煉油廠含油污泥的生物堆肥試驗

陶興玲，唐柳

(長江大學生命科學學院，湖北 荊州 434025)

余維初

非常規油氣湖北省協同創新中心(長江大學)，湖北武漢430100石油石化污染物控制與處理國家重點實驗室，北京1022006長江大學化學與環境工程學院，湖北荊州434023

胡傳炯，何恕

(非常規油氣湖北省協同創新中心(長江大學)，湖北 武漢 430100)

江濤

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434025)

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品

新疆某煉油廠待排放含油污泥，進行多點取樣(包括浮渣、活性污泥和罐底污泥)后裝入無菌袋存于實驗室4℃冰箱密封保存。

1.1.2 菌種

3種高效石油降解菌：側孢芽孢桿菌(Brevibacilluslaterosporus)、熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)、仁川冢村氏菌(Tsukamurellainchonensis)，保存于長江大學生命科學學院微生物實驗室。

1.1.3 培養基

無機鹽培養基：KCl 0.5g、NaNO31.5g、K2HPO41g、MgSO40.5g、(NH4)2SO41.5g、NaCl 5g、CaCl20.01g、FeSO40.01g、蒸餾水1 L，pH 7.0～7.2。

富集馴化降解培養基：無機鹽培養基加入0.2%的含油污泥。

擴大培養基：牛肉膏 5g、蛋白胨 10g、NaCl 5g、蒸餾水1 L、pH 7.0。

含蛋白質多的食物包括：奶制品，如牛奶、羊奶等；畜肉，如牛、羊、豬、狗肉等；禽肉，如雞、鴨、鵝、鵪鶉等；蛋類，如雞蛋、鴨蛋、鵪鶉蛋等；魚、蝦、蟹類；大豆類，包括黃豆、大青豆和黑豆等，其中以黃豆的營養價值最高，它是嬰幼兒食品中優質的蛋白質來源。此外，像芝麻、瓜子、核桃、 杏仁、松子等干果類蛋白質的含量也較高。

1.1.4 營養劑

由豆粕、玉米粉、麩皮和鋸木屑按照1∶1∶1∶1混合均勻。

1.2 方法

1.2.1 菌種的制備

高效石油降解混合菌的制備：將3株高效石油降解菌進行擴大培養，取等量的菌懸液混勻，以10%(V/W)接種量接種到營養劑中培養，制成固體菌劑。

營養劑土著混合菌群的制備：將豆粕、玉米粉、麩皮和鋸木屑分別接種到馬鈴薯蔗糖固體培養基[11]和牛肉膏蛋白胨固體培養基[13]上，分別于37℃和28℃條件下培養18h，挑選長勢最好的真菌和細菌各1株，共8株。將8株菌分別接種到豆粕、玉米粉、麩皮和鋸木屑上，再將已接種的4種營養劑等比例混合獲得營養劑土著混合菌群。

含油污泥土著混合菌群的制備：將油泥樣品接入富集馴化降解培養基，富集馴化3代得到含油污泥土著微生物混合菌群[12]。

土著微生物混合菌液的制備：將上述含油污泥土著混合菌群和營養劑土著混合菌群混合，再擴大培養獲得土著微生物混合菌液。

1.2.2 試驗方法

參考張紅巖等[10]的試驗方案，分別稱取400g供試油泥裝于方形花盆，按表 1 所示方案對油泥進行60d的堆肥試驗，每天均勻翻動堆肥保持透氣性，每組實驗設置3個平行。

表1 生物堆肥試驗方案

1.2.3 測定方法

油泥溫度采用溫度計直接測量；油泥水分采用烘干法[14]測定；pH采用電位計法[14]測定；微生物計數采用涂抹平板計數法[12]；石油降解率根據文獻[15]進行測定。

2 結果與分析

2.1 堆肥過程中溫度的變化

圖1 不同處理條件下堆肥過程中溫度的變化

不同處理條件下堆肥過程中溫度的變化情況如圖1所示。3組試驗堆肥方案溫度變化呈現相似的趨勢，均是在0～5d內快速升溫，維持一段時間后，緩慢降溫，最終升溫和環境溫度基本保持一致。在第5天，A1、A2和A3的堆肥溫度和環境溫度均有較大溫差，分別為7、6、6℃。由此可見，在生物堆肥條件下，即使不添加高效石油降解菌和土著微生物，只添加營養劑，也會獲得一定的堆肥效果，營養劑有利于創造優化的微生物生長環境，利于取得最佳的生物堆肥效果。

圖2 不同處理條件下堆肥過程中水分含量的變化

2.2 堆肥過程中水分含量的變化

不同處理條件下堆肥過程中水分含量的變化情況如圖2所示。在60d的堆肥試驗過程中，3組方案的水分含量變化均不大，與A1相比，A2、A3水分含量更穩定，60d時A1、A2和A3的水分含量分別為62.09%、58.84%和59.41%。由此可知，在60d堆肥過程中，高效石油降解菌和土著微生物生長會充分利用堆肥中的水分，從而使堆肥中的水分含量低于添加營養劑的水分含量且維持在一定的范圍內，有利于取得最佳堆肥效果。

2.3 堆肥過程中pH的變化

不同處理條件下堆肥過程中pH的變化情況如圖3所示。3組堆肥方案中pH變化趨勢相似，堆肥開始后，pH緩慢下降，隨著堆肥時間延長，pH上升，約30d后pH略微下降，隨后基本維持不變，60d時A1、A2和A3的pH分別為7.15、7.11和7.20。在堆肥前期，堆肥中的有機質被微生物利用，微生物快速繁殖，污染物降解產生的有機酸類造成堆體 pH 下降，隨著時間的延長，微生物活性增強，有機酸類物質被降解轉化，pH緩慢上升，最后有機物質基本消耗殆盡，pH趨于穩定。由此可知，添加營養劑、高效石油降解菌和土著微生物都會對堆肥降解產生一定的效果。

2.4 堆肥過程中微生物數量的變化

不同處理條件下堆肥過程中微生物數量的變化情況如圖4所示。3組實驗的微生物數量均先上升后迅速下降。在整個堆肥過程中，A3的微生物數量總是高于A1、A2。由此可知，添加高效石油降解菌和土著微生物更有利于堆肥微生物數量的增長，土著微生物將營養劑分解成更適宜降解菌生長所需要的小分子物質，由此快速增加微生物數量，利于取得最佳堆肥降解的效果。

圖3 不同處理條件下堆肥過程中pH的變化圖4 不同處理條件下堆肥過程中微生物數量的變化

圖5 不同處理條件下堆肥過程中石油降解率的變化

2.5 堆肥過程中石油降解率的變化

不同處理條件下堆肥過程中石油降解率的變化情況如圖5所示。3組試驗的石油降解率均呈現上升趨勢，經過60d修復后A1、A2和A3的石油降解率分別為53.2%、70.8%、82.3%，與A1相比，A2、A3的石油降解率分別提高了17.6和29.1個百分點，A3的石油降解率相比A2提高了11.5個百分點。由此可知，高效石油降解菌和土著微生物是堆肥過程中提高石油降解率的重要影響因素，高效石油降解菌和土著微生物的聯合作用更有利于石油的降解。

3 結論

經過60d的堆肥試驗，以A3(油泥+營養劑+高效石油降解菌+土著微生物混合菌液)堆肥處理方案為最佳，石油降解率可達到82.3%。研究結果表明，營養劑、高效石油降解菌和土著微生物聯合作用更有利于含油污泥中油類物質的降解。