油田土壤石油污染與原位生物修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、土壤石油油污染是石油生產(chǎn)過(guò)程中造成的環(huán)境污染之一,也是石油生產(chǎn)企業(yè)急需解決的重要環(huán)境問(wèn)題.傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方法常常需要建設(shè)固定的處理設(shè)施,投加化學(xué)藥劑,在處理運(yùn)行過(guò)程中還需要溫度、壓力、電力供應(yīng)等條件,處理成本高,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生造成二次污染.生物修復(fù)技術(shù)是一種利用微生物的降解作用來(lái)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)石油污染士壤生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù),其處理成本約為傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法的1/3～1/5.該技術(shù)由于其具有處理成本低、沒(méi)有二次污染、處理?xiàng)l件溫和等良好的技術(shù)特點(diǎn),

2、受到廣泛重視并得到飛速發(fā)展,已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)外環(huán)境治理技術(shù)的研究熱點(diǎn),有望成為十分有前景的環(huán)境污染治理的替代技術(shù).國(guó)內(nèi)外有很多文獻(xiàn)報(bào)道,但大量的研究成果目前僅處于室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)小試階段,生物修復(fù)的技術(shù)效果還不穩(wěn)定,對(duì)高含油量的污染土壤的生物修復(fù)效果還不理想.本論文根據(jù)大慶油田的生產(chǎn)實(shí)際,在對(duì)降解石油微生物進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)篩選確定降解石油的微生物菌株,同時(shí)緊密圍繞如何提高原位生物修復(fù)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(zhì)形成的一種適宜于石油污染原位生物修復(fù)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(fù)的原位生物修復(fù)技術(shù).與目前國(guó)際上已經(jīng)形成商品化的美國(guó)專利產(chǎn)品OILGATOR生物降解素產(chǎn)品的對(duì)比結(jié)果表明,其效果已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)了其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo).同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)成果已經(jīng)通過(guò)了黑龍江省科技廳組織的技術(shù)鑒定,專家組評(píng)定認(rèn)為,該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平.為大慶油田乃至其他油田士壤石油污染的生物修復(fù)處理提供了一種經(jīng)濟(jì)可行的處理技術(shù).

4、 全文研究主要分三個(gè)部分,分別簡(jiǎn)述如下: 一、石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的評(píng)價(jià)方法提出了準(zhǔn)確測(cè)試土壤中含油量的分析方法.針對(duì)重量法測(cè)試土壤含油量存在的石油不能完全富集在溶劑中的問(wèn)題,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在明顯的線性關(guān)系,其線性相關(guān)系數(shù)為0.9993,因此,提出了采用校正系數(shù)法對(duì)該測(cè)試方法進(jìn)行修正,其校正系數(shù)為1.1625,得出的關(guān)系式為C<,實(shí)際>=1.1625×C<,實(shí)測(cè)>.修正后的測(cè)試方法的準(zhǔn)確度由原來(lái)的88

5、﹪提高到現(xiàn)在的人于94﹪.測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.43﹪,說(shuō)明該方法的重現(xiàn)性較好.提出了以平板菌落計(jì)數(shù)法為微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中生物量觀察與監(jiān)測(cè)的方法以及利用現(xiàn)代的分子生物學(xué)手段進(jìn)行微生物觀察的方法,并確定了微生物篩選、鑒定及群落動(dòng)態(tài)過(guò)程分析的基本步驟和操作過(guò)程. 二、降解石油微生物的鑒別分析與原位生物修復(fù)劑的研制采用污染場(chǎng)地的土壤,通過(guò)分離鑒別得到細(xì)菌菌株42株,真菌菌株8株,放線菌10株.根據(jù)菌落特征、菌株形態(tài)、孢子形

6、態(tài)及生理生化特征對(duì)分離到的菌株進(jìn)行鑒定,發(fā)現(xiàn)在石油污染土壤中存在的主要優(yōu)勢(shì)細(xì)菌包括微球菌屬、節(jié)細(xì)菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、醋酸細(xì)菌屬和黃桿菌屬；優(yōu)勢(shì)真菌主要有黑曲霉、雜色曲霉、產(chǎn)黃青霉、常現(xiàn)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(xì)菌和放線菌的降解活性,說(shuō)明在石油污染土壤的生物修復(fù)中真菌起著主要的降解作用.在此基礎(chǔ)上,篩選出了在含石油培養(yǎng)基上長(zhǎng)勢(shì)良好的8

7、株真菌、3株細(xì)菌和2株放線菌. 在確定優(yōu)勢(shì)菌株的基礎(chǔ)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(yíng)養(yǎng)素、生物表面活性劑和生物土壤活化劑共同構(gòu)成了一種新的生物修復(fù)技術(shù)產(chǎn)品-ZL-1型生物修復(fù)制劑.同時(shí)還確定了該產(chǎn)品中四種物質(zhì)的使用配比和使用方法. 三、原位生物修復(fù)劑的生物修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究1.原位生物修復(fù)劑室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究以實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用為目的,進(jìn)行了礦化度、pH值、硫化物含量等因素的試驗(yàn)研究,研窮發(fā)現(xiàn): (1)采用

8、大慶油田目前存在的三種水體:聚驅(qū)含油污水、水驅(qū)含油污水以及自來(lái)水作為處理過(guò)程中的用水,對(duì)生物降解過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生影響. (2)礦化度對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較,硫化物的存在會(huì)改

9、善微生物降解石油的處理效果.采用從美國(guó)引進(jìn)的生物修復(fù)劑(OILGATOR)與研制的生物修復(fù)劑(ZL-1)進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn),新研制的生物修復(fù)技術(shù)的效果如下: ①對(duì)于引進(jìn)的生物修復(fù)產(chǎn)品OILGATOR:污染土壤含油率為5﹪時(shí),在室內(nèi)溫度的條件下(通常3月～5月,室內(nèi)溫度18～20℃,6月～9月室內(nèi)溫度20～25℃),通過(guò)3～6個(gè)月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3﹪,達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；污染土壤含油率為15﹪時(shí),在

10、同樣的室內(nèi)溫度條件下,通過(guò)近6個(gè)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(dāng)含油量達(dá)到一定值(5﹪含油率達(dá)到1﹪左右,15﹪含油率達(dá)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(duì)于ZL-1型生物制品:污染土壤含油率為5﹪時(shí),在室內(nèi)溫度的條件下(通常3月～5月,室內(nèi)溫度18～20℃,6月～9月室內(nèi)溫度20～25℃),通過(guò)3～6個(gè)月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3﹪,

11、達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn).在污染土壤含油率為15﹪時(shí),在同樣的室內(nèi)溫度的條件下, 通過(guò)近6個(gè)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(dāng)含油量達(dá)到一定值(對(duì)于5﹪含油率達(dá)到1﹪左右,對(duì)于15﹪含油率達(dá)到2﹪左右)時(shí),降解速度明顯下降,含油率幾乎不發(fā)生變化. 通過(guò)對(duì)比研究表明,我們研制的微生物產(chǎn)品的處理效果已經(jīng)達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的處理效果. 2.原位生物修復(fù)劑的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究在大慶地區(qū)的氣候環(huán)

12、境條件下,采從美國(guó)引進(jìn)的生物修復(fù)產(chǎn)品與研制的生物修復(fù)產(chǎn)品分別對(duì)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(fù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以處理后固體廢棄物中的含油量為處理效果的衡量指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)這兩種微生物制劑的處理效果,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn): (1)對(duì)于污染井場(chǎng)的生物修復(fù)處理:單獨(dú)使用OILGATOR污油降解素,在十壤初始含油率為13.628﹪時(shí),經(jīng)過(guò)二個(gè)月的降解,土壤的含油率可降到2.103﹪:在經(jīng)過(guò)一年的時(shí)間最終土壤含油率可降到1.057﹪:單獨(dú)使

13、用zL-1型微生物產(chǎn)品,在土壤初始含油率為8.231﹪時(shí),經(jīng)過(guò)二個(gè)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(dāng)OILGATOR產(chǎn)品和zL-1型微生物產(chǎn)品聯(lián)合使用時(shí),在土壤初始含油率為9.132﹪時(shí),經(jīng)過(guò)二個(gè)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(duì)于聯(lián)合站清出的含油污泥的生物修復(fù):使用OILGATOR污油降解素,在土壤初始含油率為13.54

14、﹪時(shí),經(jīng)過(guò)6個(gè)多月(溫度在10℃以上)的生物降解,土壤中的含油量可以達(dá)到1﹪左右.使用ZL-1型微生物產(chǎn)品,在土壤初始含油率為6.10﹪時(shí),經(jīng)過(guò)相同時(shí)間的生物降解,土壤的含油率可降為0.185﹪,達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的指標(biāo). (3)對(duì)于落地石油回收處理點(diǎn)的含油污泥的生物修復(fù):由于其含油量較高,且主要為重組分物質(zhì),因此處理效果較差.通過(guò)近3個(gè)月的試驗(yàn),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(chǎn)品用于石油污染土壤以及污泥的生物修復(fù)處理是可行的,其效果已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外進(jìn)口的污油降解素OiLGATOR產(chǎn)品的技術(shù)水平. 四、本論文的創(chuàng)新點(diǎn)(1)首次將在鹽堿地土質(zhì)改良技術(shù)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(fù)技術(shù)中,大大地改良了污染土壤生物修復(fù)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效地結(jié)合在