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1、油田含油固体废物生物处理技术,史德青 中国石油大学(华东),目 录,一、含油固体废物的来源,三、含油固体废物生物处理技术,四、展望,二、含油固体废物的危害,一、含油固体废物的来源,含油固体废物,集输系统产生的油泥和油砂 石油污染土壤,油气分离器,加热炉,电脱水器,好油罐,一次沉降罐,三相分离器,一次除油罐,二次除油罐,过滤器,回注,油砂,油砂,含泥,油泥,油田地面处理典型流程,油泥,落地油污染土壤,贮油罐渗漏,二、含油固体废物的危害,危害一:污染环境,石油污染物在环境中的迁移,危害二:巨额罚款,根据1998年7月1日实施的环发1998089号 国家危险废物名录规定,废矿物油已被被列入名录中第H
2、W08项。,根据2003年7月1日起施行的“”国家发展计划委员会、财政部、国家环境保护总局、国家经济贸易委员会 第31号令” 中排污费征收标准管理办法-固体废物及危险废物排污费征收标准,不达标排放的危险废物排污费征收标准为每次每吨1000元 。,含油固体废物的处理方法,三、含油固体废物生物处理技术(生物修复技术),发展历史: 含油固体废物的生物修复技术起始于上世纪80年代初,30多年来先后发展了多种修复手段与方法,在机理研究和工程应用方面都已逐渐成熟,目前已进入大规模应用阶段。 国内在2000年后已有小规模的现场实验,2007年国家“863计划”中将石油污染土壤的生物修复技术及示范工程列入重点
3、项目行列。,生物修复技术是80年代以来出现和发展起来的清除和治理环境污染的生物工程技术,是依靠细菌、真菌、高等植物甚至动物以及细胞游离酶的自然代谢过程,降解并且去除环境污染物的生物技术。,典型事例: 1989年3月美国Exxon Valdez号油船触礁,41000t原油泄漏,使阿拉斯加湾2100km的海岸线遭受污染。为清除污染,在大量试验的基础上,首先在120km的海岸线上进行了综合修复的尝试。到1990年,海岸的油污明显减少,生物修复成为主要措施并发挥了巨大作用。,应用现状: 欧美各国对生物修复技术非常重视,从事该项技术的研究机构和商业公司大约有近百个。自1982年以来,已利用环境生物技术治
4、理并恢复了6000多处污染地。在欧洲,大约有30%的污染采用生物修复技术处理。,生物修复原理,Oil,Microbe,CO2+H2O,CO2+H2O,CO2+H2O,微生物“吃掉”石油和其它有机污染物,微生物“消化”石油并将其转化为CO2和H2O,微生物释放出 CO2 和 H2O,1.,2.,3.,生物修复基本技术过程,生物修复分类,生物通气,预制床法:预制床的底面为渗透性低的物质,如高密度的聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上,通过施肥、灌溉、翻耕、调节pH,还可加入微生物和表面活性剂,使其最适合污染物的降解。,堆制法示意图,堆制处理法:将受污染的土壤从污染地区挖掘起来,运输到一个经过处理
5、的地点(布置防止渗漏底,通风管道等)堆放,形成上升的斜坡,并进行生物处理。,生物修复的影响因素,(1)微生物的降解效率 能降解石油中各种烃类的微生物共约70 余属、200 多种。一般认为,细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多。不同种类、不同来源的细菌降解原油的速度也不同。在实际修复过程中,微生物之间存在复杂的关系(协同、竞争、演替和捕食等),这将在一定程度上影响其对石油烃类的降解速率。,内因,(2)污染物的组成,从烃分子类型看,链烃比环烃易降解,饱和烃比不饱和烃易降解,直链烃比支链烃易降解,多环芳香烃较难降解。沥青质最难降解。,外因:环境因素的影响 温度:温度高时,降解能力强,温度低时,降解能力
6、弱,但有一最适温度。 营养物质: 土壤环境中氮、磷含量较低,需适当添加外源营养物。 氧气浓度:生物修复处理技术都采用好氧过程,好氧过程降解速度比厌氧系统快得多,且最终产物为CO2和H2O。 pH值:土壤pH变化也影响微生物的活性。一般认为,中性至弱碱性的环境有利于微生物活性的发挥。 土壤湿度:保持在最大持水量的50%80%可达到较好的降解效果。,植物修复 大量研究表明,在修复过程中种植适当种类的植物会促进生物修复过程的进行,这是因为植物和微生物之间存在复杂的、互惠的相互作用。另外,植物本身也会吸收、降解部分污染物。,生物修复技术在胜利油田的应用,滨一污水站每天处理污水15000方,采用水质改性
7、工艺,每天产生约3吨碱性含油污泥,由于没有成熟、经济的含油污泥处理工艺和技术,该站目前的污泥处置办法就是在露天堆放和填埋。2005年针对产生的污泥开展了生物修复技术的实验。,含油污泥堆放现场,技术路线,预制床场地示意图,230d的修复后,石油降解率为48.9% ,而对照样仅为16.4%,生物修复后油泥基本理化性质变化情况,修复后油泥持水能力大幅增加,营养物质含量增加,基本具备正常土壤的性质。,生物处理后油泥中微生物群落(AWCD变化),AWCD 值反映了微生物代谢功能多样性的情况,也反映出油泥中微生物群落多样性的情况。上图表明,修复后油泥中微生物群落数量明显增加,代谢石油组分的能力明显增强。,
8、植物修复阶段,微生物修复后,油泥的含油量仍然较高,为了进一步降低油泥的含油量,在预制床内种植多种不同种类的植物,以强化前期生物处理效果。根据前期筛选实验,选择了高羊茅、苜蓿、大豆、玉米与高梁等应用于植物修复。,北,大豆,高粱,高梁,玉米,温室,苜蓿,高羊茅,玉米,高粱,含油污泥的植物强化修复,植物生长过程中土壤中石油烃类变化情况分析,各处理中的油含量由高到低依次为对照高粱玉米高羊茅苜蓿大豆,石油降解率分别为13.70%、20.13%、23.09%、26.62%、28.47%、34.19%,植物修复后各处理油泥中石油不同组分的含量,修复后饱和烃含量明显降低,难降解的胶质沥青质所占比例大幅升高,修
9、复后油泥生物毒性检测,测试油泥生物毒性的T3发光细菌,EC50值越高表明其生物毒性越小。经植物修复后,油泥的生物毒性大幅降低。,采用微生物-植物联合修复工艺处理含油污泥是切实可行的。经生物修复处理,油泥中石油降解率达到70以上;含油污泥的生物毒性明显降低,具体表现在修复前污染土壤上寸草不生,经过生物修复后多种植物生长良好。修复后油泥完全可作为绿化用土使用,以实现油泥的资源化利用。,四、展望,油田生产过程中,每年产生大量的含油固体废物需要进行无害化处理,现有的各项处理技术各有优缺点,今后的发展方向是将不同的处理技术进行耦合,取长补短,实现固体废物中原油的回收和废物资源化利用的目的。,谢 谢 !,