CN114426383B - 一种高含油污泥生物无害化处理方法 - Google Patents

一种高含油污泥生物无害化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于含油污泥处理技术领域，具体涉及一种高含油污泥生物无害化处理方法。该方法具体包括以下步骤：高含油污泥的筛选；污泥的配置；嗜烃微生物激活剂的投加；曝气和浮油回收；生物酶的投加。本发明具有施工工艺简单，操作方便，可将含油污泥处置时间由常规处置的三个月以上降至一个月以内，缩短处置时间3倍以上；与常规含油污泥处置相比，本发明对含油污泥处置环境温度无要求，不需加热设备对反应池供热，本发明与常规工艺相比，每吨含油污泥处置费用可节约20％以上；通过本发明生物无害化处置后，含油污泥石油烃含量可由10％以上降至0.045‰以下，现场实验效果良好。因此，本发明具有广阔的推广与应用前景。

Description

一种高含油污泥生物无害化处理方法
技术领域
本发明属于含油污泥处理技术领域，具体涉及一种环保高效生物处理方法，特别涉及一种高含油污泥生物无害化处理方法。
背景技术
含油污泥是油田在勘探、开发、作业和集输过程中产生的含油固体废物，其主要组分为原油和泥砂。因其成分复杂，难处置且有污染环境风险，已被列入危废行列。高含油污泥是油田含油沉积物的一种，其含油量一般超过10％，含水大于80％，主要来源于联合站集输罐罐底沉积物。含油量高、存量大、处置困难是各大油田共同面临的问题。
目前，含油污泥处置工艺主要是焚烧法、热水洗、热解析、调剖法、生物修复方法等。焚烧法处理成本较高且存在污染环境风险，不符合目前含油污泥处置要求；热水洗、热解析方法因设备投资大，且加热处置成本较高，对于油田现场大规模处置难度较大；调剖回注法容易堵塞地下储层孔喉导致区块渗透性下降，同时因窜流影响存在污染地下水风险不提倡应用。含油污泥生物修复方法是目前主流处置工艺，利用嗜烃微生物降解石油烃可实现无害化处置，但目前工艺处置周期在两年以上，且仅适用于含油量低于5％的含油污泥。因此，急需开发一种经济、无害化方法高效处置存量较大的高含油污泥。
CN111153573A公开了一种含油污泥综合处理***及方法，该***由预处理装置和热解焚烧组合装置组成，通过预处理***首先对含油污泥改性、脱水，而后进入热解焚烧组合装置对预处理后含油污泥热解焚烧。该方法可将含油污泥无害化处置，但前期设备投资较大，且预处理和热解过程处置成本较高，对于油田现场大规模处置难度较大。
CN109020126A公开了一种用于含油污泥生物修复的施工工艺，这种工艺过程取含油污泥取样分析，选取工程菌，培养为优势菌群，而后与营养剂按比例投加到含油污泥中，利用旋耕机将投加完营养剂和优势菌剂的油泥砂进行拌和、养护，定期检测。文中对土壤温度的要求15-45℃，对于大规模含油污泥修复时，温度最高需加热至45℃，能耗较高，现场实施难度大，且不适于高含油量污泥。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而提供一种高含油污泥生物无害化处理方法。本发明在高含油污泥微生物处置过程中进行曝气，一方面预处理带出含油污泥内部分原油，另一方面为微生物供氧。而后加入生物酶体系，可实现在常温下对高含油污泥进行无害化降解，同时缩短处置时间，降本增效。
为了实现上述目的，本发明公开了一种高含油污泥生物无害化处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)高含油污泥的筛选；
(2)污泥的配置；
(3)嗜烃微生物激活剂的投加；
(4)曝气和浮油回收；
(5)生物酶的投加。
常规含油污泥微生物处置工艺对温度要求较高，需在温度较高的5-9月份之间或需要加热装置持续供热后才能进行。而本发明提供了一种常温下含油污泥微生物处置方法，采用物理方法破坏高效嗜烃菌细胞壁，释放其体内生物酶，进而加速含油污泥内石油烃的降解，根据环境温度调节生物酶的浓度。本发明可有效提升含油污泥处置的速度，降低含油污泥的处置成本。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)施工工艺简单，操作方便，可将含油污泥处置时间由常规处置的3个月以上降至一个月以内，缩短处置时间3倍以上；
(2)与常规含油污泥处置相比，本发明对含油污泥处置环境温度无要求，不需加热设备对反应池供热，本发明与常规工艺相比，每吨含油污泥处置费用可节约20％以上(含节约能源及场地费用)；
(3)曝气处置过程一方面可带出高含油污泥中部分原油，同时可为嗜烃微生物提供溶氧；
(4)通过本发明生物无害化处置后，含油污泥石油烃含量可由10％以上降至0.045‰以下，符合2008年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》，效果良好。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明公开了一种高含油污泥生物无害化处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)高含油污泥的筛选；
(2)污泥的配置；
(3)嗜烃微生物激活剂的投加；
(4)曝气和浮油回收；
(5)生物酶的投加。
在本发明中，优选地，所述的高含油污泥的筛选，需要满足以下条件：(1)联合站罐底污泥；(2)含油量＞10％、含水率＞80％；(3)存在嗜烃微生物且菌浓＞1.0×102个/ml。
优选情况下，所述的嗜烃微生物为沙雷氏菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种，更优选为节杆菌。
优选地，步骤(2)中，所述污泥的配置，具体步骤如下：将高含油污泥在反应池内与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，对水温无要求，混合后搅拌均匀，不需要保温措施。
优选情况下，步骤(3)中，所述的嗜烃微生物激活剂配方包括碳源、氮源和磷源。所述碳源为蔗糖或葡萄糖，质量浓度为1.0-3.0％；所述氮源为玉米浆干粉或蛋白胨，质量浓度为0.2-0.5％；所述磷源为磷酸氢二铵或磷酸钠，质量浓度为0.02-0.05％。
优选地，所述嗜烃微生物激活剂的投加量为污泥总质量的1-5％。
更进一步，所述的嗜烃微生物激活剂配方还包括促进剂，所述促进剂优选为微量元素，所述促进剂投加量为污泥总质量的0.05-0.1％。
优选情况下，步骤(4)中，所述的曝气，具体步骤如下：通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上，一方面预处理带出含油污泥内部分原油，另一方面为嗜烃微生物提供生长溶氧。
优选地，步骤(4)中，所述的浮油回收是指将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
在本发明中，优选地，步骤(5)中，所述的生物酶投加量为污泥总质量的0.01-0.05％。
优选情况下，步骤(5)中，所述的生物酶为明胶酶、酪蛋白酶、角蛋白酶、聚半乳糖醛酸酶的一种或几种，优选为酪蛋白酶或角蛋白酶。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
胜利油田某联合站K3含油污泥的性质如下：含油12.8％，含水81％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓1.0×102个/ml。
利用本发明的方法对联合站K3含油污泥进行无害化处理，具体步骤如下：
(1)高含油污泥的筛选
联合站K3含油污泥的性质如下：含油12.8％，含水81％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓2.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓1.0×103个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)污泥的配置
K3联合站含油污泥约300方，在反应池内将K3联合站含油污泥与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，混合后搅拌均匀。
(3)嗜烃微生物激活剂的投加
取混合均匀含油污泥100g，加入5ml激活剂，激活剂配方如表1，考察加入不同激活剂后含油污泥内菌浓情况，检测结果见表1。
表1不同激活剂处理K3联合站油泥砂菌浓检测结果
从表1可以看出：第3组实验五天后和十天后含油污泥内菌浓最高，因此，筛选出的激活剂为蔗糖2.0wt％、玉米浆干粉0.4wt％、磷酸氢二铵0.03wt％、微量元素0.06wt％。
(4)曝气和浮油回收
通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上。将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
(5)生物酶投加
因外部温度为25℃，向反应池内投加0.04％生物酶。
通过搅拌器对反应池内持续搅拌，1个月后在反应池内随机选取五个点进行石油烃含量检测，检测结果见下表。
表2 K3联合站含油污泥处置后检测情况
取样点 1 2 3 4 5
石油烃含量 0.036‰ 0.041‰ 0.028‰ 0.033‰ 0.035‰
现场效果评价：实施后30天，在反应池内随机选取的五个点对池内含油污泥石油烃含量进行检测，其结果为：取样点1石油烃含量0.036‰、取样点2石油烃含量0.041‰；取样点3石油烃含量0.028‰；取样点4石油烃含量0.033‰；取样点5石油烃含量0.035‰，均低于2018年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》要求的石油烃上限值0.045‰。与常规处置工艺相比，本发明本次应用处置时间缩短约3.2倍，同时，处置费用降低了近25％，现场实施效果良好。
实施例2：
胜利油田某联合站B1含油污泥的性质如下：含油15％，含水80％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓4.0×102个/ml。
利用本发明的方法对B1联合站含油污泥进行无害化处理，具体步骤如下：
(1)高含油污泥的筛选
B1联合站含油污泥的性质如下：含油15％，含水80％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓4.0×102个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)污泥的配置
B1联合站含油污泥约420方，在反应池内将B1联合站含油污泥与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，混合后搅拌均匀。
(3)嗜烃微生物激活剂的投加
取混合均匀含油污泥100g，加入5ml激活剂，激活剂配方如表3，考察加入不同激活剂后含油污泥内菌浓情况，检测结果见表3。
表3不同激活剂处理B1联合站油泥砂菌浓检测结果
从表3可以看出：第2组实验五天后和十天后含油污泥内菌浓最高，因此，筛选出的激活剂为葡萄糖1.0wt％、蛋白胨0.2wt％、磷酸钠0.02wt％、微量元素0.05wt％。
(4)曝气和浮油回收
通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上。将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
(5)生物酶投加
因外部温度为18℃，向反应池内投加0.05％生物酶。
通过搅拌器对反应池内持续搅拌，1个月后在反应池内随机选取五个点进行石油烃含量检测，检测结果见下表。
表4 B1联合站含油污泥处置后检测情况
取样点 1 2 3 4 5
石油烃含量 0.027‰ 0.021‰ 0.038‰ 0.037‰ 0.031‰
现场效果评价：实施后30天，在反应池内随机选取的五个点对池内含油污泥石油烃含量进行检测，其结果为：取样点1石油烃含量0.027‰、取样点2石油烃含量0.021‰；取样点3石油烃含量0.038‰；取样点4石油烃含量0.037‰；取样点5石油烃含量0.031‰，均低于2018年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》要求的石油烃上限值0.045‰。与常规处置工艺相比，本发明本次应用处置时间缩短约3.5倍，同时，处置费用降低了近20％，现场实施效果良好。
实施例3：
胜利油田某联合站G1含油污泥的性质如下：含油13.5％，含水82％，含油污泥中甲烷球菌的菌浓5.0×102个/ml。。
利用本发明的方法对G1联合站含油污泥进行无害化处理，具体步骤如下：
(1)高含油污泥的筛选
G1联合站含油污泥的性质如下：含油13.5％，含水82％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓5.0×102个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)污泥的配置
G1联合站含油污泥约360方，在反应池内将G1联合站含油污泥与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，混合后搅拌均匀。
(3)嗜烃微生物激活剂的投加
取混合均匀含油污泥100g，加入5ml激活剂，激活剂配方如表5，考察加入不同激活剂后含油污泥内菌浓情况，检测结果见表3。
表5不同激活剂处理G1联合站油泥砂菌浓检测结果
从表5可以看出：第5组实验五天后和十天后含油污泥内菌浓最高，因此，筛选出的激活剂为蔗糖3.0wt％、玉米浆干粉0.5wt％、磷酸氢二铵0.04wt％、微量元素0.08wt％。
(4)曝气和浮油回收
通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上。将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
(5)生物酶投加
因外部温度为30℃，向反应池内投加0.01％生物酶。
通过搅拌器对反应池内持续搅拌，1个月后在反应池内随机选取五个点进行石油烃含量检测，检测结果见下表。
表6 G1联合站含油污泥处置后检测情况
取样点 1 2 3 4 5
石油烃含量 0.022‰ 0.019‰ 0.008‰ 0.025‰ 0.014‰
现场效果评价：实施后30天，在反应池内随机选取的五个点对池内含油污泥石油烃含量进行检测，其结果为：取样点1石油烃含量0.022‰、取样点2石油烃含量0.019‰；取样点3石油烃含量0.008‰；取样点4石油烃含量0.025‰；取样点5石油烃含量0.014‰，均低于2018年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》要求的石油烃上限值0.045‰。与常规处置工艺相比，本发明本次应用处置时间缩短约3倍，同时，处置费用降低了25％以上，现场实施效果良好。
实施例4：
胜利油田某联合站C2含油污泥的性质如下：含油14.6％，含水83.3％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓1.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓3.0×102个/ml。
利用本发明的方法对联合站C2含油污泥进行无害化处理，具体步骤如下：
(1)高含油污泥的筛选
联合站C2含油污泥的性质如下：含油14.6％，含水83.3％，含油污泥中沙雷氏菌的菌浓1.0×102个/ml、甲烷球菌的菌浓3.0×102个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)污泥的配置
C2联合站含油污泥约300方，在反应池内将C2联合站含油污泥与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，混合后搅拌均匀。
(3)嗜烃微生物激活剂的投加
取混合均匀含油污泥100g，加入5ml激活剂，激活剂配方如表1，考察加入不同激活剂后含油污泥内菌浓情况，检测结果见表1。
表1不同激活剂处理C2联合站油泥砂菌浓检测结果
从表1可以看出：第1组实验五天后和十天后含油污泥内菌浓最高，因此，筛选出的激活剂为蔗糖1.0wt％、玉米浆干粉0.2wt％、磷酸氢二铵0.02wt％。
(4)曝气和浮油回收
通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上。将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
(5)生物酶投加
因外部温度为22℃，向反应池内投加0.04％生物酶。
通过搅拌器对反应池内持续搅拌，1个月后在反应池内随机选取五个点进行石油烃含量检测，检测结果见下表。
表2 C2联合站含油污泥处置后检测情况
取样点 1 2 3 4 5
石油烃含量 0.018‰ 0.026‰ 0.014‰ 0.029‰ 0.033‰
现场效果评价：实施后30天，在反应池内随机选取的五个点对池内含油污泥石油烃含量进行检测，其结果为：取样点1石油烃含量0.018‰、取样点2石油烃含量0.026‰；取样点3石油烃含量0.014‰；取样点4石油烃含量0.029‰；取样点5石油烃含量0.033‰，均低于2018年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》要求的石油烃上限值0.045‰。与常规处置工艺相比，本发明本次应用处置时间缩短约3.2倍，同时，处置费用降低了近22％，现场实施效果良好。
实施例5：
胜利油田某联合站D4含油污泥的性质如下：含油11.2％，含水85.2％，含油污泥中甲烷球菌的菌浓3.0×102个/ml。
利用本发明的方法对联合站D4含油污泥进行无害化处理，具体步骤如下：
(1)高含油污泥的筛选
联合站D4含油污泥的性质如下：含油11.2％，含水85.2％，含油污泥中甲烷球菌的菌浓3.0×102个/ml。满足本发明的筛选要求。
(2)污泥的配置
D4联合站含油污泥约400方，在反应池内将D4联合站含油污泥与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，混合后搅拌均匀。
(3)嗜烃微生物激活剂的投加
取混合均匀含油污泥100g，加入5ml激活剂，激活剂配方如表1，考察加入不同激活剂后含油污泥内菌浓情况，检测结果见表1。
表1不同激活剂处理D4联合站油泥砂菌浓检测结果
从表1可以看出：第6组实验五天后和十天后含油污泥内菌浓最高，因此，筛选出的激活剂为葡萄糖3.0wt％、蛋白胨0.5wt％、磷酸钠0.04wt％、微量元素0.08wt％。
(4)曝气和浮油回收
通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上。将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
(5)生物酶投加
因外部温度为28℃，向反应池内投加0.02％生物酶。
通过搅拌器对反应池内持续搅拌，1个月后在反应池内随机选取五个点进行石油烃含量检测，检测结果见下表。
表2 D4联合站含油污泥处置后检测情况
取样点 1 2 3 4 5
石油烃含量 0.008‰ 0.011‰ 0.019‰ 0.014‰ 0.027‰
现场效果评价：实施后30天，在反应池内随机选取的五个点对池内含油污泥石油烃含量进行检测，其结果为：取样点1石油烃含量0.008‰、取样点2石油烃含量0.011‰；取样点3石油烃含量0.019‰；取样点4石油烃含量0.014‰；取样点5石油烃含量0.027‰，均低于2018年国家试行的《GB36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》要求的石油烃上限值0.045‰。与常规处置工艺相比，本发明本次应用处置时间缩短约3倍，同时，处置费用降低了近24％，现场实施效果良好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高含油污泥生物无害化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)高含油污泥的筛选，需要满足以下条件：①联合站罐底污泥；②含油量＞10％、含水率＞80％；③存在嗜烃微生物且菌浓＞1.0×102个/ml，所述嗜烃微生物为沙雷氏菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种；
(2)污泥的配置，将高含油污泥在反应池内与水按比例为1∶1～5中的任意一种混合，对水温无要求，混合后搅拌均匀，不需要保温措施；
(3)嗜烃微生物激活剂的投加，所述嗜烃微生物激活剂配方包括碳源、氮源和磷源，还包括促进剂，所述促进剂为微量元素；
(4)曝气和浮油回收，通过管线向反应池内通入空气，保持溶解氧在2mg/L以上，一方面预处理带出含油污泥内部分原油，另一方面为嗜烃微生物提供生长溶氧；
(5)生物酶的投加，所述的生物酶为明胶酶、酪蛋白酶、角蛋白酶、聚半乳糖醛酸酶的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述碳源为蔗糖或葡萄糖，质量浓度为1.0-3.0％。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述氮源为玉米浆干粉或蛋白胨，质量浓度为0.2-0.5％。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述磷源为磷酸氢二铵或磷酸钠，质量浓度为0.02-0.05％。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述嗜烃微生物激活剂的投加量为污泥总质量的1-5％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述促进剂投加量为污泥总质量的0.05-0.1％。
7.根据权利要求1所述的处理方法，步骤(4)中，所述的浮油回收是指将曝气后反应池上部浮油通过刮油板等回收装置回收再利用。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的生物酶为酪蛋白酶或角蛋白酶。
9.根据权利要求1或8所述的处理方法，步骤(5)中，所述的生物酶投加量为污泥总质量的0.01-0.05％。
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