CN115521034A - 一种无害化联合处理含油污泥的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无害化联合处理含油污泥的修复方法，将受污染的含油污泥与水按比例进行混合，搅拌，获得泥水混合物；在含油污泥中筛选驯化高效降解石油的菌种，在泥水混合物中接种菌种，进行培养；与气浮装置产生的气泡混合，形成含油浮渣，用刮泥板刮掉表层的含油浮渣；加硫酸亚铁调节pH，再添加2mL双氧水进行反应；进行离心，分离后的上层液体作为循环用水；分离后的固体进行低温热处理。本发明处理周期短，使用的原料如水、药剂等经济低廉、环保无污染，能处理5％～20％的含油污泥，且能回收原油渣，处理后的废水可达标排放，剩余固相泥土经过处理重金属含量达标，可用作商业、工业用地或建筑原材料，实现资源循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及资源化处理油泥污染联合修复技术领域，特别涉及一种无害化联合处理含油污泥的修复方法。
背景技术
石油被称为“工业血液”，自从19世纪中叶人们开始开采石油以来，石油一直都是世界上举足轻重的战略物资。但是石油在开采、加工、运输及存储过程中不可避免会有泄露问题，对空气、水和土壤环境造成严重的危害。石油污染所带来的环境危害越来越被世界各个国家所看重，其中含油污泥的问题越来越受重视，含油污泥是一种难处理的残渣，是由水、固体、PHCs(持久性卤代烃污染物)和金属的稳定乳状液组成，含油污泥中的PHCs和其他有机物一般可分为四种组分，包括脂肪烃、芳烃、含氮硫氧化合物和沥青质，含油污泥在许多国家被当作危险废弃物，并先后开发出许多处理含油污泥的方法。
目前国外运用最多的技术为生物处理法、高温裂解法和机械脱水法等，国内的技术起步比较晚。但是现有单一的处理方法都具有一定的缺陷和局限性，不能相对完美的处理好油泥污染这个问题，油泥问题仍然是环境保护的难点。
发明内容
本发明提供了一种无害化联合处理含油污泥的修复方法，其目的是为了解决背景技术中上述的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种无害化联合处理含油污泥的修复方法，包括如下步骤：
首先对污染油泥进行流化预处理阶段，由于含油污泥粘度大，使土壤中植物种子萌发受到抑制，造成土壤中形态发生变化，改变土壤的物理化学性质。该阶段主要是增加其流动性，将受污染的含油污泥与自来水按照体积比1:3～1:6例进行混合，在搅拌装置的作用下进行充分的混合，其中搅拌装置设置参数：转速200～300r/min，搅拌时间5～10min，根据实际实验装置容积确定搅拌棒的最佳浸入深度，其中最佳浸入深度为液面高度的1/2，后续处理按此泥水混合物进行处理。
生物处理阶段，在此阶段处理过程中，主要添加实验室从含油污泥中筛选培养的高效降解石油的菌液，通过微生物的作用对含油污泥进行处理，其中微生物的作用包含两方面：一方面利用微生物分泌的代谢产物，发挥如鼠李糖脂、吐温80等表面活性剂的功能，实现对含油污泥中石油的洗脱，与后续气浮法相辅相成；另一方面其他微生物如微球菌属、假单细胞属、红球菌属等，在此阶段实现对含油污泥中的石油类物质进行降解。主要操作为在上述泥水混合物中接种实验室中驯化的菌种，直接在流化预处理装置中进行生物处理，生物菌种接种量为5％～10％，培养5～9天。
物理处理阶段采用气浮处理，在生物处理阶段中微生物的作用已使油泥混合物中的表面活性发生变化，利用气浮装置，使泥水混合物中的疏水性物质/悬浮颗粒、石油与装置产生的气泡相粘附，形成密度小于水的漂浮絮体，最终浮出表面，形成含油浮渣。气浮设备使用叶轮式搅拌和气泵产生气泡，参数1500～1600r/min，停留时间在70～90min，在气浮过程中刮泥板刮掉表层的含油气浮层。
化学处理阶段采用高级化学氧化法—芬顿法，在此阶段会氧化含油污泥的水样，降低COD及一些剩余的石油类物质，能达到排放标准进行排放。具体操作：含油污泥的pH一般在6.5～7.5之间，加酸调节pH至3～5，投加硫酸亚铁，使Fe2+浓度0.4g/L，再投加双氧水H2O2(30％)用量2mL，停留反应时间0.5～4h。
高级化学处理后进行离心分离，实验室中使用离心机操作，具体操作：设置参数温度4℃，转速10000r/min，离心时间10min，实现固液分离。分离之后的上层液体实现达标排放，也可重新作为第一步的流化预处理阶段用水，剩下固相进行低温热处理，可作为建筑原材料实现资源化利用。
该污泥无害化处理方法联合生物-物理-化学修复技术，主要由于实验室筛选驯化培养的菌种对含油污泥的两种作用。其中微生物增加含油污泥中的表面活性，使含油污泥洗脱，与后续物理的气浮方法相辅相成，能极大的去除受污染的油泥中的石油类物质；同时微生物也会对石油类污染物进行降解，双重去除污染物质。化学芬顿法氧化去除水液中的COD，也会去除剩余的少量石油类污染物，可以根据标准需求选择性使用化学氧化—芬顿法。
使用该方法处理含油污泥，可以达到无害化处理，整个过程中无二次污染物的产生和排放，且还能通过回收油渣、处理后水的回用及处理后土的再使用等实现资源的可持续循环回收利用，变废为宝。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
较之前的含油污泥处理技术，联用物理、化学、生物的方法对石油工业产生的含油污泥进行高效的降解。使用此技术处理含油污泥具有以下特点：
(1)实验室从油泥中筛选驯化培养的菌种具有高效洗脱并降解含油污泥中石油类污染物的功能。
(2)本发明处理周期短，且使用的原料如水、药剂等容易获得且价格便宜，参数条件、温控等简单明了，容易推广。
(3)本发明可以高效处理5％～20％左右的含油污泥，且能回收原油渣；处理后的废水可达标排放，又能重新回用，剩余固相泥土经过处理重金属含量达标，可作为商业、工业用地标准或作为建筑原材料，实现资源循环利用。
(4)本发明可实现自动化处理含油污泥，不需设置专门人员进行管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本发明未经处理的受污染的含油污泥(左)，经本发明处理后的含油污泥(右)；
图2是本发明处理污泥污染物之后的液体和固体。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
目前国内油泥污染处理手段有生物处理法与非生物处理法，每种方法都具有一定的不足和局限性，不能高效处理油泥污染。
本发明针对现有的问题，提供了一种无害化联合处理含油污泥的修复方法。
首先对污染油泥进行流化预处理阶段，由于含油污泥粘度大，使土壤中植物种子萌发受到抑制，造成土壤中形态发生变化，改变土壤的物理化学性质。该阶段主要是增加其流动性，将受污染的含油污泥与自来水按照体积比1:3～1:6例进行混合，在搅拌装置的作用下进行充分的混合，其中搅拌装置设置参数：转速200～300r/min，搅拌时间5～10min，根据实际实验装置容积确定搅拌棒的最佳浸入深度，其中最佳浸入深度为液面高度的1/2，后续处理按此泥水混合物进行处理。
生物处理阶段，在此阶段处理过程中，主要添加实验室从含油污泥中筛选培养的高效降解石油的菌液，通过微生物的作用对含油污泥进行处理，其中微生物的作用包含两方面：一方面利用微生物分泌的代谢产物，发挥如鼠李糖脂、吐温80等表面活性剂的功能，实现对含油污泥中石油的洗脱，与后续气浮法相辅相成；另一方面其他微生物如微球菌属、假单细胞属、红球菌属等，在此阶段实现对含油污泥中的石油类物质进行降解。主要操作为在上述泥水混合物中接种实验室中驯化的菌种，直接在流化预处理装置中进行生物处理，生物菌种接种量为5％～10％，培养5～9天。
物理处理阶段采用气浮处理，在生物处理阶段中微生物的作用已使油泥混合物中的表面活性发生变化，利用气浮装置，使泥水混合物中的疏水性物质/悬浮颗粒、石油与装置产生的气泡相粘附，形成密度小于水的漂浮絮体，最终浮出表面，形成含油浮渣。气浮设备使用叶轮式搅拌和气泵产生气泡，参数1500～1600r/min，停留时间在70～90min，在气浮过程中刮泥板刮掉表层的含油气浮层。
化学处理阶段采用高级化学氧化法—芬顿法，在此阶段会氧化含油污泥的水样，降低COD及一些剩余的石油类物质，能达到排放标准进行排放。具体操作：含油污泥的pH一般在6.5～7.5之间，加酸调节pH至3～5，投加硫酸亚铁，使Fe2+浓度0.4g/L，再投加双氧水H2O2(30％)用量2mL(相对于体积为1L样品)，停留反应时间0.5～4h。
高级化学处理后进行离心分离，实验室中使用离心机操作，具体操作：设置参数温度4℃，转速10000r/min，离心时间10min，实现固液分离。分离之后的上层液体实现达标排放，也可重新作为第一步的流化预处理阶段用水，剩下固相进行低温热处理，可作为建筑原材料实现资源化利用。
该污泥无害化处理方法联合生物-物理-化学修复技术，主要由于实验室筛选驯化培养的菌种对含油污泥的两种作用。其中微生物增加含油污泥中的表面活性，使含油污泥洗脱，与后续物理的气浮方法相辅相成，能极大的去除受污染的油泥中的石油类物质；同时微生物也会对石油类污染物进行降解，双重去除污染物质。化学芬顿法氧化去除水液中的COD，也会去除剩余的少量石油类污染物，可以根据标准需求选择性使用化学氧化—芬顿法。
实施例1
(1)流化预处理：将受污染的含油污泥与自来水按照体积比1:5比例进行混合，取体积为100mL含油污泥，自来水体积为500mL，混入1L烧杯中，在六连排搅拌器的作用下进行充分的混合，其中搅拌装置设置参数：转速300r/min，搅拌时间10min，根据实际实验装置容积确定搅拌棒的最佳浸入深度，其中最佳浸入深度为液面高度的1/2，后续处理按此泥水混合物进行处理。
(2)生物处理：按照5％的接种量，使用实验室筛选培养的菌液接种至1L烧杯中进行生物处理，周期为7天。
(3)物理处理：气浮设备使用XFD型单槽浮选机，采用叶轮式搅拌产生气泡，设置叶轮式搅拌参数1600r/min，辅助气泵产生足够的气泡，设置气泵参数0.1Mpa，停留时间在90min，在气浮过程中刮泥板刮掉表层的含油气浮层。
(4)化学处理：用盐酸调混合液中的pH，使pH达到4，按照顺序依次投加1g七水合硫酸亚铁，1mL的(30％)过氧化氢H2O2，在反应器中停留2小时。
(5)离心分离：实验室中使用离心机操作，设置参数温度4℃，转速10000r/min，离心时间10min，实现固液分离。
(6)低温热处理：使用实验室烘箱，设置参数温度70℃，直至含水率小于3％，可用于建筑材料。
图1是本发明未经处理的受污染的含油污泥(左)，经本发明处理后的含油污泥(右)；
图2是本发明处理污泥污染物之后的液体和固体。
对比例1
(1)流化预处理：将受污染的含油污泥与自来水按照体积比1:5比例进行混合，取体积为100mL含油污泥，自来水体积为500mL，混入1L烧杯中，在六连排搅拌器的作用下进行充分的混合，其中搅拌装置设置参数：转速300r/min，搅拌时间10min，根据实际实验装置容积确定搅拌棒的最佳浸入深度，其中最佳浸入深度为液面高度的1/2，后续处理按此泥水混合物进行处理。
(2)物理处理：气浮设备使用XFD型单槽浮选机，采用叶轮式搅拌产生气泡，设置叶轮式搅拌参数1600r/min，辅助气泵产生足够的气泡，设置气泵参数0.1Mpa，停留时间在90min，在气浮过程中刮泥板刮掉表层的含油气浮层。
(3)化学处理：用盐酸调混合液中的pH，使pH达到4，按照顺序依次投加1g七水合硫酸亚铁，1mL的(30％)过氧化氢H2O2，在反应器中停留2小时。
(4)离心分离：实验室中使用离心机操作，设置参数温度4℃，转速10000r/min，离心时间10min，实现固液分离。
(5)低温热处理：使用实验室烘箱，设置参数温度70℃，直至含水率小于3％。
对两种不同处理工艺处理后的含油污泥按照红外分光光度法进行测定，结果如下表，实施例1处理含油污泥去除率高于对比例1
| 实验组 | 原始含油量/g·kg<sup>-1</sup> | 处理后含油量/g·kg<sup>-1</sup> | 去除率％ |
| 实施例1 | 162.5 | 2.5 | 98.5 |
| 对比例1 | 158.6 | 29.2 | 82.6 |
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种无害化联合处理含油污泥的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、流化预处理：将受污染的含油污泥与水按比例进行混合，搅拌，获得泥水混合物；
S2、在含油污泥中筛选驯化高效降解石油的菌液，在步骤S1中的泥水混合物中接种所述菌液中的菌种，进行培养；
S3、将步骤S2中处理后的泥水混合物与气浮装置产生的气泡混合，形成含油浮渣，用刮泥板刮掉表层的含油浮渣；
S4、取1L的含油污泥水样加酸调节pH值至3～5，再投放硫酸亚铁，使Fe2+浓度为0.4g/L，添加2mL双氧水进行反应；
S5、将步骤S4中处理后的含油污泥水进行离心，分离后的上层液体作为步骤S1中用水；
S6、将步骤S5分离后的固体进行低温热处理。
2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S1中，受污染的含油污泥与水按照体积比1:3～1:6进行混合。
3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S1中，搅拌转速为200～300r/min，搅拌时间为5～10min，搅拌棒的浸入深度为液面高度的1/2。
4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S2中，菌种接种量为5％～10％，培养5～9天。
5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S3中，欺负装置中的搅拌转速为1500～1600r/min，搅拌时间在70～90min。
6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S4中，反应时间0.5～4h。
7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤S5中，转速10000r/min，离心时间10min，温度为4℃。
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