生物法处理含油污泥研究进展

朱雨晴，佟乐, 2，刘蔷薇，杨荣，乔雪飞

生物法处理含油污泥研究进展

朱雨晴1，佟乐1, 2，刘蔷薇1，杨荣1，乔雪飞1

（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2. 辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000）

随着石油和天然气的大规模开发，开采过程中会产生大量有机物含量高、组分复杂的含油污泥，含油污泥严重污染油田周边的水、土壤及生态环境，处理石油开采过程中产生的含油污泥已刻不容缓。生物法处理含油污泥因其运行费用低、投资少、环境友好的特点已成为近年来研究的热点，具有良好的应用前景。本文在研究国内外文献资料的基础上，对处理含油污泥的生物法按单一法和联合法分类，分别评述了这两种方法处理含油污泥的特点，并对这些方法的发展提出了建议。

生物法；含油污泥；污染；生态环境

石油资源开发与使用过程对生态环境造成了巨大的污染，含油污泥就是其中的一种主要污染物，简称油泥。油泥是一种成分复杂的混合物，多呈悬浮乳状液状态，主要组分包括重质石油烃类的组分（石蜡、沥青、胶体、老化原油）、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物和生产过程中投加的各种化学药剂等。伴随油田生产，大量的油泥被产出堆放在油田周边，油泥占用大量的土地资源，同时对油田周边的生态环境会造成严重的污染，油泥携带的毒性物质还会伴随食物链进入到人体，后果十分严重。因此，油泥必须在短时间内被处理，不可以长期露天堆放[1]。

国内外对油泥的主要处理方法包括焚烧、生物处理、热洗、固液分离、焦化等，其中生物处理方法是近年来的研究热点，科研工作者已将生物法用于油田环境修复中。本文将处理油泥的生物法分为单一生物法和联合生物法，论述了它们的发展现状，阐述了它们各自具有的特点和不足，并提出了生物法处理油泥的发展建议，希望能为国内外科研技术人员开展此类研究提供参考。

1 单一生物法

1.1 地耕法

油田生产的过程中会有大量的油泥、钻井岩屑等散落于地表，地耕法普遍用于处理这部分油泥。处理过程中需要添加一定肥料来调节土壤的C、N、P元素的浓度比，调节土壤的pH值和湿度从而优化烃类生物降解的条件，同时要对土壤进行翻耕使其充分含氧。地耕法处理含油污泥过程中可以将石油烃转化为无害的土壤成分，二次污染程度低、运行费用低，但该方法占用耕地面积较大，处理速度慢，温度条件也限制其在寒冷地区的油田应用，微生物降解不充分时还会遗留污染。

1.2 堆肥法

堆肥法是将肥料与油泥充分混合，露天堆放并用人工强化生物降解处理。在微生物代谢的过程中堆体温度逐渐升高，高温的条件下有利于烃类物质的分解。肥料要具有透气性、持水性等特点，常见的锯木屑、碎稻草等都可作为廉价的肥料处理油泥。

余冬梅等[2]利用稻草和有机肥作为肥料混合油泥，堆放115 d后，堆体中的油去除率达到42%，较未堆肥处理提高24%，油泥经堆肥法处理后生物毒性也有所降低。该方法的研究重点是如何选择适宜的肥料，有学者以此为研究内容继续深入研究。王斐等[3]选取农业废弃物牛粪作为肥料混合油泥进行堆放处理，堆肥115 d 后堆体都达到腐熟状态后，石油烃降解率为22.96%。

堆肥处理占地小，成本低，处理量大，与地耕法相比更环保，更容易控制，适于处理毒性较大的化合物，但处理时间长且对环境要求较高，而且堆肥处理不能实现污泥中石油的回收再利用，虽然能够修复环境，却损耗了大量的油品。

1.3 生物表面活性剂法

常见的生物表面活性剂包括脂肽、多糖蛋白质络合物、糖脂、磷脂和脂肪酸，具有无毒或低毒、可生物降解、生态安全的特点，所以采用生物表面活性剂处理油泥对环境二次污染程度更低。

王殿玺[4]等利用生物表面活性剂法处理含油污泥，振荡培养24 h后油泥中含油量降低，去除率达到20%以上，72 h后去除率高达到81.69%。Ivshina[5]选取红球菌系列的菌种和该菌生成的表面活性剂对石油污染的土壤和沙石进行处理，去除率达到82.6%。微生物在烃类环境下产生生物表面活性剂，利于烃基质的乳化，促进微生物对烃类物质的摄取，加速菌体生产，提高污染物去除率[6]。

生物表面活性剂结构复杂、分子量大，对油泥的处理效果好，材料来源广泛，但生物表面活性剂活性强，保存难度大，对环境条件要求高。

1.4 微生物降解法

近年来中外科研工作者在逐渐培养和选取各种不同微生物用于环境修复中，在油田的油泥处理中也有应用。Mahdi A M E采用微生物降解法处理油泥研究过程中发现，该方法较操作简便、成本较低。Dhote M利用从罐底油泥中分离出的个别菌株及其配制的复合处理剂处理油泥，去除率较高，同时发现了一种潜在的细菌制剂，可用于油泥/多环芳烃污染场地的矿场处理[7]。

微生物降解法虽然处理成本低，但微生物的生物活性容易受到环境条件影响，为提高处理效率和稳定运行，必须频繁添加药剂，控制pH值、温度等，这样运行费用增加，投入人工也比较多，而且生物一旦死亡将需要较长时间重新培养，以上缺点都限制了微生物降解法在矿场的大规模应用。

1.5 生物强化法

生物强化法主要是通过向传统的生物处理系统中添加具有一定功能的微生物，增加微生物的总浓度，从而提高降解速度和对污染物的去除率。

王建刚等用生物刺激和生物强化的方法处理炼油厂的污染物，在生物表面活性剂中加入芽孢杆菌菌株进行强化，加强生物降解能力。通过实验研究了生物修复过程中土壤pH、温度、含水量、生物量等理化参数的变化。结果表明，混合培养生物强化法在含油污泥的处理方面比单独使用某微生物效果好[8]。

生物强化法处理油泥的去除率相对较低，需要开发高效新菌种，同时还需要对操作条件进行优化和并逐渐缩短处理周期。

2 联合法

2.1 植物表面活性剂联合微生物技术

用植物－微生物联合修复法处理油泥，总石油烃降解率比自然修复提高了30.49%。实验结果表明，植物－微生物联合修复的生物毒性浓度减少了5 102 mg/kg。和晶亮处理油泥的过程中发现，植物与微生物之间存在一种互利共存的关系，这也进一步的证明了该联合技术优于单一技术的使用。韩灵通选取了5种高效土著菌和植物表面活性剂联合处理油泥，实验结果表明，温度对降解效率影响较小，最优温度为30 ℃，菌液投加量对降解效率影响很大，随着投加量的增加其降解效率最高达到93.6%，该方法实现油田油泥变为农耕土地，将化工废弃物变为优质耕地资源[9]。

活性剂联合微生物技术在处理的过程中无二次污染，修复方法简便，快速高效，表面活性剂的存在为微生物提供了生存环境，提高了单一微生物法的油去除率。

2.2 化学生物联合技术

化学生物联合处理技术主要是把传统的化学处理法与现代各种生物处理技术进行优化改造后的组合技术。任鹏等[10]采用温和化学处理方法和生物强化法联合处理高含油污泥，并在现场进行了验证，结果表明，处理时间比单一生物降解法提前一个月达到预期处理效果。

该方法与单一的化学或生物法相比，费用相对更低，适用范围也更加广泛，而且化学生物联合技术在处理含重金属、有机物的复合土壤方面更加适用，当前矿场的油泥环境中污染物比较复杂，该项技术也是一个研究的热点。

2.3 电化学生物耦合技术

电化学生物耦合技术利用电场氧化污染物，利用生物强化降解污染物，协同处理提高了污染物的去除效率。刘奕彤采用电化学生物耦合技术处理含油污泥，在反应器投加发酵沼液缩短了处理时间。有些学者研究微生物燃料电池与油基泥浆的实验，实验过程中发现产电微生物将油基泥浆中有机污染物代谢转换为电能。该方法不仅能够处理油泥，同时为环保节能提供了一个新的研究方向[11]。

3 结束语

油田生产过程中产生的油泥严重污染耕地、破坏生态环境，高效快速地处理油泥是当前环保工作者面临的棘手问题。矿场目前使用的处理方法中，生物法相比于非生物法，具有处理有费用低、处理效果好、环境友好、二次污染率低、不破坏植物生长的土壤环境等优点，但生物法的修复周期长、占地面积大也在某种程度上限制其应用。建议研发繁殖速度高、对环境依赖程度低的新型微生物，研发毒性低、环境适应性强的表明活性剂用于油田环境修复中。在油泥的处理过程中应尽量缩短处理周期，提高处理效率。我国的原油消耗量非常高，需要从国外大量进口，所以从油泥中进行原油的回收也将是在环境修复过程中着重考虑的问题。

［1］李星蓉，佟乐，王璐，等.聚合物驱油技术综述[J].当代化工，2017，46（6）：1228-1230+1234.

［2］余冬梅，骆永明，刘五星，等. 堆肥法处理含油污泥的研究[J]. 土壤学报，2009（6）：1019-1025.

［3］王斐，唐景春，林大明，等. 牛粪强化高含油污泥堆肥生物处理及评价[J]. 生态学杂志，2013，32（1）：164-170.

［4］王殿玺. 油泥的生物表面活性剂洗脱与植物修复研究[D]. 南京：南京林业大学，2010.

［5］N Christofi, I.B. Ivshina. Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation[J]., 2002, 93(6):915-929.

［6］佟乐，雒旭，杨双春.钻井液聚合物降滤失剂研究进展[J].应用化工，2018，47（7）：1523-1527.

［7］Dhote M, Kumar A, Juwarkar A. Petroleum contaminated oil sludge degradation by defined consortium: Influence of biosurfactant production[J]., 2018, 88(2): 517-523.

［8］李长平，李沼萱，张金辉，等.高活性两性Gemini表面活性剂的研究进展[J]. 应用化工，2019，48（9）：2235-2241.

［9］和晶亮.植物——微生物联合修复含油污泥污染土壤中的多环芳烃分析[J]. 科技视界，2018（30）：103-104.

［10］任鹏，赵敏，范婧，等.化学/生物联合处理含油污泥技术研究[J].油气田环境保护，2019，29（5）：50-53+77.

［11］刘奕彤. 含油污泥电化学生物耦合处理技术及效能研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2017.

Research Progress in Treatment of Oily Sludge With Biological Methods

-1,1, 2,1,1,1

（1. College of Petroleum and Natural Gas Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China; 2. Liaoning Technical University, Liaoning Fuxin 123000, China）

With the large-scale development of oil and natural gas, a large number of oily sludge with high organic content and complex components were produced in the process of oil exploitation. Oily sludge seriously pollutes the water, soil and ecological environment around the oilfield, so it is urgent to treat the oily sludge produced in the process of oil exploitation. Biological treatment of oily sludge has become a hot research topic in recent years because of its low operating cost, low investment and environmental friendliness. In this paper, based on the study of domestic and foreign literatures, the biological methods of treating oily sludge was classified into single method and combined method, and then the characteristics of the two methods were discussed, and suggestions for the development of the methods were put forward.

biological method; oily sludge; pollution; ecological environment

盘锦辽东湾新区石化及精细化工产业园区简介

盘锦辽东湾新区石化及精细化工产业园区（以下简称“园区”）成立于2005年12月，是国家级经济技术开发区—盘锦辽东湾新区重要组成部分，是盘锦市发展石化及精细化工产业的重要载体，也是辽宁省“十三五”规划确定的按照世界级石化基地的目标开发建设的两大基地之一。2012年被国家工信部评为“国家新型工业化产业示范基地（石油化工产业），同年盘锦石化和精细化工产业成为辽宁第一个超千亿的产业集群。园区始终坚持绿色、环保、循环、可持续的发展理念，按照终端产品拉动中上游产品，不断拉长拓宽产业链条的思路，现已实现产业差异化、规模化、集群化的发展格局。经过十多年的发展，园区基础设施建设和产业发展都取得了令人瞩目成绩，实现了在辽宁沿海经济带的率先崛起，是盘锦市乃至辽宁省对外开放的平台与前沿阵地，是环渤海地区最具有发展潜力的产业集群集聚区。

更正启事

《辽宁化工》2020年第49卷第3期第279页作者朱艳的单位是：中国石油大港油田公司对外合作项目部。特此更正。

《辽宁化工》编辑部

X741

A

1004-0935（2020）04-0393-03

2019-12-27

朱雨晴（1999-），女，辽宁省昌图县人，研究方向：提高采收率。

佟乐（1981-），男，讲师，博士研究生，研究方向：水资源与水污染控制理论及技术。