CN115572031A - 一种联合生物-化学处理含油污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种联合生物‑化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：取含油污泥，加入水混合均匀，进行流化预处理获得泥水混合物；将泥水混合物放入生物反应桶中，加入微生物菌落，搅拌至充分混合，进行反应获得混合溶液；微生物菌落组成为芽孢杆菌属、萄球菌属、微杆菌属和微量元素；调节混合溶液的pH，加入硫酸亚铁，再加入双氧水，进行反应，分别获得水、泥、油。本发明利用的微生物菌群对含油污泥进行洗脱处理，提高了油泥的分离降解速率，实现安全、高效、无害化与低成本资源化处理含油污泥。
Description
技术领域
本发明涉及降解石油类污染物技术领域，特别涉及一种联合生物-化学处理含油污泥的方法。
背景技术
含油污泥中含油量大，其中以石油类化合物含量最高，具有较高的回收利用价值。而含油污泥中混有大量的原油、成品油、渣油等成分，还包含固体悬浮物、细菌、盐类和腐蚀产物等，混合后变成难以处理的较稳定且流动性很差的悬浮乳状的污泥。含油污泥具有高含水率、体积大、有毒有害成分含量高、热波性明显的特点。其灰分高、粘结性高、成分复杂，处理难度大等特性，不仅阻碍石油行业发展，而且油泥中原油类有毒物质会在重力作用下渗透到地表，易发生土壤板结现象，阻碍植物根部呼吸及营养的吸收，导致植物生长不良甚至死亡，影响土壤及微生物的组成与结构。尤其是石油中多环芳烃类有害物质具有致癌、致畸、致突变等作用，通过食物链进入人体，直接危害人的健康，被许多国家视为一种危险废物。因此，含油污泥的无害化和资源化是石油发展亟待解决的科学问题。
目前，国内外的众多学者对油泥资源化、无害化处理的研究进行了深入的探索和研究，形成了一些较为成熟的技术和思路并应用于工业化的实际生产使用中。针对含油污泥的处理工艺提出热化学清洗工艺、溶剂萃取工艺、固化工艺、电化学分解工艺、高级氧化降解工艺、热脱附工艺、高温焚烧工艺以及比较前沿的生物处理工艺等。而萃取法在大规模油泥处理过程中，所需大量的萃取溶剂；焚烧焦化法容易造成资源的浪费，处理法油泥普适性不强，且技术不够成熟，对地下水流系统影响较大；三相分离法油泥处理量比较低、分离时间较长；热解法处理过程复杂。以上传统的处理技术成本较高，且易造成二次污染，不能实现完全无害化处理。微生物处理技术是利用土著微生物或者外源功能微生物，在微生物酶的催化作用下利用石油烃类作为碳源进行同化降解，分解和转化有机污染物，将其转变为无害的无机物质(二氧化碳和水)，加快修复污染土壤，达到含油污泥无害化处理，微生物处理方法虽然耗能低、经济、无二次污染，但由于受生物特性的限制，周期长，不适合用于高含油量、大规模的油泥处理。
综上，本发明设计了一种联合生物和化学方法用于处理含油污泥的工艺技术，实现处理过程中的安全、高效、无害化与低成本资源化处理以解决含油污泥资源化及无害化难题。
发明内容
本发明提供了一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，其目的是为了解决背景技术存在的上述问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：
S1.取含油污泥，加入水混合均匀，进行流化预处理获得泥水混合物；加水至混合后的泥水混合物达到均质无异物，在水冲释的作用下，油泥乳化悬浮体系会分解，泥质会吸附蜡质和胶沥质，蜡质和胶沥质粘联，聚集成大粒径的“团粒结构”，增加注入水渗流阻力，使注入水改变渗流方向，提高注入水波和体积，具有良好的流动性；
S2.将所述泥水混合物放入生物反应桶中，加入微生物菌落，搅拌至充分混合，进行反应获得混合溶液；所述微生物菌落组成为芽孢杆菌属为80％、萄球菌属15％、微杆菌属3％，其他为微量元素；调节搅拌速率使油泥与菌落充分混合反应；
S3.调节上述混合溶液的pH，加入硫酸亚铁，再加入双氧水，进行反应，分别获得水、泥、油；利用芬顿反应对生物处理后的泥水混合物进行处理，氧化含油污泥的水样，降低COD和去除剩余的石油类物质。
进一步的，所述含油污泥与水的体积比为1：5～7。
进一步的，所述微生物菌落按照泥水混合物体积的3～6％接种。
进一步的，所述步骤S3中的pH为3～5，反应时间3～5h。
进一步的，所述搅拌的转速为160r/min。
进一步的，所述微生物菌落的培育过程具体为：取油泥土壤样品过筛2mm，称取5.0g样品加入到含有50mLPBS缓冲液和2mL Tween 80的150mL三角瓶中，30℃、150rpm下振荡培养30min，吸取5mL培养液至10mL离心管，将培养菌液进行梯度稀释，将稀释后的培养菌液转移至富集培养基中，30℃、150rpm下振荡培养1d，吸取2mL离心管中的培养菌液至新鲜的富集培养基，连续转接培养3次，再采用平板稀释涂布的方法分离纯化，获得微生物菌落。
更进一步的，所述微生物菌落培养过程中加入氮、磷营养物，温度为20～35℃。控制充氧、温度、营养物质和pH值以保证最佳的培养环境，使烃类物质的生物降解速度较其他生物处理过程更快。
进一步的，所述硫酸亚铁浓度为0.4～0.8g/L。
进一步的，含油污泥的降解率达95％。
进一步的，所述水可以循环利用，泥用于铺垫井场和道路，油可以回收。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明采用微生物菌群对含油污泥进行洗脱处理，提高油泥的分离降解速率，实现安全、高效、无害化与低成本资源化处理含油污泥。
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是本发明实施例的联合生物-化学处理含油污泥的方法的流程图。
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。
现有的含油污泥处理工艺：萃取法在大规模油泥处理过程中，所需大量的萃取溶剂；焚烧焦化法容易造成资源的浪费，处理油泥普适性不强，且技术不够成熟，对地下水流系统影响较大；三相分离法油泥处理量比较低、分离时间较长；热解法处理过程复杂。以上传统的处理技术成本较高，且易造成二次污染，不能实现完全无害化处理。微生物处理技术是利用土著微生物或者外源功能微生物，在微生物酶的催化作用下利用石油烃类作为碳源进行同化降解，分解和转化有机污染物，将其转变为无害的无机物质(二氧化碳和水)，加快修复污染土壤，达到含油污泥无害化处理，微生物处理方法虽然耗能低、经济、无二次污染，但由于受生物特性的限制，周期长，不适合用于高含油量、大规模的油泥处理。
本发明针对现有的问题，提供了一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：
S1.取含油污泥，加入水混合均匀，进行流化预处理获得泥水混合物；加水至混合后的泥水混合物达到均质无异物，在水冲释的作用下，油泥乳化悬浮体系会分解，泥质会吸附蜡质和胶沥质，蜡质和胶沥质粘联，聚集成大粒径的“团粒结构”，增加注入水渗流阻力，使注入水改变渗流方向，提高注入水波和体积，具有良好的流动性；
S2.将所述泥水混合物放入生物反应桶中，加入微生物菌落，搅拌充分混合，进行反应获得混合溶液；所述微生物菌落组成为芽孢杆菌属为80％、萄球菌属15％、微杆菌属3％，其他为微量元素；调节搅拌速率使油泥与菌落充分混合反应；
S3.调节上述混合溶液的pH，加入硫酸亚铁，再加入双氧水，进行反应，分别获得水、泥、油；利用芬顿反应对生物处理后的泥水混合物进行处理，氧化含油污泥的水样，降低COD和去除剩余的石油类物质。
进一步的，所述含油污泥与水的体积比为1：5～7。
进一步的，所述微生物菌落按照泥水混合物体积的3～6％接种。
进一步的，所述步骤S3中的pH为3～5，反应时间3～5h。
进一步的，所述搅拌的转速为160r/min。
进一步的，所述微生物菌落的培育过程具体为：取油泥土壤样品过筛2mm，称取5.0g样品加入到含有50mLPBS缓冲液和2mL Tween 80的150mL三角瓶中，30℃、150rpm下振荡培养30min，吸取5mL培养液至10mL离心管，将培养菌液进行梯度稀释，将稀释后的培养菌液转移至富集培养基中，30℃、150rpm下振荡培养1d，吸取2mL离心管中的培养菌液至新鲜的富集培养基，连续转接培养3次，再采用平板稀释涂布的方法分离纯化，获得微生物菌落。
更进一步的，所述微生物菌落培养过程中加入氮、磷营养物，温度为20～35℃。控制充氧、温度、营养物质和pH值以保证最佳的培养环境，使烃类物质的生物降解速度较其他生物处理过程更快。
进一步的，所述硫酸亚铁浓度为0.4～0.8g/L。
进一步的，含油污泥的降解率达95％。
进一步的，所述水可以循环利用，泥用于铺垫井场和道路，油可以回收。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种联合生物-化学处理含油污泥的方法的流程图。
微生物菌种的培育过程具体为：取油泥土壤样品过2mm筛，称取5.0g土壤样品加入到含有50mL PBS缓冲液和2mL Tween 80的150mL三角瓶中，30℃、150rpm条件下振荡培养30min，吸取5mL培养液至10mL离心管，将培养菌液进行梯度稀释，分别将稀释后的培养菌液富集培养基中，30℃、150rpm的摇床条件下振荡培养1d，吸取2mL离心管中的培养菌液至新鲜的富集培养基，按照30℃、150rpm的培养条件连续转接培养3次，再采用平板稀释涂布的方法分离纯化菌株。
实施例1
一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：
S1.取辽河油田油污泥土壤，筛掉大颗粒物质，再加水进行流化预处理，使其具有良好的流动性；
S2.将上述处理了的泥水混合物加入到生物反应桶中，加入从含油污泥中驯化的芽孢杆菌属、萄球菌属、微杆菌属进行反应；
S3.调节上述混合溶液的pH为3，加入硫酸亚铁0.4g/L，再加入2％的双氧水，充分反应4h，油的去除率38％。
实施例2
一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：
S1.取辽河油田油污泥土壤，筛掉大颗粒物质，再加水进行流化预处理，使其具有良好的流动性；
S2.将上述处理了的泥水混合物加入到生物反应桶中，加入从含油污泥中驯化的芽孢杆菌属、萄球菌属、微杆菌属进行反应；
S3.调节上述混合溶液的pH为4，加入硫酸亚铁0.6g/L，再加入2％的双氧水，充分反应4h，分别获得水、泥、油，油的去除率达到45％。
实施例3
一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，包括如下步骤：
S1.取辽河油田油污泥土壤，筛掉大颗粒物质，再加水进行流化预处理，使其具有良好的流动性；
S2.将上述处理了的泥水混合物加入到生物反应桶中，加入从含油污泥中驯化的芽孢杆菌属、萄球菌属、微杆菌属进行反应；
S3.调节上述混合溶液的pH为5，加入硫酸亚铁0.8g/L，再加入2％的双氧水，充分反应4h，分别获得水、泥、油，油的去除率达到40％。
对照实验一
分别取上述3组6g油泥进行流化预处理搅拌7天，调节上述混合溶液的pH为4，加入4.2uL硫酸亚铁，再加入双氧水，搅拌均匀反应后取样品测含油率，结果如表1所示。
对照实验二
分别取上述3组6g油泥进行流化预处理后加入微生物菌种搅拌均匀反应7天，调节上述混合溶液的pH为4，加入4.2uL硫酸亚铁，再加入双氧水，搅拌均匀反应后取样品测含油率，结果如表2所示。
表1各实验组含油率结果
表2各实验组含油率结果
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 (10)
1.一种联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.取含油污泥，加入水混合均匀，进行流化预处理获得泥水混合物；
S2.将所述泥水混合物放入生物反应桶中，加入微生物菌落，搅拌至充分混合，进行反应获得混合溶液；所述微生物菌落组成为芽孢杆菌属为80％、萄球菌属15％、微杆菌属3％，其他为微量元素；
S3.调节上述混合溶液的pH，加入硫酸亚铁，再加入双氧水，进行反应，分别获得水、泥、油。
2.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述含油污泥与水的体积比为1：5～7。
3.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述微生物菌落按照泥水混合物体积的3～6％接种。
4.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述步骤S3中的pH为3～5，反应时间3～5h。
5.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为160r/min。
6.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述微生物菌落的培育过程具体为：取油泥土壤样品过筛2mm，称取5.0g样品加入到含有50mLPBS缓冲液和2mLTween 80的150mL三角瓶中，30℃、150rpm下振荡培养30min，吸取5mL培养液至10mL离心管，将培养菌液进行梯度稀释，将稀释后的培养菌液转移至富集培养基中，30℃、150rpm下振荡培养1d，吸取2mL离心管中的培养菌液至新鲜的富集培养基，连续转接培养3次，再采用平板稀释涂布的方法分离纯化，获得微生物菌落。
7.根据权利要求6所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述微生物菌落培养过程中加入氮、磷营养物，温度为20～35℃。
8.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述硫酸亚铁浓度为0.4～0.8g/L。
9.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，含油污泥的降解率达95％。
10.根据权利要求1所述的联合生物-化学处理含油污泥的方法，其特征在于，所述水可以循环利用，泥用于铺垫井场和道路，油可以回收。
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