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1、油田含油固体废物生物处理技术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）第1页目 录一、含油固体废物起源一、含油固体废物起源三、含油固体废物生物三、含油固体废物生物处理技术处理技术四、展望四、展望二、含油二、含油固体废物危害固体废物危害第2页一、含油固体废物起源 含油固体废物含油固体废物集输系统产生油泥和油砂集输系统产生油泥和油砂石油污染土壤石油污染土壤第3页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经典流程油田地面处理经典流程第4页油泥油泥第5页落地油污染土壤落地油污染土壤第6
2、页贮油罐贮油罐渗漏渗漏 第7页二、含油固体废物危害 危害一：污染环境危害一：污染环境石油污染物在环境中迁移石油污染物在环境中迁移第8页危害二：巨额罚款危害二：巨额罚款 依据依据19981998年年7 7月月1 1日实施环发日实施环发19980891998089号号 国家危险废物名目国家危险废物名目要求，废矿物油已被被列入要求，废矿物油已被被列入名目中第名目中第HW08HW08项。项。依据7月1日起施行“”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方法-固体废物及危险废物排污费征收标准，不达标排放危险废物排污费征收标准为每次每吨1000元。
3、第9页含油固体废物处理方法 处理技术分类处理技术分类详细技术名称详细技术名称 物理化学方法物理化学方法填填埋埋法法，固固化化法法，浓浓缩缩干干化化法法、萃萃取取分分离离法、土壤洗涤法、焚烧法、热裂解法等法、土壤洗涤法、焚烧法、热裂解法等生物法生物法原原位位：投投菌菌法法、生生物物培培养养法法、生生物物通通气气法法、农耕法农耕法异位：预制床法、堆肥式处理、生物反应器异位：预制床法、堆肥式处理、生物反应器植物植物-微生物联合修复微生物联合修复第10页三、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多年来先后发展了各种修复伎俩与方法，在机理研
4、究和工程应用方面都已逐步成熟，当前已进入大规模应用阶段。国内在后已经有小规模现场试验，年国家“863计划”中将石油污染土壤生物修复技术及示范工程列入重点项目行列。生物修复技术是生物修复技术是8080年代以来出现和发展起来去除和治理环年代以来出现和发展起来去除和治理环境污染生物工程技术，是依靠细菌、真菌、高等植物甚至动物境污染生物工程技术，是依靠细菌、真菌、高等植物甚至动物以及细胞游离酶自然代谢过程，降解而且去除环境污染物生物以及细胞游离酶自然代谢过程，降解而且去除环境污染物生物技术。技术。第11页经典事例：经典事例：19891989年年3 3月月美美国国Exxon Exxon ValdezVa
5、ldez号号油油船船触触礁礁，41000t41000t原原油油泄泄漏漏，使使阿阿拉拉斯斯加加湾湾2100km2100km海海岸岸线线遭遭受受污污染染。为为去去除除污污染染，在在大大量量试试验验基基础础上上，首首先先在在120km120km海海岸岸线线上上进进行行了了综综合合修修复复尝尝试试。到到19901990年年，海海岸岸油油污污显显著著降降低低，生生物物修修复复成成为为主主要要办办法并发挥了巨大作用。法并发挥了巨大作用。应用现实状况：应用现实状况：欧欧美美各各国国对对生生物物修修复复技技术术非非常常重重视视，从从事事该该项项技技术术研研究究机机构构和和商商业业企企业业大大约约有有近近百百个
6、个。自自19821982年年以以来来，已已利利用用环环境境生生物物技技术术治治理理并并恢恢复复了了60006000多多处处污污染染地地。在在欧欧洲，大约有洲，大约有30%30%污染采取生物修复技术处理。污染采取生物修复技术处理。第12页生物修复原理生物修复原理OilMicrobeCO2+H2OCO2+H2OCO2+H2O微生物微生物“吃掉吃掉”石油石油和其它有机污染物和其它有机污染物微生物微生物“消化消化”石油并石油并将其转化为将其转化为CO2和和H2O微生物释放出微生物释放出 CO2 和和 H2O1.2.3.第13页微生物微生物制剂、相关营制剂、相关营养和通气物质养和通气物质调控微生物生长代
7、谢调控微生物生长代谢和降解污染物条件和降解污染物条件含油固废污染物被污染物被降解成为降解成为COCO2 2+H+H2 2O O生态恢复生物修复基本技术过程生物修复基本技术过程第14页微生物修复技术异位修复预制床堆肥生物反应器原位修复投菌生物培养生物通气农耕生物修复分类生物修复分类第15页技术分类技术分类技术名称技术名称技术路线技术路线技术缺点技术缺点原位修复原位修复投菌投菌直接向含油固体废物中加入外源污染降解菌和营养物菌种适应性菌种适应性生物培养生物培养定时向受污染土壤投加H2O2和营养，刺激土著降解菌生长 氧气、营养盐分布不均生物通气生物通气用鼓风机和抽真空机将空气排入土壤中，强迫氧化生物降
8、解方法 受土壤结构制约受土壤结构制约农耕农耕对污染土壤进行耕耙处理，在处理过程中施入肥料，进行浇灌 只适适用于渗透性差、污染程度浅场地第16页技术分类技术分类详细技术名称详细技术名称技术路线技术路线技术缺点技术缺点异位修复异位修复预制床预制床将受污染土壤以15-30cm厚度平铺于预制床中，加入营养液和水份，定时翻动充氧 挖土、运输费挖土、运输费用高用高堆肥堆肥在土壤中直接掺入能提升处理效果支撑材料，使用机械或空气系统充氧 堆肥效率受影堆肥效率受影响响生物反应器生物反应器在反应器中加入39倍水混合使其呈泥浆状，同时加入必要营养物质和表面活性剂，鼓气充氧 处理量小，工处理量小，工程复杂，处理程复杂
9、，处理费用高费用高第17页第18页生物通气生物通气第19页营养物质/水分砂砾层沥液搜集防渗层污染土壤预制床法：预制床底面为渗透性低物质，如高密度聚乙烯预制床法：预制床底面为渗透性低物质，如高密度聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上，经过施肥、浇灌、翻或粘土。将污染土壤转移到预制床上，经过施肥、浇灌、翻耕、调整耕、调整pH，还可加入微生物和表面活性剂，使其最适合，还可加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物降解。污染物降解。第20页堆制法示意图堆制处理法：将受污染土壤从污染地域挖掘起来，运输到一个经过处理地点（布置预防渗漏底，通风管道等）堆放，形成上升斜坡，并进行生物处理。第21页生物修复影响
10、原因（1 1）微生物降解效率）微生物降解效率能能降降解解石石油油中中各各种种烃烃类类微微生生物物共共约约70 70 余余属属、200 200 各各种种。普普通通认认为为，细细菌菌分分解解原原油油比比真真菌菌、放放线线菌菌轻轻易易多多。不不一一样样种种类类、不不一一样样起起源源细细菌菌降降解解原原油油速速度度也也不不一一样样。在在实实际际修修复复过过程程中中，微微生生物物之之间间存存在在复复杂杂关关系系（协协同同、竞竞争争、演演替替和和捕捕食食等等），这将在一定程度上影响其对石油烃类降解速率。这将在一定程度上影响其对石油烃类降解速率。内因内因（2）污染物组成）污染物组成从从烃烃分分子子类类型型看
11、看，链链烃烃比比环环烃烃易易降降解解，饱饱和和烃烃比比不不饱饱和和烃烃易易降降解解，直直链链烃烃比比支支链链烃烃易易降降解解，多多环环芳芳香香烃烃较较难降解。沥青质最难降解。难降解。沥青质最难降解。第22页外因：环境原因影响温度：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取好氧过程，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值值：土土壤壤pH改改变变也也影影响响微微生生物物活活性性。普普通通认认为为，中中性性至弱碱性环境有利于微生物活性发挥。至弱碱性环境有利于微生物
12、活性发挥。土土壤壤湿湿度度：保保持持在在最最大大持持水水量量50%80%可可到到达达很很好好降降解解效果。效果。第23页植物修复大量研究表明，在修复过程中种植适当种类植物会促进生物修复过程进行，这是因为植物和微生物之间存在复杂、互惠相互作用。另外，植物本身也会吸收、降解部分污染物。植物根表皮细胞和植物根表皮细胞和脱落根细胞脱落根细胞根细胞渗出物根细胞渗出物 微生物营养源微生物营养源 有巨大表面积根系有巨大表面积根系微生物寄宿处微生物寄宿处 促进微生物生促进微生物生长长 第24页生物修复技术在胜利油田应用生物修复技术在胜利油田应用滨一污水站天天处理污水15000方，采取水质改性工艺，天天产生约3
13、吨碱性含油污泥，因为没有成熟、经济含油污泥处理工艺和技术，该站当前污泥处置方法就是在露天堆放和填埋。针对产生污泥开展了生物修复技术试验。含油污泥堆放含油污泥堆放现场现场第25页技术路线技术路线菌剂，调理剂，营养物菌剂，调理剂，营养物预制床预制床植物修复植物修复翻耕翻耕浇水浇水第26页预制床场地示意图第27页第28页第29页230d230d修复后，石油降解率为修复后，石油降解率为48.9%48.9%，而对照样仅为，而对照样仅为16.4%16.4%第30页持水量持水量(%)(%)pHpH(H(H2 2O)O)水解氮水解氮(mg/kg)(mg/kg)速效磷速效磷(mg/kg)(mg/kg)速速效效钾
14、钾(mg/kg)(mg/kg)修复后修复后61.8661.867.567.5680.9080.9035.0135.01782.0782.0对照样对照样13.0813.087.597.5943.6543.651.661.66264.7264.7 生物修复后油泥基本理化性质改变情况生物修复后油泥基本理化性质改变情况 修复后油泥持水能力大幅增加，营养物质含量增加，基修复后油泥持水能力大幅增加，营养物质含量增加，基本具备正常土壤性质。本具备正常土壤性质。第31页生物处理后油泥中微生物群落（生物处理后油泥中微生物群落（AWCDAWCD改变）改变）AWCD 值反应了微生物代谢功效多样性情况，也反应出油泥值
15、反应了微生物代谢功效多样性情况，也反应出油泥中微生物群落多样性情况。上图表明，修复后油泥中微生物中微生物群落多样性情况。上图表明，修复后油泥中微生物群落数量显著增加，代谢石油组分能力显著增强。群落数量显著增加，代谢石油组分能力显著增强。第32页植物修复阶段植物修复阶段第33页微生物修复后，油泥含油量依然较高，为了深入降低油泥微生物修复后，油泥含油量依然较高，为了深入降低油泥含油量，在预制床内种植各种不一样种类植物，以强化前期含油量，在预制床内种植各种不一样种类植物，以强化前期生物处理效果。生物处理效果。依据前期筛选试验，选择了高羊茅、苜蓿、依据前期筛选试验，选择了高羊茅、苜蓿、大豆、玉米与高梁
16、等应用于植物修复。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植物强化修复含油污泥植物强化修复第34页第35页植物生长过程中土壤中石油烃类改变情况分析植物生长过程中土壤中石油烃类改变情况分析 各处理中油含量由高到低依次为对照高粱玉米各处理中油含量由高到低依次为对照高粱玉米高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分别为高羊茅苜蓿大豆，石油降解率分别为13.70%13.70%、20.13%20.13%、23.09%23.09%、26.62%26.62%、28.47%28.47%、34.19%34.19%第36页处理处理饱和烃饱和烃()芳香烃芳香烃()胶质沥青胶质沥青()修复
17、前修复前43.5343.5325.5925.5930.2930.29对照对照24.7824.7831.4531.4543.1043.10高粱高粱23.9823.9829.9029.9046.1246.12玉米玉米25.0025.0030.2930.2944.7244.72大豆大豆25.2025.2028.8228.8245.9845.98苜蓿苜蓿31.4431.4427.3927.3941.1041.10高羊茅高羊茅29.4129.4124.7424.7445.8845.88植物修复后各处理油泥中石油不一样组分含量植物修复后各处理油泥中石油不一样组分含量 修复后饱和烃含量显著降低，难降解胶质沥
18、青质所占百分比大幅升高修复后饱和烃含量显著降低，难降解胶质沥青质所占百分比大幅升高第37页修复后油泥生物毒性检测修复后油泥生物毒性检测测试油泥生物毒性测试油泥生物毒性T3T3发光细菌发光细菌第38页EC50EC50值越高表明其生物毒性越小。经植物修复后，值越高表明其生物毒性越小。经植物修复后，油泥生物毒性大幅降低。油泥生物毒性大幅降低。第39页 采取微生物采取微生物-植物联合修复工艺处理含油污泥是切实可行。经生物修植物联合修复工艺处理含油污泥是切实可行。经生物修复处理，油泥中石油降解率到达复处理，油泥中石油降解率到达7070以上；含油污泥生物毒性显著降以上；含油污泥生物毒性显著降低，详细表现在
19、修复前污染土壤上寸草不生，经过生物修复后各种植物低，详细表现在修复前污染土壤上寸草不生，经过生物修复后各种植物生长良好。修复后油泥完全可作为绿化用土使用，以实现油泥资源化利生长良好。修复后油泥完全可作为绿化用土使用，以实现油泥资源化利用。用。第40页四、展望四、展望油田生产过程中，每年产生大量含油固体废物油田生产过程中，每年产生大量含油固体废物需要进行无害化处理，现有各项处理技术各有优缺需要进行无害化处理，现有各项处理技术各有优缺点，今后发展方向是将不一样处理技术进行耦合，点，今后发展方向是将不一样处理技术进行耦合，取长补短，实现固体废物中原油回收和废物资源化取长补短，实现固体废物中原油回收和废物资源化利用目标。利用目标。第41页谢 谢 ！第42页