炼油厂含油污泥的生物堆肥试验

陶兴玲，唐柳

(长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025)

余维初

非常规油气湖北省协同创新中心(长江大学)，湖北武汉430100石油石化污染物控制与处理国家重点实验室，北京1022006长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023

胡传炯，何恕

(非常规油气湖北省协同创新中心(长江大学)，湖北 武汉 430100)

江涛

(长江大学动物科学学院，湖北 荆州 434025)

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品

新疆某炼油厂待排放含油污泥，进行多点取样(包括浮渣、活性污泥和罐底污泥)后装入无菌袋存于实验室4℃冰箱密封保存。

1.1.2 菌种

3种高效石油降解菌：侧孢芽孢杆菌(Brevibacilluslaterosporus)、热带假丝酵母(Candidatropicalis)、仁川冢村氏菌(Tsukamurellainchonensis)，保存于长江大学生命科学学院微生物实验室。

1.1.3 培养基

无机盐培养基：KCl 0.5g、NaNO31.5g、K2HPO41g、MgSO40.5g、(NH4)2SO41.5g、NaCl 5g、CaCl20.01g、FeSO40.01g、蒸馏水1 L，pH 7.0～7.2。

富集驯化降解培养基：无机盐培养基加入0.2%的含油污泥。

扩大培养基：牛肉膏 5g、蛋白胨 10g、NaCl 5g、蒸馏水1 L、pH 7.0。

含蛋白质多的食物包括：奶制品，如牛奶、羊奶等；畜肉，如牛、羊、猪、狗肉等；禽肉，如鸡、鸭、鹅、鹌鹑等；蛋类，如鸡蛋、鸭蛋、鹌鹑蛋等；鱼、虾、蟹类；大豆类，包括黄豆、大青豆和黑豆等，其中以黄豆的营养价值最高，它是婴幼儿食品中优质的蛋白质来源。此外，像芝麻、瓜子、核桃、 杏仁、松子等干果类蛋白质的含量也较高。

1.1.4 营养剂

由豆粕、玉米粉、麸皮和锯木屑按照1∶1∶1∶1混合均匀。

1.2 方法

1.2.1 菌种的制备

高效石油降解混合菌的制备：将3株高效石油降解菌进行扩大培养，取等量的菌悬液混匀，以10%(V/W)接种量接种到营养剂中培养，制成固体菌剂。

营养剂土著混合菌群的制备：将豆粕、玉米粉、麸皮和锯木屑分别接种到马铃薯蔗糖固体培养基[11]和牛肉膏蛋白胨固体培养基[13]上，分别于37℃和28℃条件下培养18h，挑选长势最好的真菌和细菌各1株，共8株。将8株菌分别接种到豆粕、玉米粉、麸皮和锯木屑上，再将已接种的4种营养剂等比例混合获得营养剂土著混合菌群。

含油污泥土著混合菌群的制备：将油泥样品接入富集驯化降解培养基，富集驯化3代得到含油污泥土著微生物混合菌群[12]。

土著微生物混合菌液的制备：将上述含油污泥土著混合菌群和营养剂土著混合菌群混合，再扩大培养获得土著微生物混合菌液。

1.2.2 试验方法

参考张红岩等[10]的试验方案，分别称取400g供试油泥装于方形花盆，按表 1 所示方案对油泥进行60d的堆肥试验，每天均匀翻动堆肥保持透气性，每组实验设置3个平行。

表1 生物堆肥试验方案

1.2.3 测定方法

油泥温度采用温度计直接测量；油泥水分采用烘干法[14]测定；pH采用电位计法[14]测定；微生物计数采用涂抹平板计数法[12]；石油降解率根据文献[15]进行测定。

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中温度的变化

图1 不同处理条件下堆肥过程中温度的变化

不同处理条件下堆肥过程中温度的变化情况如图1所示。3组试验堆肥方案温度变化呈现相似的趋势，均是在0～5d内快速升温，维持一段时间后，缓慢降温，最终升温和环境温度基本保持一致。在第5天，A1、A2和A3的堆肥温度和环境温度均有较大温差，分别为7、6、6℃。由此可见，在生物堆肥条件下，即使不添加高效石油降解菌和土著微生物，只添加营养剂，也会获得一定的堆肥效果，营养剂有利于创造优化的微生物生长环境，利于取得最佳的生物堆肥效果。

图2 不同处理条件下堆肥过程中水分含量的变化

2.2 堆肥过程中水分含量的变化

不同处理条件下堆肥过程中水分含量的变化情况如图2所示。在60d的堆肥试验过程中，3组方案的水分含量变化均不大，与A1相比，A2、A3水分含量更稳定，60d时A1、A2和A3的水分含量分别为62.09%、58.84%和59.41%。由此可知，在60d堆肥过程中，高效石油降解菌和土著微生物生长会充分利用堆肥中的水分，从而使堆肥中的水分含量低于添加营养剂的水分含量且维持在一定的范围内，有利于取得最佳堆肥效果。

2.3 堆肥过程中pH的变化

不同处理条件下堆肥过程中pH的变化情况如图3所示。3组堆肥方案中pH变化趋势相似，堆肥开始后，pH缓慢下降，随着堆肥时间延长，pH上升，约30d后pH略微下降，随后基本维持不变，60d时A1、A2和A3的pH分别为7.15、7.11和7.20。在堆肥前期，堆肥中的有机质被微生物利用，微生物快速繁殖，污染物降解产生的有机酸类造成堆体 pH 下降，随着时间的延长，微生物活性增强，有机酸类物质被降解转化，pH缓慢上升，最后有机物质基本消耗殆尽，pH趋于稳定。由此可知，添加营养剂、高效石油降解菌和土著微生物都会对堆肥降解产生一定的效果。

2.4 堆肥过程中微生物数量的变化

不同处理条件下堆肥过程中微生物数量的变化情况如图4所示。3组实验的微生物数量均先上升后迅速下降。在整个堆肥过程中，A3的微生物数量总是高于A1、A2。由此可知，添加高效石油降解菌和土著微生物更有利于堆肥微生物数量的增长，土著微生物将营养剂分解成更适宜降解菌生长所需要的小分子物质，由此快速增加微生物数量，利于取得最佳堆肥降解的效果。

图3 不同处理条件下堆肥过程中pH的变化图4 不同处理条件下堆肥过程中微生物数量的变化

图5 不同处理条件下堆肥过程中石油降解率的变化

2.5 堆肥过程中石油降解率的变化

不同处理条件下堆肥过程中石油降解率的变化情况如图5所示。3组试验的石油降解率均呈现上升趋势，经过60d修复后A1、A2和A3的石油降解率分别为53.2%、70.8%、82.3%，与A1相比，A2、A3的石油降解率分别提高了17.6和29.1个百分点，A3的石油降解率相比A2提高了11.5个百分点。由此可知，高效石油降解菌和土著微生物是堆肥过程中提高石油降解率的重要影响因素，高效石油降解菌和土著微生物的联合作用更有利于石油的降解。

3 结论

经过60d的堆肥试验，以A3(油泥+营养剂+高效石油降解菌+土著微生物混合菌液)堆肥处理方案为最佳，石油降解率可达到82.3%。研究结果表明，营养剂、高效石油降解菌和土著微生物联合作用更有利于含油污泥中油类物质的降解。