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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 原油外输 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 天然气回收 混凝剂 絮 凝剂 井排来液 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
2、名录规定，废矿物油已被被列入 名录中第HW08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 处理技术分类详细技术名称 物理化学方法 填埋法，固化法，浓缩干化法、萃取分离 法、土壤洗涤法、焚烧法、热裂解法等 生物法原位：投菌法、生物培养法、生物通气法、 农耕法 异位：预制床法、堆肥式处理、生物反应器 植物-微生物联合修复 三、含油固体废物生物处理技术（生物修复技术 ） 发展
3、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
4、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.
5、2.3. 微生物 制剂、相关营 养和通气物质 调控微生物生长代谢 和降解污染物条件 含油固废 污染物被 降解成为 CO2+H2O 生态恢复 生物修复基本技术过程 生物修复分类 技术分类技术名称技术路线技术缺点 原位修复 投菌 直接向含油固体废物中加入外源 的污染降解菌和营养物 菌种适应性 生物培养 定期向受污染土壤投加H2O2和 营养，刺激土著降解菌的生长 氧气、营养盐的 分布不均 生物通气 用鼓风机和抽真空机将空气排入 土壤中，强迫氧化的生物降解方 法 受土壤结构制约 农耕 对污染土壤进行耕耙处理，在处 理过程中施入肥料，进行灌溉 只适用于渗透性 差、污染程度浅 的场地 技术分类详细技术名称
6、技术路线技术缺点 异位修复 预制床 将受污染土壤以15-30cm的 厚度平铺于预制床中，加入营 养液和水份，定期翻动充氧 挖土、运输费 用高 堆肥 在土壤中直接掺入能提高处理 效果的支撑材料 ，使用机械 或空气系统充氧 堆肥效率受影 响 生物反应器 在反应器中加入39倍的水 混合使其呈泥浆状，同时加入 必要的营养物质和表面活性剂 ，鼓气充氧 处理量小，工 程复杂，处理 费用高 生物通气 营养物质/水分 砂砾层 沥液收集 防渗层 污染土壤 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
7、 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
8、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
9、的相互作用。另外，植物本身也会吸收、降解部分污染 物。 植物根表皮细胞和 脱落的根细胞 根细胞的渗出物 微生物的营养源 有巨大表面积的根系 微生物寄宿处 促进微生物的 生长 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 菌剂，调理剂，营养物 预制床 植物修复 翻耕 浇水 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%
10、 持水量(%)pH (H2O) 水解氮 (mg/kg) 速效磷 (mg/kg) 速效钾 (mg/kg) 修复后61.867.5680.9035.01782.0 对照样13.087.5943.651.66264.7 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。 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
11、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% 处理饱和烃()芳香烃()胶质沥青() 修复前43.5325.5930.29 对照24.7831.4543.10 高粱23.9829.9046.12 玉米25.0030.
12、2944.72 大豆25.2028.8245.98 苜蓿31.4427.3941.10 高羊茅29.4124.7445.88 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 ！
