CN105598161B - 一种微生物处理含油废渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油废渣微生物处理方法，该方法中涉及的装置为预制微生物反应床，是由反应槽、遮阳帘、喷头、给水管、含油废渣、曝气头、曝气支管、曝气干管、集滤液管和固定座组成，结合了微生物修复技术中的土耕法、堆肥法、预制床法和生物反应器法的优点，通过供气系统调节反应槽中的含氧量，通过供水系统调节反应槽中的含水率、pH、催化剂、营养物等，保温和遮阳系统调节反应器内的温度，为微生物在反应床内的生长繁殖提供了良好的生长环境。该方法提高微生物活性、降解效率，缩短降解时间，更加讯速地降解废渣中的含油污染物。解决了现有微生物技术处理含油废渣中的微生物适应性较差、微生物活性低、处理效率低、处理效果不彻底等问题。

Description

一种微生物处理含油废渣的方法

技术领域

本发明涉及一种微生物处理含油废渣的方法，该方法应用到所有的微生物处理液体或固体的场所。

背景技术

目前微生物修复技术有：

1、原位生物修复技术：微生物原位修复技术即向污染的土壤直接投放化学物质，如：N、P等营养物质或供养，促进微生物的生长、繁殖或接种经驯化培养的高效微生物等，利用微生物的代谢来达到分解石油烃的目的。原位处理方法是将受污染土壤在原地处理，处理期间土壤基本不需移动。由于这项技术不需要挖掘污染土壤，因此是一种比较经济的修复手段。此法包括：投菌法、生物培养法、生物通气法、土耕法、生物堆放。

①投菌法：直接向污染的土壤接入污染降解菌，同时提供这些降解菌生长、繁殖所必须的N、P等营养元素和微量元素。

②生物培养法：定期地向污染土壤中投加营养物质和双氧水，并且供氧。双氧水在微生物代谢过程中作为电子受体，将污染物彻底氧化为CO₂和水。

③生物通气法：生物通气法是一种强迫氧化的生物降解方法，在污染土壤区域上打至少两口井，并且安装鼓风机和抽气机，将空气强制鼓入土壤中，然后抽走，土壤中挥发性和半挥发性的有毒物质将随之出去。此方法只适合有多孔的土壤结构。

④土耕法：土耕法是把污染土壤盖在土地上，然后对土壤进行耕耙处理，使污染土壤充分与降解微生物混合，利用土壤中微生物将污染物彻底分解。

⑤生物堆法：生物堆法是土耕法的一种改进形式，生物堆放通常包括一个打了孔的暗渠用来收集沥出物和回收生物堆中的空气。在暗渠的一端连接一个真空泵，向生物堆鼓气，以促进微生物的生长。生物堆还包括一个喷灌和滴灌系统，来调节湿度，为微生物的生长提供一个良好的环境，以便提高处理效率。

2、微生物异位修复技术：

异位生物修复是将石油污染的土壤移到别的地点或生物反应器内再进行修复。异位修复通常具有可以节省修复时间、修复效果易控制等优点。但投资成本较原位修复大。异位生物修复包括：土地耕作法、预制床法、堆置处理法、生物反应器和厌氧生物处理法。

①堆置处理法即堆肥法(Composting)总体上堆置处理法可分为4种堆制方法，即堤形堆肥法、静态堆肥法、封闭堆肥法和容器堆肥法。堆肥法是在污染土壤中加入土壤调理剂以提供促进微生物生长和石油生物降解的营养元素，使天然微生物降解石油烃类，从而达到生物修复的目的。这个过程对去除高浓度石油类污染物是最有效的。加入的物质或调理剂可以是干草、刈割草、树叶、木屑、麦秆、锯屑或肥料。加入土壤调理剂的目的是为了提高土壤的渗透性、增加氧的传输、改善土壤质地以及为快速建立一个大的微生物种群提供能源。

②预制床法(Prepared bed bioremediation)预制床具有滤液收集和控制排放系统，底面为渗透性低的物质，如高密度的聚乙烯、黏土或混凝土。将含油污泥转移到预制床上，通过施肥、灌溉、调节pH，有时还加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物的降解。与同一区域的原位处理技术相比，预制床处理对3环和3环以上的多环芳烃的降解率明显提高。

③生物反应器法(Slurry-phase bioremediation)也称泥浆法，是将污染土壤置于一专门的反应器中处理的方法。生物反应器处理的过程为：将挖出的石油污染土壤移到反应器内，加水混合，使其呈泥浆状，同时加入适量的营养物质、表面活性剂，并鼓入空气、剧烈搅拌使微生物与污染物充分接触和增加氧气浓度。为了提高降解速率，常在反应器先前处理的土壤中分离出已被驯化的微生物，加入到准备处理的土壤中。含油土壤经处理后，液体部分可排入处置井(坑、池)或另作他用(如回用)，固体部分可施用于农田。生物反应器法也可用于石油工业废弃物的预处理，以减少烃类含量，然后进行其他处理。处理后的土壤与水分离后，经脱水处理再运回原地。处理后的出水视视水质情况，直接排放或送入污水处理厂继续处理。反应装置不仅包括各种可以拖动的小型反应器，也可以是经过防渗处理的池塘。

3、影响微生物处理技术的因素

在所有的微生物处理方法和技术中，关键是解决影响微生物降解石油类和有机物的环境因素，其影响因素见下表。通过设施设备的科学设计，调整好微生物生长环境是提高生物修复效率的关键。

土壤微生物降解环境因素

(1)含氧量控制：在自然环境中，大多数的石油烃类物质是在好氧的条件下被降解的，这是因为许多烃类物质的降解过程实质上是烃类物质的氧化过程，需要有加氧酶和分子氧的参与，因此环境中的氧气对微生物而言是一个及其重要的限制因子。氧气的含量决定微生物群落的结构，在缺氧或无氧的条件下，是以厌氧微生物为主的群落结构，而在好氧条件下，则是好氧微生物为主的群落结构。厌氧降解速率比好氧降解的速率慢。

(2)温度控制：温度是影响微生物生长、繁殖和新陈代谢的一个重要因素。微生物对石油烃的降解借助于酶的催化作用，而酶的活性只有在一定的温度范围内才能得以发挥。温度过低会使酶活性受到抑制，细胞和新陈代谢活动减弱。温度上升，使微生物的酶活性加强，细胞生长速率加快。但是超过最适宜温度后，一方面，酶的活性下降，甚至有的酶失活，另一方面，培养液中溶解氧浓度降低也会导致生长速率减慢。每种微生物只能在一定的范围内生长，并有其生长、繁殖最快的最适生长温度。因此，选择合适的温度对微生物的生长繁殖及其污染物的降解能力的提高至关重要。

(3)含水率控制：土壤中含水量过低，微生物得不到充分的水分供应，细胞活性受到抑制，代谢速率降低；水分过高，有效毛细空隙空间被水分充满，妨碍空气的流通和氧的供应。土壤中含水率为30％～90％时，微生物对石油烃了有机物的降解率较高。

(4)酸碱度调节：土壤中pH值变化范围大，为2.5-11.0，大多数异氧菌和真菌洗好中性范围的环境，pH值对微生物生长的影响主要是影响细胞内的酶活性，甚至可以影响到DNA、RNA、ATP的稳定性与合成，pH值太高或太低都会影响微生物的降解能力，所以在实际工程运用当中，为了给微生物提供良好的生长环境，提高微生物对石油烃类物质的降解效率，需要向废渣添加pH缓冲剂，调节微生物PAH降解最适值为7.5-7.8。处理过程根据pH值变化，需要适当调节土壤pH。

(5)营养液、肥料：在油污土壤中，氮源和磷源经常成为微生物降解石油烃类物质的限制因子。因为在石油烃类物质中含有大量的碳和氢，则氮和磷元素是影响细菌生长繁殖的主要因素，石油中碳完全转化是所需要的N、P量可以根据细胞质材料中C:N:P比例计算，土壤中C:N:P比例达不到细菌代谢所需的比例，则会限制细菌的代谢速度，从而制约油泥污染的降解。

发明内容

本发明目的在于，针对上述影响微生物处理技术的相关因素，提供一种微生物处理含油废渣方法，该方法涉及的装置为预制微生物反应床，是由反应槽、遮阳帘、喷头、给水管、含油废渣、曝气头、曝气支管、曝气干管、集滤液管、固定座组成，该方法利用反应床结合了微生物修复技术中的土耕法、堆肥法、预制床法和生物反应器法的优点，能够通过供气系统调节反应槽中的含氧量，通过供水系统调节反应槽中的含水率、pH、营养物等，保温和遮阳系统调节反应器内的温度，为微生物在反应床内的生长繁殖提供了良好的生长环境，大大提高微生物降解石油烃类污染物的效率。该方法与现有土耕法、堆肥法和预制床法相比，效率更高，与生物反应器相比，则有可以大规模处理含油废渣的优势。本发明所述方法解决了现有微生物技术处理含油废渣在实际应用中的微生物适应性较差、微生物活性低、处理效率低、处理效果不彻底等问题。

本发明所述的一种微生物处理含油废渣的方法，该方法涉及的装置微生物反应床，是由反应槽、遮阳帘、喷头、给水管、含油废渣、曝气头、曝气支管、曝气干管、集滤液管、固定座组成，在反应床两端的固定座(9)上分别固定遮阳帘(1)、喷头(2)和给水管(3)，在反应床中部为反应槽(10)，在反应槽(10)的底部分别固定曝气干管(7)和集滤液管(8)，在曝气干管(7)上连接曝气支管(6)，在曝气支管(6)上设有曝气头(5)，在反应槽(10)内堆放含油废渣(4)，该反应床为混凝土预制结构，通过控制反应床内部环境的含氧量、含水率、温度、pH值讯速降解废渣中的含油污染物，具体操作按下列步骤进行：

a、将含油废渣(4)使用铲车送入搅拌罐，在搅拌罐内加水，搅拌均匀，使含油废渣(4)的含水率达到30％；

b、用铲车将经过预处理的含油废渣(4)送入反应床中部的反应槽(10)内，平铺厚度30cm；

c、使用给水管道(3)和喷头(2)将微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLiftHydro喷洒在含油废渣(4)上，每次每平米投加量为30g MicrobeLift Hydro+140mLMicrobeLift IND，每6天投加一次，处理周期为2-4个月，在每次喷洒完微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro后，使用拖拉机翻耕，使微生物菌种与含油废渣充分混合；

d、然后使用给水管(3)通过喷头(2)每三天向反应槽(10)内部喷水，补充反应槽(10)内的含水率达到30％，补充水后使用拖拉机翻耕；

e、每过9天检测含油废渣(4)中的C、N、P含量，在反应床旁配有压差式施肥罐，当含油废渣(4)中营养物质不足时，将营养物质为尿素、磷酸二氢钾投加到施肥罐中，由水压带进喷灌系统，向含油废渣(4)中投加；

f、对含油废渣(4)提供充足的氧气，每天打开反应槽(10)底部的曝气干管(7)，通过曝气干管(7)上连接曝气支管(6)和曝气头(5)定期曝气充氧2小时；

g、在夏季时，室外温度较高，将遮阳帘(1)打开，覆盖在反应槽(10)上，温度过高时，喷水降温；当室外温度低时，打开遮阳帘(1)，覆盖在反应槽(10)上，保温，微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro生长温度为30℃-45℃；

h、酸碱度调节：当含油废渣(4)的pH值呈酸性时，需要向反应槽(10)内撒生石灰，或通过给水管(3)和喷头(2)喷洒碱液，当含油废渣呈碱性时，通过给水管(3)和喷头(2)喷洒酸性缓冲剂，喷洒完后需使用拖拉机翻耕，处理过程根据pH值变化，调节土壤pH。

本发明所述的一种微生物处理含油废渣的方法，该方法中所述的微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro是从美国生态实验室公司购买的高效降解石油烃类的微生物菌种，购买时间2015年3月。

本发明所述的一种微生物处理含油废渣的方法，该方法通过供气系统调节反应槽中的含氧量，通过供水系统调节反应槽中的含水率、pH、催化剂、营养物含量等，通过保温和遮阳系统调节反应器内的温度等，为微生物在反应床内的生长繁殖提供了良好的生长环境，大大提高微生物降解石油烃类污染物的效率。

附图说明

图1为本发明涉及的装置微生物反应床结构示意图。

具体实施方式

实施例

含油废渣取自吐哈油田温米南山废渣场，废渣成分多为落地原油、罐底油泥。

本发明所述的一种微生物处理含油废渣的方法，该方法涉及的装置微生物反应床，是由反应槽、遮阳帘、喷头、给水管、含油废渣、曝气头、曝气支管、曝气干管、集滤液管、固定座组成，在反应床两端的固定座9上分别固定遮阳帘1、喷头2和给水管3，每2m布置一个喷头2，在反应床中部为反应槽10，在反应槽10的底部分别固定曝气干管7和集滤液管8，在曝气干管7上连接曝气支管6，在曝气支管6上设有曝气头5，在反应槽10内堆放含油废渣4，该反应床为混凝土预制结构，反应床一次性规模为250×2.4×0.3×100＝18000m³，每个反应槽10长250m，宽2.4m，深度为0.4m，含油废渣堆放深度为0.3m，反应槽共100具平行并联布置，通过控制反应床内部环境的含氧量、含水率、温度、pH值讯速降解废渣中的含油污染物，具体操作按下列步骤进行：

a、将含油废渣4使用铲车送入搅拌罐，在搅拌罐内加水，搅拌均匀，使含油废渣4的含水率达到30％；

b、用铲车将经过预处理的含油废渣4送入反应床中部的反应槽10内，平铺厚度30cm；

c、使用给水管道3和喷头2将微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro喷洒在含油废渣4上，每次每平米投加菌种量为30g MicrobeLift Hydro+140mLMicrobeLift IND，每6天投加一次，处理周期为2-4个月，在每次喷洒完微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro后，使用拖拉机翻耕，使微生物菌种与含油废渣充分混合；

d、然后使用给水管3通过喷头2每三天向反应槽10内部喷水，补充反应槽10内的含水率达到30％，补充水后使用拖拉机翻耕；

e、每过9天检测含油废渣4中的C、N、P含量，最适宜微生物的C:N:P为100:10:1，在反应床旁配有压差式施肥罐，当含油废渣4中营养物质不足时，将营养物质为尿素、磷酸二氢钾投加到施肥罐中，由水压带进喷灌系统，向含油废渣4中投加；

f、对含油废渣4提供充足的氧气，每天打开反应槽10底部的曝气干管7，通过曝气干管7上连接曝气支管6和曝气头5定期曝气充氧2小时；

g、由于反应床建设在室外，在夏季时，室外温度较高，将遮阳帘1打开，覆盖在反应槽10上，温度过高时，喷水降温；当室外温度低时，打开遮阳帘1，覆盖在反应槽10上，保温，微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro生长温度为30℃-45℃；

h、酸碱度调节：当含油废渣4的pH值呈酸性时，需要向反应槽10内撒生石灰，或通过给水管3和喷头2喷洒碱液，当含油废渣呈碱性时，通过给水管3和喷头2喷洒酸性缓冲剂，喷洒完后需使用拖拉机翻耕，处理过程根据pH值变化，调节土壤pH。

本发明所述的一种微生物处理含油废渣的方法，该方法中的反应床能够通过曝气管线调节废渣中的含氧量，通过给水管调节反应床内的含水率、pH值、营养物含量等，能够通过遮阳帘调节反应床内温度等，为微生物菌种在反应床内的生长繁殖提供了良好的生长环境，大大提高微生物降解石油烃类污染物的效率。

Claims (1)

1.一种微生物处理含油废渣的方法，其特征在于该方法涉及的装置微生物反应床，是由反应槽、遮阳帘、喷头、给水管、含油废渣、曝气头、曝气支管、曝气干管、集滤液管、固定座组成，在反应床两端的固定座（9）上分别固定遮阳帘（1）、喷头（2）和给水管（3），在反应床中部为反应槽（10），在反应槽（10）的底部分别固定曝气干管（7）和集滤液管（8），在曝气干管（7）上连接曝气支管（6），在曝气支管（6）上设有曝气头（5），含油废渣（4）堆放在反应槽（10）内，该反应床为混凝土预制，通过控制反应床内部环境的含氧量、含水率、温度、pH值迅速降解含油废渣（4）中的含油污染物，具体操作按下列步骤进行：

a、将含油废渣（4）使用铲车送入搅拌罐，在搅拌罐内加水，搅拌均匀，使含油废渣（4）的含水率达到30%；

b、用铲车将经过预处理的含油废渣（4）送入反应床中部的反应槽（10）内，平铺厚度30cm；

c、使用给水管（3）和喷头（2）将微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro喷洒在含油废渣（4）上，每次每平米投加量为 30 g MicrobeLift Hydro + 140mLMicrobeLift IND ，每6天投加一次，处理周期为2-4个月，在每次喷洒完微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro后，使用拖拉机翻耕，使微生物菌种与含油废渣（4）充分混合；

d、然后使用给水管（3）通过喷头（2）每三天向反应槽（10）内部喷水，补充反应槽（10）内的含水率达到30%，补充水后使用拖拉机翻耕；

e、每过9天检测含油废渣（4）中的C、N、P含量，在反应床旁配有压差式施肥罐，当含油废渣（4）中营养物质不足时，将营养物质为尿素、磷酸二氢钾投加到压差式施肥罐中，由水压带进喷灌系统，向含油废渣（4）中投加；

f、对含油废渣（4）提供充足的氧气，每天打开反应槽（10）底部的曝气干管（7），通过曝气干管（7）上连接曝气支管（6）和曝气头（5）定期曝气充氧2小时；

g、在夏季时，室外温度较高，将遮阳帘（1）打开，覆盖在反应槽（10）上，温度过高时，喷水降温；当室外温度低时，打开遮阳帘（1），覆盖在反应槽（10）上，保温，微生物菌种MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro生长温度为30℃-45℃；

h、酸碱度调节：当含油废渣（4）的pH值呈酸性时，需要向反应槽（10）内撒生石灰，或通过给水管（3）和喷头（2）喷洒碱液，当含油废渣（4）呈碱性时，通过给水管（3）和喷头（2）喷洒酸性缓冲剂，喷洒完后需使用拖拉机翻耕，处理过程根据pH值变化，调节土壤pH。