油泥生物處理技術(shù)2

1、油田含油固體廢物生物處理技術(shù)油田含油固體廢物生物處理技術(shù)史德青中國石油大學(xué)（華東）目 錄一、含油固體廢物的來源一、含油固體廢物的來源三、含油固體廢物生物三、含油固體廢物生物處理技術(shù)處理技術(shù)四、展望四、展望二、含油二、含油固體廢物的危害固體廢物的危害一、含油固體廢物的來源 含油固體廢物含油固體廢物集輸系統(tǒng)產(chǎn)生的油泥和油砂集輸系統(tǒng)產(chǎn)生的油泥和油砂石油污染土壤石油污染土壤油氣分離器加熱爐電脫水器好油罐原油外輸一次沉降罐三相分離器一次除油罐二次除油罐過濾器回注天然氣回收混凝劑絮 凝劑井排來液油砂油砂含泥油泥油田地面處理典型流程油田地面處理典型流程油泥油泥落地油污染土壤落地油污染土壤貯油罐貯油罐滲漏滲漏

2、 二、含油固體廢物的危害 危害一：污染環(huán)境危害一：污染環(huán)境石油污染物在環(huán)境中的遷移石油污染物在環(huán)境中的遷移危害二：巨額罰款危害二：巨額罰款 根據(jù)根據(jù)19981998年年7 7月月1 1日實(shí)施的環(huán)發(fā)日實(shí)施的環(huán)發(fā)19980891998089號號 國家危險(xiǎn)廢物名錄國家危險(xiǎn)廢物名錄規(guī)定，廢礦物油已被被列入規(guī)定，廢礦物油已被被列入名錄中第名錄中第HW08HW08項(xiàng)。項(xiàng)。 根據(jù)根據(jù)20032003年年7 7月月1 1日起施行的日起施行的“”“”國家發(fā)展計(jì)劃委國家發(fā)展計(jì)劃委員會、財(cái)政部、國家環(huán)境保護(hù)總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、財(cái)政部、國家環(huán)境保護(hù)總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會員會 第第3131號令號令” 中中排污費(fèi)

3、征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法- -固體固體廢物及危險(xiǎn)廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)廢物及危險(xiǎn)廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，不達(dá)標(biāo)排放的危，不達(dá)標(biāo)排放的危險(xiǎn)廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每次每噸險(xiǎn)廢物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每次每噸10001000元元 。 含油固體廢物的處理方法 處理技術(shù)分類處理技術(shù)分類詳細(xì)技術(shù)名稱詳細(xì)技術(shù)名稱 物理化學(xué)方法物理化學(xué)方法填埋法，固化法，濃縮干化法、萃取分離填埋法，固化法，濃縮干化法、萃取分離法、土壤洗滌法、焚燒法、熱裂解法等法、土壤洗滌法、焚燒法、熱裂解法等生物法生物法原位：投菌法、生物培養(yǎng)法、生物通氣法、原位：投菌法、生物培養(yǎng)法、生物通氣法、農(nóng)耕法農(nóng)耕法異位：預(yù)制床法、堆肥式處理、生物反應(yīng)

4、器異位：預(yù)制床法、堆肥式處理、生物反應(yīng)器植物植物- -微生物聯(lián)合修復(fù)微生物聯(lián)合修復(fù)三、含油固體廢物生物處理技術(shù)（生物修復(fù)技術(shù)）發(fā)展歷史：發(fā)展歷史：含油固體廢物的生物修復(fù)技術(shù)起始于上世紀(jì)含油固體廢物的生物修復(fù)技術(shù)起始于上世紀(jì)8080年代年代初，初，3030多年來先后發(fā)展了多種修復(fù)手段與方法，在機(jī)理多年來先后發(fā)展了多種修復(fù)手段與方法，在機(jī)理研究和工程應(yīng)用方面都已逐漸成熟，目前已進(jìn)入大規(guī)模研究和工程應(yīng)用方面都已逐漸成熟，目前已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段。應(yīng)用階段。 國內(nèi)在國內(nèi)在20002000年后已有小規(guī)模的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，年后已有小規(guī)模的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，20072007年國年國家家“863863計(jì)劃計(jì)劃”中將石油污染

5、土壤的生物修復(fù)技術(shù)及示中將石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)及示范工程列入重點(diǎn)項(xiàng)目行列。范工程列入重點(diǎn)項(xiàng)目行列。生物修復(fù)技術(shù)是生物修復(fù)技術(shù)是8080年代以來出現(xiàn)和發(fā)展起來的清除和治理年代以來出現(xiàn)和發(fā)展起來的清除和治理環(huán)境污染的生物工程技術(shù)，是依靠細(xì)菌、真菌、高等植物甚至環(huán)境污染的生物工程技術(shù)，是依靠細(xì)菌、真菌、高等植物甚至動物以及細(xì)胞游離酶的自然代謝過程，降解并且去除環(huán)境污染動物以及細(xì)胞游離酶的自然代謝過程，降解并且去除環(huán)境污染物的生物技術(shù)。物的生物技術(shù)。典型事例：典型事例：19891989年年3 3月美國月美國Exxon ValdezExxon Valdez號油船觸礁，號油船觸礁，41000t410

6、00t原油原油泄漏，使阿拉斯加灣泄漏，使阿拉斯加灣2100km2100km的海岸線遭受污染。為清除污的海岸線遭受污染。為清除污染，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，首先在染，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，首先在120km120km的海岸線上進(jìn)行了的海岸線上進(jìn)行了綜合修復(fù)的嘗試。到綜合修復(fù)的嘗試。到19901990年，海岸的油污明顯減少，生物年，海岸的油污明顯減少，生物修復(fù)成為主要措施并發(fā)揮了巨大作用。修復(fù)成為主要措施并發(fā)揮了巨大作用。 應(yīng)用現(xiàn)狀：應(yīng)用現(xiàn)狀：歐美各國對生物修復(fù)技術(shù)非常重視，從事該項(xiàng)技術(shù)歐美各國對生物修復(fù)技術(shù)非常重視，從事該項(xiàng)技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司大約有近百個(gè)。自的研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司大約有近百個(gè)。自19

7、821982年以來，年以來，已利用環(huán)境生物技術(shù)治理并恢復(fù)了已利用環(huán)境生物技術(shù)治理并恢復(fù)了60006000多處污染地。在多處污染地。在歐洲，大約有歐洲，大約有30%30%的污染采用生物修復(fù)技術(shù)處理。的污染采用生物修復(fù)技術(shù)處理。生物修復(fù)原理生物修復(fù)原理OilMicrobeCO2+H2OCO2+H2OCO2+H2O微生物微生物“吃掉吃掉”石油石油和其它有機(jī)污染物和其它有機(jī)污染物微生物微生物“消化消化”石油并石油并將其轉(zhuǎn)化為將其轉(zhuǎn)化為CO2和和H2O微生物釋放出微生物釋放出 CO2 和和 H2O1.2.3.微生物微生物制劑、相關(guān)營制劑、相關(guān)營養(yǎng)和通氣物質(zhì)養(yǎng)和通氣物質(zhì)調(diào)控微生物生長代謝調(diào)控微生物生長代謝

8、和降解污染物條件和降解污染物條件污染物被污染物被降解成為降解成為COCO2 2+H+H2 2O O生態(tài)恢復(fù)生物修復(fù)基本技術(shù)過程生物修復(fù)基本技術(shù)過程生物修復(fù)分類生物修復(fù)分類技術(shù)分類技術(shù)分類技術(shù)名稱技術(shù)名稱技術(shù)路線技術(shù)路線技術(shù)缺點(diǎn)技術(shù)缺點(diǎn)原位修復(fù)原位修復(fù)投菌投菌直接向含油固體廢物中加入外源直接向含油固體廢物中加入外源的污染降解菌和營養(yǎng)物的污染降解菌和營養(yǎng)物菌種適應(yīng)性菌種適應(yīng)性生物培養(yǎng)生物培養(yǎng)定期向受污染土壤投加定期向受污染土壤投加HH2 2OO2 2和和營養(yǎng)，刺激土著降解菌的生長營養(yǎng)，刺激土著降解菌的生長氧氣、營養(yǎng)鹽的氧氣、營養(yǎng)鹽的分布不均分布不均生物通氣生物通氣用鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)將空氣排入用鼓風(fēng)

9、機(jī)和抽真空機(jī)將空氣排入土壤中，強(qiáng)迫氧化的生物降解方土壤中，強(qiáng)迫氧化的生物降解方法法受土壤結(jié)構(gòu)制約受土壤結(jié)構(gòu)制約農(nóng)耕農(nóng)耕對污染土壤進(jìn)行耕耙處理，在處對污染土壤進(jìn)行耕耙處理，在處理過程中施入肥料，進(jìn)行灌溉理過程中施入肥料，進(jìn)行灌溉只適用于滲透性只適用于滲透性差、污染程度淺差、污染程度淺的場地的場地技術(shù)分類技術(shù)分類詳細(xì)技術(shù)名稱詳細(xì)技術(shù)名稱技術(shù)路線技術(shù)路線技術(shù)缺點(diǎn)技術(shù)缺點(diǎn)異位修復(fù)異位修復(fù)預(yù)制床預(yù)制床將受污染土壤以將受污染土壤以15-30cm15-30cm的的厚度平鋪于預(yù)制床中，加入營厚度平鋪于預(yù)制床中，加入營養(yǎng)液和水份，定期翻動充氧養(yǎng)液和水份，定期翻動充氧 挖土、運(yùn)輸費(fèi)挖土、運(yùn)輸費(fèi)用高用高堆肥堆肥在土

10、壤中直接摻入能提高處理在土壤中直接摻入能提高處理效果的支撐材料效果的支撐材料 ，使用機(jī)械，使用機(jī)械或空氣系統(tǒng)充氧或空氣系統(tǒng)充氧 堆肥效率受影堆肥效率受影響響生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器在反應(yīng)器中加入在反應(yīng)器中加入3 39 9倍的水倍的水混合使其呈泥漿狀，同時(shí)加入混合使其呈泥漿狀，同時(shí)加入必要的營養(yǎng)物質(zhì)和表面活性劑，必要的營養(yǎng)物質(zhì)和表面活性劑，鼓氣充氧鼓氣充氧 處理量小，工處理量小，工程復(fù)雜，處理程復(fù)雜，處理費(fèi)用高費(fèi)用高生物通氣生物通氣營養(yǎng)物質(zhì)/水分砂礫層瀝液收集防滲層污染土壤預(yù)制床法：預(yù)制床的底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的預(yù)制床法：預(yù)制床的底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯或粘土。將污染土壤轉(zhuǎn)移

11、到預(yù)制床上，通過施肥、灌聚乙烯或粘土。將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)制床上，通過施肥、灌溉、翻耕、調(diào)節(jié)溉、翻耕、調(diào)節(jié)pH，還可加入微生物和表面活性劑，使其，還可加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物的降解。最適合污染物的降解。 堆制法示意圖堆制處理法：將受污染的土壤從污染地區(qū)挖掘起來，運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)經(jīng)過處理的地點(diǎn)（布置防止?jié)B漏底，通風(fēng)管道等）堆放，形成上升的斜坡，并進(jìn)行生物處理。 生物修復(fù)的影響因素（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種烴類的微生物共約能降解石油中各種烴類的微生物共約70 70 余屬、余屬、200 200 多種。多種。一般認(rèn)為，細(xì)菌分解原油比真菌、放線菌容易的多。不同種

12、一般認(rèn)為，細(xì)菌分解原油比真菌、放線菌容易的多。不同種類、不同來源的細(xì)菌降解原油的速度也不同。在實(shí)際修復(fù)過類、不同來源的細(xì)菌降解原油的速度也不同。在實(shí)際修復(fù)過程中，微生物之間存在復(fù)雜的關(guān)系（協(xié)同、競爭、演替和捕程中，微生物之間存在復(fù)雜的關(guān)系（協(xié)同、競爭、演替和捕食等），這將在一定程度上影響其對石油烴類的降解速率。食等），這將在一定程度上影響其對石油烴類的降解速率。 內(nèi)因內(nèi)因（2）污染物的組成）污染物的組成從烴分子類型看，鏈烴比環(huán)烴易降解，飽和烴比不飽從烴分子類型看，鏈烴比環(huán)烴易降解，飽和烴比不飽和烴易降解，直鏈烴比支鏈烴易降解，多環(huán)芳香烴較和烴易降解，直鏈烴比支鏈烴易降解，多環(huán)芳香烴較難降解。瀝

13、青質(zhì)最難降解。難降解。瀝青質(zhì)最難降解。 外因：環(huán)境因素的影響 溫度：溫度高時(shí)，降解能力強(qiáng)，溫度低時(shí)，降解能力弱，但有一最適溫度。 營養(yǎng)物質(zhì)： 土壤環(huán)境中氮、磷含量較低，需適當(dāng)添加外源營養(yǎng)物。 氧氣濃度：生物修復(fù)處理技術(shù)都采用好氧過程，好氧過程降解速度比厭氧系統(tǒng)快得多，且最終產(chǎn)物為CO2和H2O。 pH值：土壤值：土壤pH變化也影響微生物的活性。一般認(rèn)為，中變化也影響微生物的活性。一般認(rèn)為，中性至弱堿性的環(huán)境有利于微生物活性的發(fā)揮。性至弱堿性的環(huán)境有利于微生物活性的發(fā)揮。 土壤濕度：保持在最大持水量的土壤濕度：保持在最大持水量的50%80%可達(dá)到較好的可達(dá)到較好的降解效果。降解效果。 植物修復(fù)大

14、量研究表明，在修復(fù)過程中種植適當(dāng)種類的植物會促進(jìn)生物修復(fù)過程的進(jìn)行，這是因?yàn)橹参锖臀⑸镏g存在復(fù)雜的、互惠的相互作用。另外，植物本身也會吸收、降解部分污染物。植物根表皮細(xì)胞和植物根表皮細(xì)胞和脫落的根細(xì)胞脫落的根細(xì)胞根細(xì)胞的滲出物根細(xì)胞的滲出物 微生物的營養(yǎng)源微生物的營養(yǎng)源 有巨大表面積的根系有巨大表面積的根系微生物寄宿處微生物寄宿處 促進(jìn)微生物的促進(jìn)微生物的生長生長 生物修復(fù)技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用濱一污水站每天處理污水濱一污水站每天處理污水1500015000方，采用水質(zhì)改性工藝，方，采用水質(zhì)改性工藝，每天產(chǎn)生約每天產(chǎn)生約3 3噸堿性含油污泥，由于沒有成熟、經(jīng)濟(jì)的含

15、油噸堿性含油污泥，由于沒有成熟、經(jīng)濟(jì)的含油污泥處理工藝和技術(shù)，該站目前的污泥處置辦法就是在露天污泥處理工藝和技術(shù)，該站目前的污泥處置辦法就是在露天堆放和填埋。堆放和填埋。20052005年針對產(chǎn)生的污泥開展了生物修復(fù)技術(shù)年針對產(chǎn)生的污泥開展了生物修復(fù)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。的實(shí)驗(yàn)。含油污泥堆放含油污泥堆放現(xiàn)場現(xiàn)場技術(shù)路線技術(shù)路線菌劑，調(diào)理劑，營養(yǎng)物菌劑，調(diào)理劑，營養(yǎng)物預(yù)制床預(yù)制床植物修復(fù)植物修復(fù)翻耕翻耕澆水澆水預(yù)制床場地示意圖230d230d的修復(fù)后，石油降解率為的修復(fù)后，石油降解率為48.9% 48.9% ，而對照樣僅為，而對照樣僅為16.4%16.4%持水量持水量(%)(%)pHpH(H(H2 2O)

16、O)水解氮水解氮(mg/kg)(mg/kg)速效磷速效磷(mg/kg)(mg/kg)速速效效鉀鉀(mg/kg)(mg/kg)修復(fù)后修復(fù)后61.8661.867.567.5680.9080.9035.0135.01782.0782.0對照樣對照樣13.0813.087.597.5943.6543.651.661.66264.7264.7 生物修復(fù)后油泥基本理化性質(zhì)變化情況生物修復(fù)后油泥基本理化性質(zhì)變化情況 修復(fù)后油泥持水能力大幅增加，營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，基修復(fù)后油泥持水能力大幅增加，營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，基本具備正常土壤的性質(zhì)。本具備正常土壤的性質(zhì)。生物處理后油泥中微生物群落（生物處理后油泥中微生物群

17、落（AWCDAWCD變化）變化）AWCD 值反映了微生物代謝功能多樣性的情況，也反映出值反映了微生物代謝功能多樣性的情況，也反映出油泥中微生物群落多樣性的情況。上圖表明，修復(fù)后油泥中油泥中微生物群落多樣性的情況。上圖表明，修復(fù)后油泥中微生物群落數(shù)量明顯增加，代謝石油組分的能力明顯增強(qiáng)。微生物群落數(shù)量明顯增加，代謝石油組分的能力明顯增強(qiáng)。植物修復(fù)階段植物修復(fù)階段微生物修復(fù)后，油泥的含油量仍然較高，為了進(jìn)一步降低微生物修復(fù)后，油泥的含油量仍然較高，為了進(jìn)一步降低油泥的含油量，在預(yù)制床內(nèi)種植多種不同種類的植物，以強(qiáng)油泥的含油量，在預(yù)制床內(nèi)種植多種不同種類的植物，以強(qiáng)化前期生物處理效果?；捌谏锾幚?/p>

18、效果。根據(jù)前期篩選實(shí)驗(yàn)，選擇了高羊茅、根據(jù)前期篩選實(shí)驗(yàn)，選擇了高羊茅、苜蓿、大豆、玉米與高梁等應(yīng)用于植物修復(fù)。苜蓿、大豆、玉米與高梁等應(yīng)用于植物修復(fù)。北大豆高粱高梁玉米溫室苜蓿高羊茅玉米高粱含油污泥的植物強(qiáng)化修復(fù)含油污泥的植物強(qiáng)化修復(fù)植物生長過程中土壤中石油烴類變化情況分析植物生長過程中土壤中石油烴類變化情況分析 各處理中的油含量由高到低依次為對照高粱玉米各處理中的油含量由高到低依次為對照高粱玉米高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分別為高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分別為13.70%13.70%、20.13%20.13%、23.09%23.09%、26.62%26.62%、28.47%28.47%、34.

19、19% 34.19% 處理處理飽和烴飽和烴( () )芳香烴芳香烴( () )膠質(zhì)瀝青膠質(zhì)瀝青( () )修復(fù)前修復(fù)前43.5343.5325.5925.5930.2930.29對照對照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植物修復(fù)后各處理油泥中石油不同組分的含量植物修復(fù)后各處理油泥中石油不同組分的含量 修復(fù)后飽和烴含量