試論微生物處理含油污泥工藝

和晶亮

（河南工程學院，鄭州 451191）

油田含油污泥指的是在石油開采、儲存及煉制加工過程中，因為操作、事故及檢修等問題導致落地原油和泥土混合而形成的物質，或者油田在正常生產過程中系統所排出的含油泥沙[1]。污泥中的含油率一般為10%～50%，其含水率為40%～90%，其中含有大量酚類、苯系物、芘等惡臭的有毒物質，成分較為復雜，是一種多相體系，一般由油包水、水包油和懸浮固體構成，具有較大的黏度，固相無法徹底沉降。另外，油田運行期間使用大量不同種類的化學處理劑，導致油泥砂中各種污染物和無機固體的橋聯結構較為穩固，油、水充分乳化，成分結構較為復雜，客觀上提高了工藝處理的難度，增加了處理成本[2]。根據國家危險廢物名錄，含油污泥屬于危險廢物，也是目前固體廢棄物處理中的難題。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

本試驗選擇某油田含油污泥，油質量分數為41.8%；從油田含油污泥中篩選出兩株對原油具有良好降解作用的菌株，分別標記為YC-3、YC-1，作為純菌株；通過純菌株，液體培養到穩定生長期，根據1:1的混合培養得到混合菌。

使用土壤及蕎麥皮作為污泥堆制處理調理劑，將土壤、含油污泥及蕎麥皮根據相應的比例混合，配置兩種堆制污泥：第一種為油:土壤=1:2；第二種為油:土壤:芥麥皮=5:10:1。

本試驗使用的容器為220 mm上端直徑、180 mm下端直徑、200 mm高的塑料桶。

1.2 試驗方法

在塑料桶中裝上配置的堆制污泥，分別根據10%、15%的接種量加入YC-1、YC-3、YC-12菌種液及適量的磷、氮營養液，均勻攪拌后實現室溫堆制。堆制塑料桶使用PVC膜進行封口，實現通氣孔的設置，每隔7 d攪拌一次，提高通氣量，并且補充水分，保證土壤的潮濕。每隔3～5 d從桶中五個不同位置取2 g樣品，攪拌均勻后對含油量進行檢測，對不同菌種、調理劑及接種量對除油效果的影響進行分析[3-4]。

2 結果和討論

2.1 接種量對降解率的影響

將相同污泥含油量樣品分別接種在3%、6%微生物中，詳情如圖1和圖2所示。結果表明，不同污泥含油量的降解率相同，即降解初期接種量對降解量的影響并不明顯。兩周后，接種6%樣品降解率要比接種3%樣品要高，而且差距在時間不斷推移過程中不斷擴大。微生物密度和微生物繁殖速率具有密切的關系，微生物數量都呈指數增長。在相同時間中，大接種量樣品中的微生物數量增長速度比小接種量要高，新陳代謝的速度比較快，其對原油降解的速率越快，需要的周期就會越短[5]。

圖1 樣品1降解率隨時間的變化關系

圖2 樣品2降解率隨時間的變化關系

2.2 不同菌種對處理效果的影響

從第一種堆制污泥料中，根據15%接種量實現YC-1、YC-3和YC-13的接種，室溫中連續堆制處理35 d。從第3天開始，每隔3～5 d取樣對其中油泥含量進行分析，圖3為不同菌種的處理效果。由圖3可以看出，在添加外援石油烴類降解菌后，含油污泥中的烴類化合物具有明顯的去除效果，除油率在堆制時間不斷延長的過程中增加。前14 d，混合菌YC-13的除油效果比YC-3優，但是比YC-1要低。

另外，混合菌YC-13的除油效果不斷增強，到25 d時，除油率已經超過YC-1，并保持不斷上升。35 d后，YC-13的除油率為54.02%，比YC-1和YC-3的除油率要高。上述結果表明，降解含油污泥烴類化合物時，YC-1和YC-3具有協同促進效應。但是在培養初期，混合菌需要長時間的適應，在培養時間不斷增加的過程中，兩種菌相互促進，提高了含油污泥中油的使用效率，除油率較為顯著[6]。

圖3 不同菌種的處理效果

2.3 混合菌的破乳測定

通過對污泥厭氧-好氧及好氧處理后的污泥含油量對照測定，得出表1結果，表2為混合菌對含油污泥的原油降解能力測定結果，濃度指的是含油污泥起始含油量，反映不同時間污泥中油的降解情況。由表1、表2可以看出，處理時間越長，破乳脫油效果越好。隨著含油量不斷增加，混合菌對原油的降解率不斷降低，對于相同含油量的污泥，降解時間不斷延長，降解率提高。原因可能是在厭氧處理中，兼性厭氧微生物在接種后開始階段發生代謝，產生大量代謝產物，提高了破乳效果。另外，在含油量低于500 mg/L時，菌株的混合使用能夠將原油組分分解。在含油量為15 000～20 000 mg/L時，運行72 h，混合菌對原油的降解率為60%～70%。雖然具有較高的含油量，混合菌的原油降解率降低，但是絕對降解量不斷增加，這說明混合菌具有優良的原油降解能力，在高濃度情況下需要的時間較長，還具有抑制作用[7]。

2.4 堆肥處理測定降解效果

發酵液混合加入含油污泥進行處理，每隔2 h灑一次水，使污泥含水能夠保持在40%～55%，實現添加微生物與不添加微生物對降解結果的測定，詳情如表3所示。表3試驗數據表明，微生物堆肥方法對含油污泥的處理效果較為明顯，隨著時間不斷增加，油去除率越高，在處理時間為60 d時，含油量降低到400 mg/kg，比沒有添加混合菌的8 100 mg/kg要低。因此，使用微生物處理含油污泥可行有效，堆肥時間延長，改良混合菌性能，能夠使實際需求得到滿足。

表1 處理試驗污泥含油量測定數據對照

表2 混合菌對含油污泥的原油降解能力測定結果

表3 堆肥處理結果

3 討論

微生物降解試驗表明，對于含油污泥來說，微生物具有明顯的處理效果。五株菌混合使用能夠在36 h內徹底分解油含量為2 000 mg/kg的原油組分。堆肥處理結果表明，添加混合菌后，處理效果十分突出，隨著處理時間的延長，堆肥處理效果越發明顯，油去除率得到提高。在處理時間為60 d時，污泥含油量會降低到4 100 mg/kg，接近排放標準。