油田土壤石油污染與原位生物修復技術研究.pdf

1、土壤石油油污染是石油生產過程中造成的環(huán)境污染之一,也是石油生產企業(yè)急需解決的重要環(huán)境問題.傳統(tǒng)的物理化學處理方法常常需要建設固定的處理設施,投加化學藥劑,在處理運行過程中還需要溫度、壓力、電力供應等條件,處理成本高,同時還會產生造成二次污染.生物修復技術是一種利用微生物的降解作用來實現恢復石油污染士壤生態(tài)系統(tǒng)的技術,其處理成本約為傳統(tǒng)的物理化學方法的1/3～1/5.該技術由于其具有處理成本低、沒有二次污染、處理條件溫和等良好的技術特點,

2、受到廣泛重視并得到飛速發(fā)展,已經成為目前國內外環(huán)境治理技術的研究熱點,有望成為十分有前景的環(huán)境污染治理的替代技術.國內外有很多文獻報道,但大量的研究成果目前僅處于室內研究和現場小試階段,生物修復的技術效果還不穩(wěn)定,對高含油量的污染土壤的生物修復效果還不理想.本論文根據大慶油田的生產實際,在對降解石油微生物進行分析研究的基礎上,通過篩選確定降解石油的微生物菌株,同時緊密圍繞如何提高原位生物修復的速度和效果這條主線,研制出了由四種具有不同功

3、能的物質形成的一種適宜于石油污染原位生物修復的生物制劑,并確定了其使用方法及配比,形成了一套適宜于土壤石油污染修復的原位生物修復技術.與目前國際上已經形成商品化的美國專利產品OILGATOR生物降解素產品的對比結果表明,其效果已經達到或超過了其各項技術指標.同時該項技術成果已經通過了黑龍江省科技廳組織的技術鑒定,專家組評定認為,該技術已經達到了國際先進水平.為大慶油田乃至其他油田士壤石油污染的生物修復處理提供了一種經濟可行的處理技術.

4、 全文研究主要分三個部分,分別簡述如下: 一、石油污染土壤生物修復技術的評價方法提出了準確測試土壤中含油量的分析方法.針對重量法測試土壤含油量存在的石油不能完全富集在溶劑中的問題,通過研究發(fā)現實測值與標準值之間存在明顯的線性關系,其線性相關系數為0.9993,因此,提出了采用校正系數法對該測試方法進行修正,其校正系數為1.1625,得出的關系式為C<,實際>=1.1625×C<,實測>.修正后的測試方法的準確度由原來的88

5、﹪提高到現在的人于94﹪.測試結果的相對標準偏差為0.43﹪,說明該方法的重現性較好.提出了以平板菌落計數法為微生物修復技術應用過程中生物量觀察與監(jiān)測的方法以及利用現代的分子生物學手段進行微生物觀察的方法,并確定了微生物篩選、鑒定及群落動態(tài)過程分析的基本步驟和操作過程. 二、降解石油微生物的鑒別分析與原位生物修復劑的研制采用污染場地的土壤,通過分離鑒別得到細菌菌株42株,真菌菌株8株,放線菌10株.根據菌落特征、菌株形態(tài)、孢子形

6、態(tài)及生理生化特征對分離到的菌株進行鑒定,發(fā)現在石油污染土壤中存在的主要優(yōu)勢細菌包括微球菌屬、節(jié)細菌屬、芽孢桿菌屬、產堿菌屬、醋酸細菌屬和黃桿菌屬；優(yōu)勢真菌主要有黑曲霉、雜色曲霉、產黃青霉、常現青霉、綠色木霉、粉紅頭孢霉、出芽短梗霉和鐮刀菌屬；放線菌主要為鏈霉菌屬,在降解石油活性微生物菌株中,真菌菌株的降解活性高于細菌和放線菌的降解活性,說明在石油污染土壤的生物修復中真菌起著主要的降解作用.在此基礎上,篩選出了在含石油培養(yǎng)基上長勢良好的8

7、株真菌、3株細菌和2株放線菌. 在確定優(yōu)勢菌株的基礎上,以麥麩為載體,研制出了干粉末狀微生物菌劑,并與生物營養(yǎng)素、生物表面活性劑和生物土壤活化劑共同構成了一種新的生物修復技術產品-ZL-1型生物修復制劑.同時還確定了該產品中四種物質的使用配比和使用方法. 三、原位生物修復劑的生物修復實驗研究1.原位生物修復劑室內實驗研究以實際生產應用為目的,進行了礦化度、pH值、硫化物含量等因素的試驗研究,研窮發(fā)現: (1)采用

8、大慶油田目前存在的三種水體:聚驅含油污水、水驅含油污水以及自來水作為處理過程中的用水,對生物降解過程不會產生影響. (2)礦化度對微生物的降解有影響,隨著水體中礦化度的升高,微生物降解石油的速度變緩,但這種影響造成的差別并不大. (3)在偏酸性條件下,微生物降解石油的速率較高,在堿性條件下,微生物降解石油的速率較低,但總體的差別不大. (4)與基本上不含硫化物的含油污水作為稀釋水的實驗結果相比較,硫化物的存在會改

9、善微生物降解石油的處理效果.采用從美國引進的生物修復劑(OILGATOR)與研制的生物修復劑(ZL-1)進行了室內評價試驗,新研制的生物修復技術的效果如下: ①對于引進的生物修復產品OILGATOR:污染土壤含油率為5﹪時,在室內溫度的條件下(通常3月～5月,室內溫度18～20℃,6月～9月室內溫度20～25℃),通過3～6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3﹪,達到國家規(guī)定的排放標準；污染土壤含油率為15﹪時,在

10、同樣的室內溫度條件下,通過近6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至2﹪以下.微生物的初始降解速度較快,當含油量達到一定值(5﹪含油率達到1﹪左右,15﹪含油率達到3﹪左右)后,降解速度明顯下降,含油率幾乎不發(fā)生變化. ②對于ZL-1型生物制品:污染土壤含油率為5﹪時,在室內溫度的條件下(通常3月～5月,室內溫度18～20℃,6月～9月室內溫度20～25℃),通過3～6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3﹪,

11、達到國家規(guī)定的排放標準.在污染土壤含油率為15﹪時,在同樣的室內溫度的條件下, 通過近6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至2﹪以下.微生物的初始降解速度較快,當含油量達到一定值(對于5﹪含油率達到1﹪左右,對于15﹪含油率達到2﹪左右)時,降解速度明顯下降,含油率幾乎不發(fā)生變化. 通過對比研究表明,我們研制的微生物產品的處理效果已經達到了進口產品的處理效果. 2.原位生物修復劑的現場試驗研究在大慶地區(qū)的氣候環(huán)

12、境條件下,采從美國引進的生物修復產品與研制的生物修復產品分別對油田目前存在的三種不同類型固體含油廢棄物的原位修復進行現場試驗,以處理后固體廢棄物中的含油量為處理效果的衡量指標來評價這兩種微生物制劑的處理效果,試驗發(fā)現: (1)對于污染井場的生物修復處理:單獨使用OILGATOR污油降解素,在十壤初始含油率為13.628﹪時,經過二個月的降解,土壤的含油率可降到2.103﹪:在經過一年的時間最終土壤含油率可降到1.057﹪:單獨使

13、用zL-1型微生物產品,在土壤初始含油率為8.231﹪時,經過二個月的降解,土壤的含油率可降為1.654﹪；一年后最終土壤含油率可降到0.298﹪；當OILGATOR產品和zL-1型微生物產品聯(lián)合使用時,在土壤初始含油率為9.132﹪時,經過二個月的降解,土壤的含油率下降到0.845﹪,一年后最終土壤含油率可降到0.286﹪. (2)對于聯(lián)合站清出的含油污泥的生物修復:使用OILGATOR污油降解素,在土壤初始含油率為13.54

14、﹪時,經過6個多月(溫度在10℃以上)的生物降解,土壤中的含油量可以達到1﹪左右.使用ZL-1型微生物產品,在土壤初始含油率為6.10﹪時,經過相同時間的生物降解,土壤的含油率可降為0.185﹪,達到國標要求的指標. (3)對于落地石油回收處理點的含油污泥的生物修復:由于其含油量較高,且主要為重組分物質,因此處理效果較差.通過近3個月的試驗,OILGATOR使含油量為40﹪的含油污泥的含油量降到了6﹪以下,ZL-1型生物制品使含

15、油量為10﹪的含油污泥的含油量降到了2﹪左右.由此可以得出研制出的ZL-1型微生物產品用于石油污染土壤以及污泥的生物修復處理是可行的,其效果已經達到了國外進口的污油降解素OiLGATOR產品的技術水平. 四、本論文的創(chuàng)新點(1)首次將在鹽堿地土質改良技術中引用良好的土壤改良劑,引入了石油污染土壤的生物修復技術中,大大地改良了污染土壤生物修復的效果.(2)將降解原有的微生物菌種、與生物表面活性劑和土壤改良劑以及營養(yǎng)物質有效地結合在