油泥生物处理技术2

1、油田含油固体废物生物处理技术油田含油固体废物生物处理技术史德青中国石油大学（华东）目 录一、含油固体废物的来源一、含油固体废物的来源三、含油固体废物生物三、含油固体废物生物处理技术处理技术四、展望四、展望二、含油二、含油固体废物的危害固体废物的危害一、含油固体废物的来源 含油固体废物含油固体废物集输系统产生的油泥和油砂集输系统产生的油泥和油砂石油污染土壤石油污染土壤油气分离器加热炉电脱水器好油罐原油外输一次沉降罐三相分离器一次除油罐二次除油罐过滤器回注天然气回收混凝剂絮 凝剂井排来液油砂油砂含泥油泥油田地面处理典型流程油田地面处理典型流程油泥油泥落地油污染土壤落地油污染土壤贮油罐贮油罐渗漏渗漏

2、 二、含油固体废物的危害 危害一：污染环境危害一：污染环境石油污染物在环境中的迁移石油污染物在环境中的迁移危害二：巨额罚款危害二：巨额罚款 根据根据19981998年年7 7月月1 1日实施的环发日实施的环发19980891998089号号 国家危险废物名录国家危险废物名录规定，废矿物油已被被列入规定，废矿物油已被被列入名录中第名录中第HW08HW08项。项。 根据根据20032003年年7 7月月1 1日起施行的日起施行的“”“”国家发展计划委国家发展计划委员会、财政部、国家环境保护总局、国家经济贸易委员会、财政部、国家环境保护总局、国家经济贸易委员会员会 第第3131号令号令” 中中排污费

3、征收标准管理办法排污费征收标准管理办法- -固体固体废物及危险废物排污费征收标准废物及危险废物排污费征收标准，不达标排放的危，不达标排放的危险废物排污费征收标准为每次每吨险废物排污费征收标准为每次每吨10001000元元 。 含油固体废物的处理方法 处理技术分类处理技术分类详细技术名称详细技术名称 物理化学方法物理化学方法填埋法，固化法，浓缩干化法、萃取分离填埋法，固化法，浓缩干化法、萃取分离法、土壤洗涤法、焚烧法、土壤洗涤法、焚烧法、热裂解法等法、热裂解法等生物法生物法原位：投菌法、生物培养法、生物通气法、原位：投菌法、生物培养法、生物通气法、农耕法农耕法异位：预制床法、堆肥式处理、生物反应

4、器异位：预制床法、堆肥式处理、生物反应器植物植物- -微生物联合修复微生物联合修复三、含油固体废物生物处理技术（生物修复技术）发展历史：发展历史：含油固体废物的生物修复技术起始于上世纪含油固体废物的生物修复技术起始于上世纪8080年代年代初，初，3030多年来先后发展了多种修复手段与方法，在机理多年来先后发展了多种修复手段与方法，在机理研究和工程应用方面都已逐渐成熟，目前已进入大规模研究和工程应用方面都已逐渐成熟，目前已进入大规模应用阶段。应用阶段。 国内在国内在20002000年后已有小规模的现场实验，年后已有小规模的现场实验，20072007年国年国家家“863863计划计划”中将石油污染

5、土壤的生物修复技术及示中将石油污染土壤的生物修复技术及示范工程列入重点项目行列。范工程列入重点项目行列。生物修复技术是生物修复技术是8080年代以来出现和发展起来的清除和治理年代以来出现和发展起来的清除和治理环境污染的生物工程技术，是依靠细菌、真菌、高等植物甚至环境污染的生物工程技术，是依靠细菌、真菌、高等植物甚至动物以及细胞游离酶的自然代谢过程，降解并且去除环境污染动物以及细胞游离酶的自然代谢过程，降解并且去除环境污染物的生物技术。物的生物技术。典型事例：典型事例：19891989年年3 3月美国月美国Exxon ValdezExxon Valdez号油船触礁，号油船触礁，41000t410

6、00t原油原油泄漏，使阿拉斯加湾泄漏，使阿拉斯加湾2100km2100km的海岸线遭受污染。为清除污的海岸线遭受污染。为清除污染，在大量试验的基础上，首先在染，在大量试验的基础上，首先在120km120km的海岸线上进行了的海岸线上进行了综合修复的尝试。到综合修复的尝试。到19901990年，海岸的油污明显减少，生物年，海岸的油污明显减少，生物修复成为主要措施并发挥了巨大作用。修复成为主要措施并发挥了巨大作用。 应用现状：应用现状：欧美各国对生物修复技术非常重视，从事该项技术欧美各国对生物修复技术非常重视，从事该项技术的研究机构和商业公司大约有近百个。自的研究机构和商业公司大约有近百个。自19

7、821982年以来，年以来，已利用环境生物技术治理并恢复了已利用环境生物技术治理并恢复了60006000多处污染地。在多处污染地。在欧洲，大约有欧洲，大约有30%30%的污染采用生物修复技术处理。的污染采用生物修复技术处理。生物修复原理生物修复原理OilMicrobeCO2+H2OCO2+H2OCO2+H2O微生物微生物“吃掉吃掉”石油石油和其它有机污染物和其它有机污染物微生物微生物“消化消化”石油并石油并将其转化为将其转化为CO2和和H2O微生物释放出微生物释放出 CO2 和和 H2O1.2.3.微生物微生物制剂、相关营制剂、相关营养和通气物质养和通气物质调控微生物生长代谢调控微生物生长代谢

8、和降解污染物条件和降解污染物条件含油固废污染物被污染物被降解成为降解成为COCO2 2+H+H2 2O O生态恢复生物修复基本技术过程生物修复基本技术过程微生物修复技术异位修复预制床堆肥生物反应器原位修复投菌生物培养生物通气农耕生物修复分类生物修复分类技术分类技术分类技术名称技术名称技术路线技术路线技术缺点技术缺点原位修复原位修复投菌投菌直接直接向含油固体废物中加入向含油固体废物中加入外源外源的污染降解的污染降解菌和菌和营养物营养物菌种适应性菌种适应性生物培养生物培养定期定期向受污染土壤向受污染土壤投加投加HH2 2OO2 2和和营养，刺激土著降解菌的生长营养，刺激土著降解菌的生长氧气、营养盐

9、的氧气、营养盐的分布不均分布不均生物通气生物通气用鼓风机和抽真空机将空气排入用鼓风机和抽真空机将空气排入土壤中，强迫氧化的生物降解方土壤中，强迫氧化的生物降解方法法受土壤结构制约受土壤结构制约农耕农耕对污染土壤进行耕耙处理，在处对污染土壤进行耕耙处理，在处理过程中施入肥料，进行灌溉理过程中施入肥料，进行灌溉只适用于渗透性只适用于渗透性差、污染程度浅差、污染程度浅的场地的场地技术分类技术分类详细技术名称详细技术名称技术路线技术路线技术缺点技术缺点异位修复异位修复预制床预制床将受污染土壤以将受污染土壤以15-30cm15-30cm的的厚度平铺于预制床中，加入营厚度平铺于预制床中，加入营养液和水份，

10、定期翻动充氧养液和水份，定期翻动充氧 挖土、运输费挖土、运输费用高用高堆肥堆肥在土壤中直接在土壤中直接掺入能掺入能提高处理提高处理效果的支撑材料效果的支撑材料 ，使用机械，使用机械或空气系统充氧或空气系统充氧 堆肥效率受影堆肥效率受影响响生物反应器生物反应器在反应器中加入在反应器中加入3 39 9倍的水倍的水混合使其呈泥浆状，同时加入混合使其呈泥浆状，同时加入必要的营养物质和表面活性剂，必要的营养物质和表面活性剂，鼓气充氧鼓气充氧 处理量小，工处理量小，工程程复杂，处理复杂，处理费用高费用高生物通气生物通气营养物质/水分砂砾层沥液收集防渗层污染土壤预制床法：预制床的底面为渗透性低的物质，如高密

11、度的预制床法：预制床的底面为渗透性低的物质，如高密度的聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上，通过施肥、灌聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上，通过施肥、灌溉、翻耕、调节溉、翻耕、调节pH，还可加入微生物和表面活性剂，使其，还可加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物的降解。最适合污染物的降解。 堆制法示意图堆制处理法：将受污染的土壤从污染地区挖掘起来，运输到一个经过处理的地点（布置防止渗漏底，通风管道等）堆放，形成上升的斜坡，并进行生物处理。 生物修复的影响因素（1 1）微生物的降解效率）微生物的降解效率能降解石油中各种烃类的微生物共约能降解石油中各种烃类的微生物共约70 70 余属、余属

12、、200 200 多种。多种。一般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多。不同种一般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多。不同种类、不同来源的细菌降解原油的速度也不同。在实际修复过类、不同来源的细菌降解原油的速度也不同。在实际修复过程中，微生物之间存在复杂的关系（协同、竞争、演替和捕程中，微生物之间存在复杂的关系（协同、竞争、演替和捕食等），这将在一定程度上影响其对石油烃类的降解速率。食等），这将在一定程度上影响其对石油烃类的降解速率。 内因内因（2）污染物的组成）污染物的组成从烃分子类型看，链烃比环烃易降解，饱和烃比不饱从烃分子类型看，链烃比环烃易降解，饱和烃比不饱和烃易降解，直链烃比

13、支链烃易降解，多环芳香烃较和烃易降解，直链烃比支链烃易降解，多环芳香烃较难降解。沥青质最难降解。难降解。沥青质最难降解。 外因：环境因素的影响 温度：温度高时，降解能力强，温度低时，降解能力弱，但有一最适温度。 营养物质： 土壤环境中氮、磷含量较低，需适当添加外源营养物。 氧气浓度：生物修复处理技术都采用好氧过程，好氧过程降解速度比厌氧系统快得多，且最终产物为CO2和H2O。 pH值：土壤值：土壤pH变化也影响微生物的活性。一般认为，中变化也影响微生物的活性。一般认为，中性至弱碱性的环境有利于微生物活性的发挥。性至弱碱性的环境有利于微生物活性的发挥。 土壤湿度：保持在最大持水量的土壤湿度：保持

14、在最大持水量的50%80%可达到较好的可达到较好的降解效果。降解效果。 植物修复大量研究表明，在修复过程中种植适当种类的植物会促进生物修复过程的进行，这是因为植物和微生物之间存在复杂的、互惠的相互作用。另外，植物本身也会吸收、降解部分污染物。植物根表皮细胞和植物根表皮细胞和脱落的根细胞脱落的根细胞根细胞的渗出物根细胞的渗出物 微生物的营养源微生物的营养源 有巨大表面积的根系有巨大表面积的根系微生物寄宿处微生物寄宿处 促进微生物的促进微生物的生长生长 生物修复技术在胜利油田的应用生物修复技术在胜利油田的应用滨一污水站每天处理污水滨一污水站每天处理污水1500015000方，采用水质改性工艺，方，

15、采用水质改性工艺，每天产生约每天产生约3 3吨碱性含油污泥，由于没有成熟、经济的含油吨碱性含油污泥，由于没有成熟、经济的含油污泥处理工艺和技术，该站目前的污泥处置办法就是在露天污泥处理工艺和技术，该站目前的污泥处置办法就是在露天堆放和填埋。堆放和填埋。20052005年针对产生的污泥开展了生物修复技术年针对产生的污泥开展了生物修复技术的实验。的实验。含油污泥堆放含油污泥堆放现场现场技术路线技术路线菌剂，调理剂，营养物菌剂，调理剂，营养物预制床预制床植物修复植物修复翻耕翻耕浇水浇水预制床场地示意图230d230d的修复后，石油降解率为的修复后，石油降解率为48.9% 48.9% ，而对照样仅为，

16、而对照样仅为16.4%16.4%持水量持水量(%)(%)pHpH(H(H2 2O)O)水解氮水解氮(mg/kg)(mg/kg)速效磷速效磷(mg/kg)(mg/kg)速速效效钾钾(mg/kg)(mg/kg)修复后修复后61.8661.867.567.5680.9080.9035.0135.01782.0782.0对照样对照样13.0813.087.597.5943.6543.651.661.66264.7264.7 生物修复后油泥基本理化性质变化情况生物修复后油泥基本理化性质变化情况 修复后油泥持水能力大幅增加，营养物质含量增加，基修复后油泥持水能力大幅增加，营养物质含量增加，基本具备正常土壤

17、的性质。本具备正常土壤的性质。生物处理后油泥中微生物群落（生物处理后油泥中微生物群落（AWCDAWCD变化）变化）AWCD 值反映了微生物代谢功能多样性的情况，也反映出值反映了微生物代谢功能多样性的情况，也反映出油泥中微生物群落多样性的情况。上图表明，修复后油泥中油泥中微生物群落多样性的情况。上图表明，修复后油泥中微生物群落数量明显增加，代谢石油组分的能力明显增强。微生物群落数量明显增加，代谢石油组分的能力明显增强。植物修复阶段植物修复阶段微生物修复后，油泥的含油量仍然较高，为了进一步降低微生物修复后，油泥的含油量仍然较高，为了进一步降低油泥的含油量，在预制床内种植多种不同种类的植物，以强油泥

18、的含油量，在预制床内种植多种不同种类的植物，以强化前期生物处理效果。化前期生物处理效果。根据前期筛选实验，选择了高羊茅、根据前期筛选实验，选择了高羊茅、苜蓿、大豆、玉米与高梁等应用于植物修复。苜蓿、大豆、玉米与高梁等应用于植物修复。北大豆高粱高梁玉米温室苜蓿高羊茅玉米高粱含油污泥的植物强化修复含油污泥的植物强化修复植物生长过程中土壤中石油烃类变化情况分析植物生长过程中土壤中石油烃类变化情况分析 各处理中的油含量由高到低依次为对照高粱玉米各处理中的油含量由高到低依次为对照高粱玉米高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分别为高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分别为13.70%13.70%、20.13%20.13%、2

19、3.09%23.09%、26.62%26.62%、28.47%28.47%、34.19% 34.19% 处理处理饱和烃饱和烃( () )芳香烃芳香烃( () )胶质沥青胶质沥青( () )修复前修复前43.5343.5325.5925.5930.2930.29对照对照24.7824.7831.4531.4543.1043.10高粱高粱23.9823.9829.9029.9046.1246.12玉米玉米25.0025.0030.2930.2944.7244.72大豆大豆25.2025.2028.8228.8245.9845.98苜蓿苜蓿31.4431.4427.3927.3941.1041.10高羊茅高羊茅29.4129.4124.7424.7445.8845.88植物修复后各处理油泥中石油不同组分的含量植物修复后各处理油泥中石油不同组分的含量 修复后饱