含油污泥處理研究
技術(shù)支持
原油處理廠采出水生化處理中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污泥，主要是由斜板沉淀池化學(xué)污泥、CAST池浮渣以及剩余活性污泥組成。這些污泥中油含量及有機(jī)物含量高，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前對(duì)于這些含油污泥的處理主要有焚燒、填埋和堆放等。因含油污泥含水率很高，在90%以上，一般要經(jīng)過脫水（污泥帶式脫水機(jī)）預(yù)處理后，才能進(jìn)行其他處理。焚燒設(shè)備投資費(fèi)用太高，填埋及堆放其實(shí)都只是污染物的轉(zhuǎn)移。而高溫好氧發(fā)酵主要是利用能夠降解烴類的微生物，這些微生物以石油烴類為碳源，可將石油烴類完全礦化，降解為CO2和H2O，費(fèi)用低，處理效果好，而且不會(huì)形成二次污染。本實(shí)驗(yàn)用篩選出的三株高效烴類降解菌，通過高溫好氧發(fā)酵處理某原油處理廠含油污泥，觀察其處理前后的含油率，以考察其處理效果。
1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
1.1 材料
含油污泥樣品：某原油處理廠剩余污泥。取樣時(shí)，由于該原油處理廠物化處理采出水處理生化CAST池需要排出大量的剩余污泥，另外還有自斜板沉淀池化學(xué)污泥、CAST池浮渣等，這些同時(shí)存儲(chǔ)在污泥貯池中，導(dǎo)致活性污泥活性細(xì)菌基本沒有活性，因此污泥實(shí)驗(yàn)樣品多取自污泥貯池脫水后的污泥。經(jīng)過脫水后的污泥中油含量很高，含水率較少，大約在80%左右。
實(shí)驗(yàn)用原油來自該原油處理廠污水處理系統(tǒng)生化段預(yù)處理系統(tǒng)內(nèi)集油管、配水井處。
1.2 高效降解菌篩選實(shí)驗(yàn)
1.2.1 菌株來源
從處理廠被原油污染的土壤、排出水管口附近的土壤和排出水中采集獲得。
1.2.2 培養(yǎng)基
（1）基礎(chǔ)無機(jī)鹽溶液
NaCl 0.5%，(NH4)2SO4 0.1%，MgSO4·7H2O 0.025%，NaN03 0.2%，KH2PO4 0.5%，KH2PO4·3H2O 1.0%。
（2）原油培養(yǎng)基
基礎(chǔ)無機(jī)鹽溶液，原油2.0%，固體培養(yǎng)基添加酵母膏0.1%，瓊脂2.0%，自然pH，121℃滅菌20min。
（3）葡萄糖液體培養(yǎng)基
基礎(chǔ)無機(jī)鹽溶液添加酵母膏0.1%，葡萄糖2.0%，自然pH，115℃滅菌20min。
（4）牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基
牛肉膏0.5%，蛋白胨1%，NaCl 1%，pH7.0，固體培養(yǎng)基加瓊脂1.5%，121℃滅菌20min。
1.2.3 菌株的分離純化
（1）將適量土樣、水樣加入原油液體培養(yǎng)基，30℃，120r/min，搖床培養(yǎng)7d。
（2）蘸取原油降解明顯或乳化明顯的培養(yǎng)液，在原油固體培養(yǎng)基上劃線，30℃恒溫培養(yǎng)7d。
（3）選取出現(xiàn)石油降解斑的平板，挑取其周圍的菌落，在葡萄糖液體培養(yǎng)基里，30℃，120r/min，搖床培養(yǎng)1d。
（4）吸取菌液稀釋涂布于牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基上，30℃恒溫培養(yǎng)1d。
（5）挑取單菌落，轉(zhuǎn)接至牛肉膏蛋白胨斜面上，再回接至原油固體培養(yǎng)基上，直至菌落形態(tài)一致。
1.2.4 篩選結(jié)果
將純種分離獲得的168株烴類降解菌分別接種于原油液體培養(yǎng)基中，30℃，120r/min，搖床培養(yǎng)7d。
通過對(duì)五十株原油降解明顯的原油培養(yǎng)基，通過紫外分光光度法測(cè)量其中的石油類含量，從而篩選出3株高效降解菌。這3株菌混合降解比單獨(dú)降解的效果好。因此選擇投加混合菌的發(fā)酵液。
1.3 高溫好氧發(fā)酵處理含油污泥實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)采用Φ30*40的有機(jī)玻璃容器。容器中加入含有污泥與木屑和稻草。木屑和稻草用來調(diào)整含水率和孔隙度，含油污泥的含水率大概調(diào)整為70%；并向污泥中加入一定量雞糞以保持菌體生長(zhǎng)足夠的氮源；然后向其中加入混合菌株的發(fā)酵液。含油污泥與木屑、稻草、雞糞、菌液的體積比為6:5:5:0.3:0.25。底部用空壓機(jī)對(duì)反應(yīng)器通風(fēng)，根據(jù)容器中污泥的體積計(jì)算通風(fēng)量保持在0.1m3/h，采用活性炭柱吸附反應(yīng)或通風(fēng)產(chǎn)生的臭氣。然后用處理后的成品污泥作為回流，污泥與成品污泥的比例為4:1，加入木屑、稻草與雞糞，不加發(fā)酵液，以比較污泥成品回流的可行性。
1.4 分析方法
主要測(cè)定了含油污泥的油含量的去除率。每天定時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、含水率以及揮發(fā)有機(jī)質(zhì)的變化。并每隔五天測(cè)定污泥的pH、總有機(jī)碳、總氮，以使污泥處在營養(yǎng)豐富的好氧狀態(tài)下。油含量的測(cè)定采用索氏抽提法，將索氏抽提器萃取的溶液水浴濃縮至干，再放入烘箱中烘4h，然后放入干燥器中冷卻半小時(shí)后稱油重。
2 結(jié)果與討論
2.1 高溫好氧發(fā)酵過程中溫度的變化
發(fā)酵液加入后，菌株很快適應(yīng)環(huán)境，生長(zhǎng)起來。因?yàn)榫晟L(zhǎng)以及降解油都會(huì)釋放熱量，所以溫度隨著好氧發(fā)酵的進(jìn)行，在初期迅速增至45℃高溫，并保持高溫13d，然后才下降。污泥加成品回流的溫度初期增長(zhǎng)也很迅速，但是溫度只增至42℃，并且保持時(shí)間比加發(fā)酵液的短一些。
2.2 高溫好氧發(fā)酵過程中含油率的變化
含油率隨著時(shí)間的增加而逐漸下降，經(jīng)過24d，加發(fā)酵液的污泥含油率由18.77%降至8.87%，油脫除率達(dá)到53%，加成品污泥回流的污泥含油率由18.77%降至10.34%，油脫除率達(dá)到45%。
高溫階段油脫除率較高，中溫階段油含量也有下降，但脫除率較高溫階段低，低溫階段油含量基本無下降。這是由于低溫時(shí)大多數(shù)細(xì)菌處于內(nèi)源呼吸期，代謝自身細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)，細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖速率緩慢，溫度升高，細(xì)胞生長(zhǎng)速率加快，促進(jìn)細(xì)胞生成降解酶，并且降解酶的活性增加，而且增加了部分烴類的水溶性，這都有利于烴類降解。后期油的降解速率放緩，溫度下降，這是由于降解菌的生物活性和污泥中的油含量正相關(guān)。
2.3 發(fā)酵前后理化性質(zhì)的變化
污泥加發(fā)酵液的堆料經(jīng)發(fā)酵后，含水率有了明顯的下降，從70.27%降至58.25%，揮發(fā)有機(jī)質(zhì)稍有下降，從98.32%降至95.92%。
污泥加成品回流的堆料經(jīng)發(fā)酵后，含水率68.22%降至60.20%，揮發(fā)有機(jī)質(zhì)從96.46%降至94.47%。
堆料經(jīng)發(fā)酵后，氣味、顏色等形狀得到明顯改善，臭味完全消失，顏色由黑色變?yōu)辄S褐色，形狀由粘稠狀變?yōu)樗缮⒌男☆w粒狀。
3 結(jié)論
應(yīng)用篩選得到的三株烴類降解菌，制成混合發(fā)酵液加入到該處理廠含油污泥中，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室條件下的高溫好氧發(fā)酵處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，菌液加入后，迅速適應(yīng)環(huán)境，升溫快速，并在高溫階段保持快速的降解率，僅經(jīng)過24d，油含量從18.77%降至8.87%，油脫除率達(dá)到52.74%；并且處理過程中，酸堿變化不大，pH保持在7～8，處理后，污泥不再黏稠，顏色也由黑變?yōu)槟嗤恋暮稚?，臭味完全消失。加入產(chǎn)品污泥回流的污泥含油量從18.77%降至10.34%，油脫除率達(dá)到44.92%，證明在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以在加入發(fā)酵液處理一次后，直接通過成品污泥回流進(jìn)行處理，這樣既可以節(jié)省成本，又可使成品的污泥進(jìn)行二次處理。
