生物技術(shù)在石油廢水降解領(lǐng)域中的應(yīng)用

許增德

勝利油田勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,山東東營(yíng) 257000

生物技術(shù)在石油廢水降解領(lǐng)域中的應(yīng)用

許增德

勝利油田勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,山東東營(yíng) 257000

隨著石油開(kāi)采技術(shù)的日漸成熟，石油開(kāi)采廢水的處理已成為國(guó)內(nèi)外研究的重要課題。因其組成復(fù)雜，含鹽量高，難降解物質(zhì)濃度高，是難處理的工業(yè)廢物。實(shí)驗(yàn)證明，微生物對(duì)污油確實(shí)存在較強(qiáng)的選擇性降解消耗作用，可以減輕石油生產(chǎn)對(duì)土壤的破壞及對(duì)環(huán)境的污染。而且生物處理法的過(guò)程較簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，處理效果好，一般不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

微生物；烴類(lèi)化合物；活性污泥法；氧化溝；生物膜法

根據(jù)石油組成成分化學(xué)性質(zhì)的差別，微生物對(duì)石油中不同烴類(lèi)化合物的代謝途徑和機(jī)理是不同的。石油污染土壤中的微生物可以利用微生物酶如脫氫酶對(duì)大多數(shù)石油污染物的攻擊，將石油污染物降解成無(wú)害物質(zhì)的生物工程技術(shù)。而廢水處理微生物對(duì)于水環(huán)境滲透壓的適應(yīng)能力的不同，主要是由于不同微生物對(duì)于滲透壓的調(diào)節(jié)能力的不同所致。一般來(lái)說(shuō)微生物在適當(dāng)?shù)臐B透壓下生長(zhǎng)良好，滲透壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致微生物細(xì)胞因脫水過(guò)多而無(wú)法進(jìn)行正常的代謝活動(dòng)，過(guò)低則易因基質(zhì)中缺乏必要的無(wú)機(jī)離子而影響細(xì)胞的存活。目前處理石油污染廢水的生物技術(shù)主要包括活性污泥法、氧化溝和生物膜法等。

石油主要是由烴類(lèi)化合物組成，治理石油污染關(guān)鍵是降解烴類(lèi)化合物，根據(jù)其的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，烴類(lèi)的降解途徑主要分為兩部分:鏈烴的降解途徑和芳香烴的降解途徑。此外，烷烴有時(shí)還可在脫氫酶作用下形成烯烴，再在雙鍵處形成醇進(jìn)一步代謝。關(guān)于芳香烴的降解途徑，在有氧條件下先被轉(zhuǎn)化為兒茶酚或其衍生物，然后再進(jìn)一步被降解。因此細(xì)菌和真菌降解的關(guān)鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過(guò)程，此過(guò)程需要分子氧的參與。

活性污泥法是借助曝氣或者機(jī)械攪拌，使活性污泥均勻分布于曝氣池內(nèi)，微生物壁外的粘液將污水中的污染物吸附，并在酶的作用下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝轉(zhuǎn)化。王贊春等研究了SBR以及投菌SBR法處理煉油廢水中污染物的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢水中各種污染物的去除率分別為：COD93.5% 、石油類(lèi)98.6%、總氮89.8%。SBR工藝是一種新型的高效廢水處理技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn)。該方法具有固液分離效果好、工藝簡(jiǎn)單、占地少、建設(shè)費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，溫度影響小，活性污泥狀態(tài)良好和處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是處理石油廢水的一種具有前景的處理方法。

氧化溝對(duì)各種高COD、BOD、油類(lèi)等有機(jī)廢水的深度處理有明顯效果。它的曝氣池呈封閉、環(huán)狀跑道式，污水和活性污泥以及各種微生物混合在溝渠中進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。有很多企業(yè)采用了氧化溝工藝，其處理出水水質(zhì)與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)，只有確保一定的進(jìn)水水質(zhì)時(shí)，出水才會(huì)達(dá)到理想的處理效果。與活性污泥法相比，氧化溝具有很多優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單；不僅可以去除BOD和SS，還可以達(dá)到脫氮除磷的效果；設(shè)備少，操作管理簡(jiǎn)便；低溫有更大適應(yīng)性等。氧化溝是活性污泥法的發(fā)展，但是只有滿(mǎn)足工藝要求時(shí)，才能發(fā)揮去污效果。

目前應(yīng)用較廣泛的生物膜法主要包括生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物流化床、接觸氧化法和膜生物反應(yīng)器等。生物轉(zhuǎn)盤(pán)是利用較大的比表面積，在低能耗的條件下轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生高效曝氣，使得氧氣、水和膜之間有較好的接觸。盤(pán)片表面附著的膜狀微生物在其新陳代謝的過(guò)程中對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行無(wú)害化降解。

由上面可知道，微生物對(duì)一些難降解化學(xué)物的降解，是通過(guò)一系列氧化酶的催化作用完成的。在自然界中這一過(guò)程通常是由多種微生物的協(xié)同作用來(lái)完成，速度比較緩慢。在自然環(huán)境中，微生物對(duì)石油烴類(lèi)降解與否以及快慢是與其所處的環(huán)境密切相關(guān)的。液態(tài)的石油烴類(lèi)在水中會(huì)形成水油界面，微生物正是在這一水油界面上降解烴類(lèi)的，降解速率與水油界面的面積密切相關(guān)。石油烴類(lèi)的微生物降解可在很大的溫度范圍內(nèi)發(fā)生，在0℃～70℃的環(huán)境中均發(fā)現(xiàn)有降解石油烴類(lèi)的微生物。大多數(shù)微生物在常溫下較易降解石油烴類(lèi)，且由于某些對(duì)微生物有毒害的低分子量石油烴類(lèi)在低溫下難揮發(fā)，會(huì)對(duì)石油烴類(lèi)的降解有一定的抑制作用，所以低溫下石油烴類(lèi)較難降解。大多數(shù)的石油烴類(lèi)是在好氧條件下被降解的，這是因?yàn)樵S多烴類(lèi)的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烴類(lèi)能在厭氧條件下被降解。在天然水體中，為了促進(jìn)石油烴類(lèi)的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制，因?yàn)橛邢尢砑拥牡春土自丛谒w中被高倍稀釋而難以支持微生物的生長(zhǎng)。

盡管微生物可以降解石油，但是影響其講解的不穩(wěn)定因素有很多，到目前為止還沒(méi)有一種能在短時(shí)間內(nèi)徹底降解石油的有效方法，所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道遠(yuǎn)。我相信，隨著現(xiàn)代微生物學(xué)和基因組計(jì)劃的更進(jìn)一步發(fā)展，更多微生物物種的發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)的應(yīng)用，石油污染問(wèn)題將會(huì)得到更有效的解決。

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1674-6708（2011）35-0128-01