Ali Koolivand等人[7]将Fenton氧化法作为生物堆肥法的后续处理工艺，用来去除含油污泥中无法生物降解的组分，主要是芳香烃。实验确定出最佳堆肥率为1∶8，且TPH去除率主要受氧化剂浓度的影响，最佳烃去除率可达80.2%。王誉霖[8]采用超声-生物降解复合工艺对油田含油污泥进行处理，结果表明，当辐照时间为30 min，曝气时间为4 h，超声强度为200 V时，除油率最大，可达60%，超声辐照可以大幅度提升处理效率，COD去除率提高85.7%，油去除率提高66.7%。超声辅助生物法的主要机理是超声波具有空化作用和强化搅拌的作用，有助于污油从泥砂表面剥离，降低油与固体间的粘附应力，从而提高油去除率。张滨[9]在生物法处理含油污泥前，对含油污泥进行了超声+药剂清洗预处理，以减轻生物处理的负担，同时回收部分污油进行回用。经过频率25 kHz、声压74 144 Pa的超声洗脱处理60 min后，含油污泥的油含量可以降低至102 103.9 mg/kg。然后再进行堆肥处理，处理后含油量在0.5%左右，再经生物修复后，最终含油率可降至0.3%，处理效果可观。总体来说，联合生物法改变了用单一生物法处理油泥的传统方法，结合了多种处理工艺的优点，为含油污泥处理提供了一条新思路，但目前仍处于实验研究阶段，离工业化应用还有一段距离。

1.3 生物反应器法

生物反应器是指能够为微生物繁殖以及生化反应提供适合环境条件的设备，可用于处理油污土壤及含油污泥。周立辉[10]等人使用撬装式生物反应器对长庆油田华池作业区93#井场的修井油泥进行处理，向反应器内添加工程菌剂、营养盐、膨松剂等，来强化降解反应。实验结果表明：当初始含油量为7.24%时，处理24 d后，含油量可下降为0.23%。气相色谱分析结果显示：C11以及C31-C35均被试验菌剂完全降解。实验菌剂的制备技术较为简单，不会对环境造成二次污染，具有广泛的应用前景。许世芹[11]采用生物酶清洗技术+油泥砂处理的反应装置对中原油田管辖的6个采油厂油泥进行处理。结果表明，该生物反应器的洗油效果可达到99.67%，生物酶的存在会促进原油与泥砂粒表面的分离，使平均含油率在10%～35%的油泥得到清洗，分离出的砂粒经水冲洗后测得含油量小于3 000 mg/kg，达到《农用污泥中污染物控制标准（GB4284—84）》标准要求。总体来说，生物反应器能人为的控制营养物质、温度、充氧等操作条件，加速生物降解烃类物质，同时处理后的液体部分可排入处置井再利用，固体部分可施用农田。对于油田发展具有重大意义，定会产生巨大的经济效益，生态学效益和社会效益。但生物反应器要求底物浓度不能过高，因此体积庞大，且对反应器材质要求较高。此外，由于反应机理复杂，不易于进行计量学计算和动力学研究，从而导致反应器的设计与放大变得困难。

1.4 微生物修复法

微生物修复是利用微生物使环境中的污染物降解或转化为其它无害物质的过程[12]。关明月[13]等人以含油质量分数为9.0%和10.2%的油泥为研究对象，在利用土著菌种的同时添加了外源菌剂，经过120 d修复后，含油9.0%的土样中饱和石油烃的质量分数由59.1% 降至35.6%。含油10.2% 的土样中饱和石油烃质量分数由59.1%降至34.1%，比含油9.0% 的土样处理效果显著， C17、C18也有所降解。外源菌剂在本实验中起主要降解作用，建议在生物修复处理中引进外源菌种。闫毓霞[14]等人对胜利油田滨一污水站的含油污泥采取强化土著微生物降解活性的方式进行修复。初始含油量为126 g/kg，处理230 d后，油去除率为42.8%，持水量明显增加，油泥的EC50值较处理前显著提高，但处理后污泥油含量依然很高，作者建议可采用微生物-植物复合法进行后续处理。卢桂兰[15]等人用草炭强化生物修复，以某采油厂联合站陈化油泥为研究对象，经过26个月的现场试验，陈化油泥中总石油烃（TPH）的降解率为38.9%，较自然衰减的降解率（14.9%）提高了24%，其理化性质得到显著改善，pH由8.7降至6.9，含盐量由20.3 g/kg降至7.3 g/kg，有机质浓度增加17.3%，陈化油泥的理化性质有明显改善，说明草木灰有利于提高土著微生物的降解活性，提高石油烃类污染物的生物降解率。修复处理后的土壤符合GB15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准。刘五星[16]等人向含油污泥中添加有机肥、调理剂、接种烃降解菌，并搭建温室，以提高油去除率，230 d后，RCPG（有机肥+接种烃降解菌+调理剂+接种烃降解菌+温室）的除油率最高，达46.3%。经过修复处理的油泥中，油和脂的含量有所降低，油泥中微生物的活性和多样性得到了增强。

总之，生物修复可以通过天然过程将石油烃转化为无害的土壤成份，节省能源，无需化学药剂，无二次污染，运行费用低，具有广阔的应用前景，但修复处理后油泥中含油量仍很高，需要进一步处理。

1.5 生物浮选法

生物浮法是微生物及其代谢产物参与浮选的过程，并作为各种微粒的选择性絮凝剂，李大平[17]等人对胜利油田王家岗污水处理站含油污泥干化池的污泥进行处理，将菌株与葡萄糖及玉米浆等营养液混合在一起进行产气处理，最佳反应条件为：温度为40 ℃稀释率为98%，投加糖和菌分别为反应有效器容积的0.25%和3.75%，此时，油去除率可达到95%以上，污泥含油量从68 600 mg/kg降至16 600 mg/kg，该法方便实用，能高效的去除油泥中的石油。但目前发现的，可用于生物浮选法的菌株并不多，且筛选和驯化需要进行大量的研究工作。

2 结 论

生物法处理含油污泥具有广阔的应用前景，本文对近几年来生物法处理含油污泥的研究进行总结，建议今后主要围绕以下几个方面展开工作：第一，筛选高效的、可用于石油烃类降解的微生物；第二，可在生物法前进行其它处理，从而实现石油产品的回收；第三，进行中试研究，使生物法处理含油污泥早日实现工业化；第四，开发生物修复法的后续处理工艺，对含油污泥进行进一步处理。总体来说，国内对生物法的研究还处于发展阶段，要想达到成熟还需要理论研究和实践的共同推进。

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巴斯夫扩张巴西水性汽车涂料产能

巴斯夫近日拨款250万欧元给巴西圣保罗的涂料工厂，扩张其产能，为巴西的汽车行业供应水性涂料。

越来越多的汽车生产商选择在巴西开设工厂，而且用水性技术替代溶剂型涂料是大势所趋。基于这两方面的考虑，巴斯夫才做出了在巴西扩产水性涂料产能的决定。在研发汽车行业水性底涂层领域，巴斯夫始终是领先的开拓者。水性涂料是非常环保的，因为配方中水代替了大部分的有机溶剂。

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

商雪娇（1992-），女，辽宁锦州人，研究方向：环境影响评价。E-mail：510094522@qq.com

张金辉（1963-），男，辽宁大连人，教授，研究方向：石油及化工产品的应用研究。E-mail：zhangjinhui422@126.com。