CN104803721A - 一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，包括：从油基钻井废弃物中筛选出能高效降解石油烃的菌种，并经正交实验配制成固体复配菌剂；在油基钻井废弃物中加入固体复配菌剂并施加稻糠作为支撑物混匀，获得油基钻井废弃物的肥堆；调节肥堆的碳氮比和含水率，经翻堆、采样分析，完成现场堆肥。利用本发明提供的方法处理油基钻井废弃物，1个月后，油基钻井废弃物中石油总烃降解率可达80%以上；将本发明堆肥用于植物的栽种，3个月内，植物长势良好。本发明的方法工艺简单，所需基建设施简便，可在井场周围就近实施，周期较短且容易控制，油基钻井废弃物降解效率较高，处理成本较低，为油气田高效开发解决了经济和环保上的后顾之忧。

Description

一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法

技术领域

本发明涉及油基钻井液进行石油天然气开采钻井过程中产生的含油钻井废弃物的处理技术，特别涉及一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法。

背景技术

在使用油基钻井液进行石油天然气开采钻井过程中会产生大量油基钻井废弃物。油基钻井废弃物是一种含有石油烃、酚类化合物以及重金属的毒性较高的复杂多相体系，国家《危险废弃物名录》将其明确标定为HW08类危险废弃物。如果将油基钻井废弃物直接排放，会对生态环境造成严重破坏，危及人类的生存。可见，将油基钻井废弃物处理成对环境无害的物质十分必要。

现有技术通常将上述钻井废弃物拉运至有相应资质的危废处置单位，对其进行焚烧处理。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

油基钻井废弃物产生量巨大（每钻一口井约产生300吨油基钻井废弃物），其运输安全风险较高；

采用焚烧方式处理成本高昂（约3000～4000元/吨），每钻一口井，所用油基钻井废弃物处理成本约在200万元人民币左右；

油基钻井废弃物焚烧过程中会产生大量的有害气体排入大气，造成二次污染；

油基钻井废弃物中价格昂贵的石油烃直接被焚烧，未得到资源化利用。

发明内容

为了解决现有技术油基钻井废弃物运输安全风险较高、处理成本高、存在二次污染以及未得到资源化利用的问题，本发明实施例提供了一种油基钻井废弃物生物的堆肥处理方法。所述技术方案如下：

一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，所述方法包括：

从油基钻井废弃物中分离纯化、筛选出高效降解石油烃的菌种，并进行室内正交实验，获得配制固体复配菌剂的高效降解菌种的最佳配比，即以菌悬液重量份计为:藤黄微球菌4份，假单胞菌2份，枯草芽孢杆菌1份，并将上述配比的菌种配制成固体复配菌剂；

将油基钻井废弃物与所述固体复配菌剂混合均匀；

将稻糠加入含固体复配菌剂的油基钻井废弃物中，混合均匀，获得油基钻井废弃物肥堆；

调节所述油基钻井废弃物肥堆的碳氮比和含水率，并对所述油基钻井废弃物肥堆进行翻堆、采样分析，完成生物堆肥。

具体地，作为优选，所述固体复配菌剂的配制工艺具体为：将藤黄微球菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌的菌悬液按以重量份计为4:2:1的比例混合，然后将混合后的菌悬液与麸皮和/或米糠按质量比为1:3的比例混合均匀，制备得到所述固体复配菌剂。

具体地，作为优选，每克所述固体复配菌剂中含有活菌数量大于或等于10⁸个。

具体地，作为优选，所述固体复配菌剂的接种量按重量计为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的3‰-5‰。

具体地，作为优选，所述油基钻井废弃物肥堆中油基钻井废弃物与稻糠的质量比为7-8:4-5。

具体地，作为优选，所述油基钻井废弃物肥堆的碳氮比调节为20:1-30:1。

具体地，作为优选，所述油基钻井废弃物肥堆的含水率调节为40%-60%。

具体地，作为优选，所述采样分析包括对肥堆的碳氮比、含氧量、含水率及内部温度的分析。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供了一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，通过利用自主研发的固体复配菌剂，以稻糠作为支撑物，对油基钻井废弃物进行生物堆肥处理。本发明实施例所述方法工艺简单，在钻井现场即可就地实施，能够大量节省能源，并降低运输风险和处理成本。本发明实施例所述方法处理周期较短且容易控制，油基钻井废弃物降解效率较高。将油基钻井废弃物进行生物堆肥处理1个月后，油基钻井废弃物中石油总烃降解率可达80%以上，油基钻井废弃物中残余石油总烃含量达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-1984）中所规定的3000mg/kg以下的标准。将稻糠作为支撑材料，利用其一定的颗粒大小和硬度，为油基钻井废弃物堆肥形成孔隙，调节含氧量和水分，能够进一步提高油基钻井废弃物降解效率。本发明所述肥堆占地面积较小，处理成本较低。将石油总烃作为唯一的碳源，不仅进一步降低了处理成本，且使其得到充分资源化利用，具有较高的经济适用性。

此外，将本发明实施例制备的堆肥用于植物的栽种，3个月的生长观察期内，植物长势良好。堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。本发明实施例将危险废弃物降解为可供植物吸收利用的有机质，不仅解决了油基废弃物对生态环境的污染及处理时所带来的二次污染，而且将油基废弃物资源化利用，实现清洁发展和绿色发展。可见，本发明为油气田高效开发解决了经济和环保上的后顾之忧，在石油天然气开采行业，具有极大的推广价值和应用前景，对于石油天然气行业实现清洁发展与节约发展，实现高效开采，起到了技术推动的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法的流程图；

图2a是本发明实施例7中未采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理的黑麦草播种的生长状态对照图；

图2b是本发明实施例7中采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理30天的黑麦草施肥和播种后的生长状态图；

图3a是本发明实施例7中未采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理的小白菜播种的生长状态对照图；

图3b是本发明实施例7中采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理30天的小白菜施肥和播种后的生长状态图；

图4a是本发明实施例7中未采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理的萝卜播种的生长状态对照图；

图4b是本发明实施例7中采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理30天的萝卜施肥和播种后的生长状态图；

图5a是本发明实施例7中未采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理的三叶草播种的生长状态对照图；

图5b是本发明实施例7中采用本发明实施例所述油基钻井废弃物堆肥进行施肥处理30天的三叶草施肥和播种后的生长状态图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例按照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（GB5086.2-1997）对试验肥堆进行浸泡，分别浸泡不同石油烃含量的堆肥样品，对浸泡液中的污染物浓度进行测试，测试采用的标准如下：

pH：《水质pH值的测定玻璃电极法》（GB/T6920-1986）；

石油类：《水质石油类和动植物油的测定红外分光光度法》（HJ637-2012）；

色度：《水质色度的测定稀释倍数法》(GB/T11903-1989)；

COD：《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》(GB11914-89)。

本发明实施例所用仪器设备如表1所示：

表1仪器设备

本发明实施例所用原料如下：牛肉膏、蛋白胨、蔗糖、葡萄糖、氯化钠、甘露醇、可溶性淀粉、酵母粉、琼脂粉、石油醚、乙醇、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸铵、硫酸亚铁铵、硫酸铁、氯化钙、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、碳酸钙、孟加拉红、链霉素、重铬酸钾、草酸铵、结晶紫、碘片、碘化钾、番红O。上述各原料均为化学纯，均购自天津福晨化学试剂厂。

实施例1

如附图1所示，本发明实施例提供了一种油基钻井废弃物的生物堆肥方法，该方法为：

步骤101、从油基钻井废弃物中分离、纯化、筛选出高效降解石油烃的菌种，并进行室内正交实验，获得配制固体复配菌剂的高效降解菌种的最佳配比，即以菌悬液重量份计为:藤黄微球菌4份；假单胞菌2份；枯草芽孢杆菌1份，并将上述配比的菌种配制成固体复配菌剂。

步骤102、将油基钻井废弃物与所述固体复配菌剂混合均匀。

步骤103、将稻糠加入含固体复配菌剂的油基钻井废弃物中，混合均匀，获得油基钻井废弃物肥堆。

步骤104、调节所述油基钻井废弃物肥堆的碳氮比和含水率，并对所述油基钻井废弃物肥堆进行翻堆、采样分析，完成生物堆肥。

本发明实施例通过利用自主研发的固体复配菌剂，以稻糠作为支撑物，对油基钻井废弃物进行生物堆肥处理。其工艺简单，在钻井现场即可就地实施；不需要额外的设备，例如预制床反应器等；也不需要分多次施加菌剂，仅需在面积较小的地面上一次施加菌剂进行堆肥即可完成。避免了过多的人力及物力的投入，能够大量节省能源，并降低运输风险和处理成本。且本发明实施例所述方法处理周期较短且容易控制，油基钻井废弃物降解效率较高，将油基钻井废弃物进行生物堆肥处理1个月后，油基钻井废弃物中石油总烃降解率可达80%以上，油基钻井废弃物中残余石油总烃含量达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-1984）中所规定的3000mg/kg以下的标准。将稻糠作为支撑材料，利用其一定的颗粒大小和硬度，为油基钻井废弃物堆肥形成孔隙，调节含氧量和水分，能够进一步提高油基钻井废弃物降解效率。本发明中所需肥堆占地面积较小，处理成本较低。将石油总烃作为唯一的碳源，不仅进一步降低了处理成本，且使其得到充分资源化利用，具有较高的经济适用性。

此外，将本发明实施例制备的堆肥用于植物的栽种，3个月的生长观察期内，植物长势良好。堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。本发明实施例将危险废弃物降解为可供植物吸收利用的有机质，不仅解决了油基废弃物对生态环境的污染及处理时所带来的二次污染，而且将油基废弃物资源化利用，实现清洁发展和绿色发展。可见，本发明为油气田高效开发解决了经济和环保上的后顾之忧，在石油天然气开采行业，具有极大的推广价值和应用前景，对于石油天然气行业实现清洁发展与节约发展，实现高效开采，起到了技术推动的作用。

实施例2

本发明实施例提供了一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，所述方法包括：

步骤201、从油基钻井废弃物中分离获取可降解石油烃的菌种，从中分离、纯化、并以油基钻井废弃物为唯一碳源筛选出高效降解菌种，并进行室内正交实验，获得配制固体复配菌剂的高效降解菌种的最佳配比，以菌悬液重量份计为藤黄微球菌4份；假单胞菌2份；枯草芽孢杆菌1份，并将上述配比的菌种配制成固体复配菌剂。

其中，该固体复配菌剂的配制方法具体为：将藤黄微球菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌的菌悬液按以重量份计为4:2:1的比例混合，然后将混合后的菌悬液与麸皮和/或米糠按质量比为1:3的比例混合均匀，制备得到该固体复配菌剂。

作为优选，每克该固体复配菌剂中含有活菌数量大于或等于10⁸个，因此配制固体复配菌剂时，调整每克所述菌悬液中含有活菌数量大于或等于4×10⁸个。

作为优选，所述固体复配菌剂接种量为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的3‰-5‰。

步骤201中，所用固体复配菌剂由藤黄微球菌、假单胞菌、枯草芽孢杆菌组成，这三种菌是发明人从川渝地区取样的油基钻井废弃物中分离获取的，由所研究的油基钻井废弃物的特性所决定。油基钻井废弃物中污染物主要是石油总烃、COD（有机物质）及无机盐，本发明实施例采用生物堆肥方法对油基钻井废弃物进行处理，将COD作为堆肥所需的营养物质，不是本发明需要降解和去除的物质。所以本发明实施例主要处理的对象是其中的核心污染物TPH（石油总烃），包括汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡和沥青等，是多种烃类（正烷烃、支链烷烃、芳烃）和少量其它有机物，如硫化物、氮化物、环烷酸类等的混合物。

本发明实施例从川渝地区天然气井场取得油基钻井废弃物、污染的土壤与水体，并对其中可降解石油烃的好氧细菌进行分离了筛选，再以油基钻井废弃物作为唯一碳源进行优选，确定了可降解油基钻井废弃物中石油烃的高效降解菌种为：藤黄微球菌、假单胞菌、枯草芽孢杆菌。

藤黄微球菌为细菌微球菌科，微球菌属为革兰氏染色阳性，不运动的专性好氧细菌。能够转化和降解各类吡啶、蒽类等含苯环化合物。且未见有报道其可降解油基钻井废弃物中石油烃。

假单胞菌属细菌生长温度范围很大，好氧或兼性厌氧，它的一个突出特点是能在各类恶劣环境中生长降解利用多达100种以上的有机化合物及大分子聚合物类物质，并能分解利用多种不寻常的有机化合物，例如石油烃、酚、甲醛、汞化合物，乃至于DDT、六六六等有毒物质。是目前广泛应用于各类污染物处理的一类细菌。

芽孢杆菌属是土壤中最常见的一类，具有较广的生长温度范围，兼性厌氧生长，能够在各类恶劣环境中存活生长，其芽孢的抵抗力很强，在干燥状态下可生存数十年。能够转化和降解各类石油烃、酚类、芳烃、极性有机硫化合物、有机氮化合物和沥青质及大分子聚合物，作为其生长的碳源和能源，而且对沥青质的降解能力相对较强。能够产生挥发性脂肪酸、有机酸、酮、醚、醋、生物表面活性物质等代谢产物。

以上三种菌株均具有在恶劣环境中繁殖生长和对各类有害物质的降解能力，它们的生物修复特性与其在钻井混合废弃物中繁殖生长能力有密切相关性。但是单一微生物对于混合污染物的降解能力有限，本发明实施例构建微生物复合修复菌群，对上述三种菌的互利生长及协同降解的培养工艺条件进行了正交实验，结果表明，按照以下的菌悬液重量份配比（藤黄微球菌：假单胞菌：枯草芽孢杆菌=4:2:1）配成的固体复配菌剂，其石油烃降解速率明显高于其中任何一种菌单独使用时或按其他比例配制成的菌剂的降解速率。

步骤202、将油基钻井废弃物与所述固体复配菌剂混合均匀。

步骤202中，该油基钻井废弃物主要是混在废油基钻井液中的石油烃。与常规含油污泥相比，由于钻井液配方中含有种类繁多的添加剂，并且钻井返排后的废钻井液还带入地层内的物质，盐度也很高，使得常规微生物很难在该油基钻井废弃物中生存。所以相比降解含油污泥中石油烃，采用生物堆肥处理方法来降解油基钻井废弃物中石油烃的难度非常大。而本发明实施例仅仅是简单地在自然环境下对油基钻井废弃物进行生物堆肥处理，对处理场所及处理条件方面的要求都较低，且不需要额外的设备进行辅助降解石油烃（例如，不像预制床反应器需要高额设备投入和维护费用，也不需要精确控制工艺条件而消耗大量能源），操作简单，在野外钻井现场即可就地实施，能够大量节省能源及运输风险和成本，实用性高，对于石油天然气的开采具有非常大的意义。

由于环保部2011年发布废矿物油回收和污染控制规范（HJ607），针对石油和天然气开采和工业生产做出明确的要求：含油率大于5%的含油污泥、油泥沙应进行再生利用。含油岩屑经油屑分离后含油率应小于5%，分离后的岩屑宜采用焚烧处置。所以，该油基钻井废弃物即为其中含油率低于5%的油基钻井废弃物。

步骤203、将稻糠加入含固体复配菌剂的油基钻井废弃物中，混合均匀，获得油基钻井废弃物肥堆。

其中，该油基钻井废弃物肥堆中油基钻井废弃物与稻糠的质量比为7-8:4-5。

步骤203中，与国内报道的将稻糠自身作为细菌碳源，将其堆腐成肥料不同，本发明实施例将石油总烃作为唯一的碳源，而将稻糠作为支撑材料，利用其一定的颗粒大小和硬度，为粘稠的油基钻井废弃物堆肥形成孔隙，调节含氧量和水分，来提高固体复配菌剂的石油烃降解效率。可见，本发明实施例利用稻糠作为支撑材料来调节堆肥的含氧量和水分，避免采用通风控制系统，人工调节堆肥的含氧量和水分，不仅节省了能源消耗，且减少了人力资源的投入，更加节能高效。更利于大规模推广使用，具有较高的经济效益。

步骤204、调节该油基钻井废弃物肥堆的碳氮比为20:1-30:1；含水率为40%-60%。

其中，该油基钻井废弃物肥堆的碳氮比通过添加氮肥和磷肥调节为20:1-30:1，该油基钻井废弃物肥堆的含水率通过添加水分调节为40%-60%，以保证该油基钻井废弃物肥堆中固体复配菌剂具有较高的石油烃降解率。

步骤205、将肥堆垒成梯形堆体，每周翻堆一次，采样并分析该肥堆的碳氮比、含氧量、含水率及内部温度，完成现场堆肥。

实施例3

固体复配菌剂的制备：

1：石油总烃降解菌种的分离及纯化

（1）制备土壤悬液

采集不同油基钻井废弃物样品，无菌条件下分别称取10g，放入盛有90ml无菌水的250ml三角瓶内制成样品悬液，浓度为10-¹。在恒温摇床上振荡30min，然后用10倍稀释法稀释。

（2）制备稀释液

无菌条件下，用无菌吸管从土壤悬液中吸取1.0ml注入盛有9.0ml无菌水的试管中，吹吸三次，使充分混匀，得到浓度为10^-2的稀释液。然后再用另一支1ml的无菌吸管从该试管中吸取1.0ml的溶液注入另一支盛有9.0ml无菌水的试管中，依次类推制成10^-3，10^-4，10^-5，10^-6，10^-7各种浓度的稀释液，并依次标号。

（3）平板涂布

用无菌移液管吸取0.2ml～0.5ml的经适当稀释的样品液于平板上，用无菌涂布棒涂于平板上，快速转动培养皿，使菌液在平板上涂布均匀。同一个样品取连续三个稀释度，每一个稀释度也做3个重复。

（4）培养

涂布后，将装有培养基平板的培养皿倒置于恒温培养箱中，细菌37℃恒温培养24h。

（5）挑菌

将培养皿从恒温培养箱中拿出，用接种环小心挑取单菌落另接于干净无菌的培养基中，培养48～72h，用光学显微镜观察是否为单一微生物。若有杂菌，则需再次分离、纯化，直到获得较纯的菌株。

（6）平板划线纯化

取不同培养基平板，做好标记。在火焰边，左手托住培养皿并微启皿盖，右手执无菌接种环挑取固体培养基上肉眼可见的单菌落一环在培养基表面轻轻划线，以不能划破琼脂，但要能看到划痕为宜。先划2-3条小角度较密直线，此为第一区的划线。合上皿盖，将环上菌液在火焰上全部烧掉，然后转动培养皿约60-70度角，用在火上烧过并冷却的接种环通过第一区划线在没有划线的培养基上划出第二区的几条直线，同法划出第三区和第四区(第四区也可不划)的划线，并且划线由密到疏，但注意第四区的尾线不能与第一区的划线相交。经分离纯化，最终获得了39株较纯的细菌菌株，并分别编号。

（7）菌种的保存

将分离纯化好的纯种菌株接种于斜面保存培养基中，在34℃恒温培养箱中培养5天，用报纸包好于4℃冰箱中保存。由于微生物多具有易突变性的特点，因此要对冰箱中保存的菌种进行定期转接，以减少细菌的突变性，一般转接的周期不少于2个月。

上述分离纯化所用的平板、斜面保存固体培养基成分均为牛肉膏蛋白胨固体培养基，即：(g/L)牛肉膏5，蛋白胨10，氯化钠5，加蒸馏水至1000ml；pH调至7.0-7.2；琼脂2%。

2：高效降解菌种的筛选及确定

经多次分离纯化得到的菌株先在固体培养基上进行初筛，再用液体培养基进行复筛。

（1）初筛

采用溶油圈法，将分离获得的纯菌株接种于选择培养基Ⅱ的固体培养基上，置于37℃培养箱中培养10～15d，观察有无嗜油圈，并根据嗜油圈直径(D)与菌落直径(d)的比值初步确定石油降解能力。将有降解作用的菌株分离接种于斜面培养基上保存备用。并选取其中嗜油圈直径(D)与菌落直径(d)的比值最大的六个菌株，最终确定了以下六株菌：QS-2-1、ZCY-1-1、NJ-2、Y101-2-1、ZCY-2-2、ZY-1-7作为复筛的供试菌株。

（2）复筛

挑取供试的六株菌分别富集于选择培养基Ⅰ的液体培养基中，调整菌液浓度大概为10⁸个/mL。取1mL该菌悬液接种于选择培养基Ⅱ的液体培养基中，放在转速为150r/min的摇床上，于37℃下培养14d。在此过程中，根据《水质石油类和动植物油的测定红外分光光度法》（HJ637-2012）测定石油类含量；根据《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》(GB11914-89)测定COD含量。具体为：首先测定未接种菌株的各选择培养基Ⅱ中的油类和COD的含量，再测定接种菌株并培养14d后的各选择培养基Ⅱ中的油类和COD的含量，并根据接种菌株前后各选择培养基Ⅱ中的油类和COD的含量的差值来确定上述各菌种的降解能力。只有菌株对油基钻井固体废物中的油类等有机物具有降解能力，才能表现出菌株培养前后油类和COD含量的降低。所以菌株培养前后油类和COD的含量的差值间接的反应出了菌株对油基钻井固体废物的降解能力。

上述选择培养基Ⅰ的液体培养基为(g/L)：NaNO₃0.1，KH₂PO₄0.1，CaCl₂0.03，NH₄NO₃0.15，MgSO₄0.1，(NH4)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O(痕量)，柴油/原油2，超声乳化后加入；pH调至7.0-7.2，加蒸馏水至1L。

选择培养基Ⅱ的液体培养基为(g/L)：无机盐培养基+柴油/原油2，超声乳化后加入；pH调至7.0-7.2，加蒸馏水至1L。

从表2的数据可以看出，混合菌种对油类的去除率最高，在除去非生物因素干扰后去除率达到50.5%，而单一菌种中ZCY-1-1，NJ-2和Y101-2-1三株菌对油类的去除效果较好（ZCY-1-1：44.2%；NJ-2：38.2%；Y101-2-1：47.4），最终确定采用这三株菌进行固体复配菌剂的配比实验。

表2中的混合菌株是QS-2-1、ZCY-1-1、NJ-2、Y101-2-1、ZCY-2-2、ZY-1-76株菌按1:1:1:1:1:1的比例混合的菌株

表2菌株对油类的降解效果

（3）高效降解菌种的测序鉴定

将初筛的菌种送到菌种分析测试机构进行种属的鉴定，从菌种鉴定结果表3中可以看出，降解效果较好的三株菌ZCY-1-1，NJ-2和Y101-2-1分别是假单胞菌、枯草芽孢杆菌和藤黄微球菌。

表3菌种鉴定结果表

3、固体复配菌剂中高效降解菌种配比的确定及固体复配菌剂的制备

以接种、培养后的混合废弃物中石油总烃降解率为指标，分别选用L9(3⁴)正交表通过正交试验确定固体复配菌剂中菌株种类配比。试验中接种量是三种菌的总量。

如表4所示，根据单因素、二因素、三因素试验结果，选择ZCY-1-1，NJ-2和Y101-2-1作为处理油基钻井废弃物使用的固体复配菌剂的复配菌株。其中，正交实验具体为：挑取供试的三株菌（ZCY-1-1，NJ-2和Y101-2-1）分别富集于选择培养基Ⅰ的液体培养基中，调整菌液浓度大概为10⁸个/mL。将上述三株菌按表4、表5中的正交配比制备成固体复配菌剂，再分别按1%的比例接种于选择培养基Ⅱ的液体培养基中，并放置在转速为150r/min的摇床上，于30℃下培养7d后，测定选择培养基Ⅱ剩余石油类的含量，并计算出石油烃降解率。上述正交试验结果分别如表5与表6所示。

表4菌株组合因素表

表5正交试验方案和结果L₉(3⁴)

表6正交试验分析

由上述正交试验结果可以看出，最佳组合为A4B2C1，即处理油基钻井废弃物使用的最佳固体复配菌剂的复配比例Y101-2-1:ZCY-1-1:NJ-2=4:2:1，即藤黄微球菌：假单胞菌：枯草芽孢杆菌=4:2:1。

然后将藤黄微球菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌的菌悬液按以重量份计为4:2:1的比例混合，然后将混合后的菌悬液与麸皮和/或米糠按质量比为1:3的比例混合均匀，制备得到本发明实施例所述的固体复配菌剂。

实施例4

本发明实施例对西南油气田某天然气井场部分油基钻井废弃物进行了生物堆肥处理试验（1#），处理工序为：（1）将从含石油烃污染物中分离出的藤黄微球菌、假单胞菌与枯草芽孢杆菌以4:2:1比例（按菌悬液重量计）按实施例一所述方法复配制备成固体复配菌剂（2）将油基钻井废弃物与工序（1）制备的固体复配菌剂混合，所述固体复配菌剂的接种量按重量计为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的5‰；（3）以油基钻井废弃物与稻糠质量比8:5混拌加入稻糠；（4）根据油基钻井废弃物和稻糠自身的碳氮比及其用量计算工序（3）所得肥堆的碳氮比，并添加氮肥（尿素、硝铵或碳铵）和磷肥（钙镁磷肥、普通过磷酸钙、或磷矿粉）调节该肥堆的碳氮比为25:1；（5）通过测定肥堆的含水率并添加水，将肥堆含水率调节为60%；（6）将肥堆垒成梯形堆体，便于与空气接触及渗滤液流出；（7）每周翻堆一次，并根据监测结果和天气情况添加水分保持含水率在40%-60%，添加肥料保持碳氮比20:1-30:1；（8）持续监测肥堆中污染物的变化和温度变化，若外界环境温度低于10℃，需提供保温措施，维持堆体内温度在40℃以上。经实践，如表6所示，初始石油总烃浓度为25561mg/kg的堆体1个月后石油总烃含量降至4100mg/kg，石油总烃降解率达84%；2个月后，油基钻井废弃物中残余石油总烃含量为2836mg/kg，达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-1984）中所规定的3000mg/kg以下的标准。堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

对比例（2#）：取西南油气田某天然气井场部分油基钻井废弃物，不添加支撑材料（稻糠），也不添加自主生产的菌剂，然后在1#所述步骤及条件下，进行油基钻井废弃物的生物堆肥处理试验，如表6所示，一个月后，石油总烃从含量为57413mg/kg降解至含量为57242mg/kg，石油总烃的降解率仅为0.298%，可见，石油总烃几乎没有降解。

对比例（3#）：不添加稻糠，只添加菌剂，然后在1#所述步骤及条件下，进行油基钻井废弃物的生物堆肥处理试验，如表7所示，一个月后，石油总烃从含量为57313mg/kg降解至含量为48602mg/kg，石油总烃的降解率约15%，可见石油总烃降解率较低。

表7试验石油烃降解变化情况

实施例5

本发明实施例对西南油气田某天然气井场部分油基钻井废弃物进行了生物堆肥处理试验，处理工序为：（1）将从该油井含石油烃污染物中分离出的藤黄微球菌、假单胞菌与枯草芽孢杆菌以4:2:1比例（按菌悬液重量计）按实施例一所述方法复配制备成固体复配菌剂；（2）将油基钻井废弃物与工序（1）制备的固体复配菌剂混合，所述固体复配菌剂的接种量按重量计为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的3‰；（3）以油基钻井废弃物与稻糠质量比7:4混拌加入稻糠；（4）根据油基钻井废弃物和稻糠自身的碳氮比及其用量计算工序（3）所得肥堆的碳氮比，并添加氮肥（尿素、硝铵或碳铵）和磷肥（钙镁磷肥、普通过磷酸钙、或磷矿粉）调节该肥堆碳氮比为30:1；（5）通过测定肥堆的含水率并添加水，将肥堆含水率调节为40%；（6）将肥堆垒成梯形堆体，便于与空气接触及渗滤液流出；（7）每周翻堆一次，并根据监测结果和天气情况添加水分保持含水率在40%-60%，添加肥料保持肥堆的碳氮比20:1-30:1；（8）持续监测肥堆中污染物的变化和温度变化，若外界环境温度低于10℃，需提供保温措施，维持堆体内温度在40℃以上。经实践，初始石油总烃浓度为26432mg/kg的堆体1个月后石油总烃含量降至5013mg/kg，石油总烃降解率达81.03%；两个月后，石油总烃含量降至2336mg/kg，石油总烃降解率达91.16%。油基钻井废弃物中残余石油总烃含量达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-1984）中所规定的3000mg/kg以下的标准，且堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

实施例6

本发明实施例对西南油气田某天然气井场部分油基钻井废弃物进行了生物堆肥处理试验，处理工序为：（1）将从该油井含石油烃污染物中分离出的藤黄微球菌、假单胞菌与枯草芽孢杆菌以4:2:1比例（按菌悬液重量计）按实施例一所述方法复配制备成固体复配菌剂；（2）将油基钻井废弃物与工序（1）制备的固体复配菌剂混合，所述固体复配菌剂的接种量按重量计为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的4‰；（3）以油基钻井废弃物与稻糠质量比7:5混拌加入稻糠；（4）根据油基钻井废弃物和稻糠自身的碳氮比及其用量计算工序（3）所得肥堆的碳氮比，并添加氮肥（尿素、硝铵或碳铵）和磷肥（钙镁磷肥、普通过磷酸钙、或磷矿粉）调节该肥堆碳氮比为20:1；（5）通过测定肥堆的含水率并添加水，将肥堆含水率调节为50%；（6）将肥堆垒成梯形堆体，便于与空气接触及渗滤液流出；（7）每周翻堆一次，并根据监测结果和天气情况添加水分保持含水率在40%-60%，添加肥料保持碳氮比20:1-30:1；（8）持续监测肥堆中污染物的变化和温度变化，若外界环境温度低于10℃，需提供保温措施，维持堆体内温度在40℃以上。经实践，初始石油总烃浓度为25791mg/kg的堆体1个月后石油总烃含量降至4179mg/kg，石油总烃降解率达83.79%；两个月后，石油总烃含量降至2697mg/kg，石油总烃降解率达89.54%。油基钻井废弃物中残余石油总烃含量达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-1984）中所规定的3000mg/kg以下的标准，且堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

本发明实施例提供了一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，通过利用自主研发的由藤黄微球菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌的菌悬液按以重量份计为4:2:1的比例制备而成的固体复配菌剂，并与油基钻井废弃物并加入稻糠来进行生物堆肥，1个月后，油基钻井废弃物的石油总烃降解率可达83.79%，本发明的方法工艺简单、周期较短且容易控制，油基钻井废弃物降解效率较高；且肥堆占地面积较小，节省资源，处理成本较低。本发明方法将稻糠作为支撑材料，利用其一定的颗粒大小和硬度，为粘稠的油基钻井废弃物堆肥形成孔隙，调节含氧量和水分，进一步地提高了石油总烃的降解率。此外，本发明方法将石油总烃作为唯一的碳源，进一步降低了处理成本，具有较高的经济适用性。

实施例7

油基钻井废弃物的生物堆肥的植物栽培：

本发明提供的实施例中，采用本发明实施例4所制备的生物肥堆（1#肥堆）经30天处理后所得的新鲜堆肥与土壤按1:9混合后分别播种种植黑麦草、小白菜、萝卜、三叶草4种植物，通过植物栽种实验，考查采用实施例4所述方法堆肥后的钻井废弃物对植物生长的影响以及植物对污染物进一步治理的作用。以各类植物的生长状态为指标，评估降解处理后钻井混合废弃物对植物生长的影响。采用ICP AES法测定土壤和植物样品中的重金属含量，主要测定其中的铅、汞、砷、镉、铬、铜、锌含量。本发明实施例采用堆肥处理的结果使油基钻井废弃物经过生物处理后达到土地使用的最终要求，达到《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-84）中所规定的3000mg/kg以下。附图2a及2b、附图3a及3b、附图4a及4b及附图5a及5b分别代表对植物不添加堆肥与添加堆肥栽种1个月后的生长状态，经过堆肥处理后的植物均正常发芽生长。在3个月的生长观察期内，除堆肥对三叶草的生长有一定抑制作用外，黑麦草、小白菜、萝卜均长势良好。表明经过生物修复后的钻井混合废弃物与土壤混合后能够保证绿化植物和农作物发芽存活生长。

可见，本发明实施例将上述所制备的堆肥用于植物的栽种，3个月的生长观察期内，植物长势良好，有良好的应用前景。堆肥浸出液pH值、色度、石油类的含量均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。可见本发明实施例将危险废弃物降解为可供植物吸收利用的有机质，不仅解决了油基废弃物对生态环境的污染及处理时所带来的二次污染，而且将油基废弃物资源化利用，实现清洁发展和绿色发展，为油气田高效开发解决了经济和环保上的后顾之忧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，其特征在于，所述方法包括：

从油基钻井废弃物中分离、纯化、筛选出高效降解石油烃的菌种，并进行室内正交实验，获得配制固体复配菌剂的高效降解菌种的最佳配比，即以菌悬液重量份计为：藤黄微球菌4份，假单胞菌2份，枯草芽孢杆菌1份，并将上述配比的菌种配制成固体复配菌剂；

将油基钻井废弃物与所述固体复配菌剂混合均匀；

将稻糠加入含固体复配菌剂的油基钻井废弃物中，混合均匀，获得油基钻井废弃物肥堆；

调节所述油基钻井废弃物肥堆的碳氮比和含水率，并对所述油基钻井废弃物肥堆进行翻堆、采样分析，完成生物堆肥。

2.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，其特征在于，所述固体复配菌剂的配制工艺具体为：将藤黄微球菌、假单胞菌和枯草芽孢杆菌的菌悬液按以重量份计为4:2:1的比例混合，然后将混合后的菌悬液与麸皮和/或米糠按质量比为1:3的比例混合均匀，制备得到所述固体复配菌剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种油基钻井废弃物的生物堆肥处理方法，其特征在于，每克所述固体复配菌剂中含有活菌数量大于或等于10⁸个。

4.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物生物堆肥处理方法，其特征在于，所述固体复配菌剂的接种量按重量计为所述油基钻井废弃物与稻糠总质量的3‰-5‰。

5.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物生物堆肥处理方法，其特征在于，所述油基钻井废弃物肥堆中油基钻井废弃物与稻糠的质量比为7-8:4-5。

6.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物生物堆肥处理方法，其特征在于，所述油基钻井废弃物肥堆的碳氮比调节为20:1-30:1。

7.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物生物堆肥处理方法，其特征在于，所述油基钻井废弃物肥堆的含水率调节为40%-60%。

8.根据权利要求1所述的一种油基钻井废弃物生物堆肥处理方法，其特征在于，所述采样分析包括对肥堆的碳氮比、含氧量、含水率及内部温度的分析。