一種利用微生物技術(shù)回收含油危險(xiǎn)廢物中原油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用微生物技術(shù)回收油土、油泥和底泥等含油危險(xiǎn)廢物中原油的方法，屬于固體廢物資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開(kāi)采、收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程產(chǎn)生大量含油固體廢物，原油含量通常在10%左右甚至更高。這些含油固體廢物不但具有高度的可燃性，而且由于苯類、酚類和蒽類物質(zhì)的存在還表現(xiàn)出一定的生物毒性，對(duì)周邊水體、土壤和環(huán)境構(gòu)成危害。這類含油固體廢物被我國(guó)列為危險(xiǎn)廢物，其收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和處置受到嚴(yán)格監(jiān)管。含油危廢主要包括落地油土、開(kāi)采油泥和儲(chǔ)罐底泥等。每開(kāi)采千萬(wàn)噸原油產(chǎn)生的含油固廢大約20萬(wàn)噸。我國(guó)年產(chǎn)石油超億噸，含油微廢量不完全統(tǒng)計(jì)三百萬(wàn)噸以上。
[0003]按規(guī)定，危險(xiǎn)廢物必須由有資質(zhì)的單位進(jìn)行無(wú)害化處理，而危廢生產(chǎn)企業(yè)需要繳納相應(yīng)的處置費(fèi)。但由于歷史的原因，我國(guó)含油危廢的處理大多還是沿用早期簡(jiǎn)單填埋或固化后填埋的方法，存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境危害，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)害化的目的。高溫焚燒工藝雖然能夠滿足含油危廢的無(wú)害化處理，但過(guò)高的處置費(fèi)給危廢生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)造成原油資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和基質(zhì)土壤的完全破壞。因此，無(wú)論從環(huán)境保護(hù)還是能源回收的角度來(lái)看，最大限度回收原油的資源化處理代表了含油危廢處置技術(shù)的發(fā)展方向。
[0004]利用有機(jī)溶劑分離原油和土壤進(jìn)而完成原油的回收，是當(dāng)前含油危廢資源化處理的主要工藝。雖然該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)原油的高效和快速回收，但有機(jī)溶劑的大量使用導(dǎo)致系統(tǒng)危險(xiǎn)性顯著提高，操作條件也相當(dāng)嚴(yán)苛；而且有機(jī)溶劑的再生回用需要高溫蒸餾，能耗大、成本高、過(guò)程復(fù)雜。綠色、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的含油危廢資源處理新技術(shù)亟待研發(fā)。
[0005]本發(fā)明將微生物技術(shù)引入含油危廢的資源化處理，在常溫常壓的溫和條件下實(shí)現(xiàn)含油危廢中原油的回收。其原理在于:特效微生物菌群以原油為碳源和能源分解長(zhǎng)鏈分子并合成表面活性劑。長(zhǎng)鏈分子變短減低了原油與泥土之間的粘結(jié)力，表面活性劑的生成進(jìn)一步促進(jìn)了原油和泥土之間的分離。通過(guò)原油回收使得油土中原油含量由5.0-20%左右降至1.0%-4.0%，實(shí)現(xiàn)了70-90%的原油回收率，為滿足0.3%農(nóng)用或0.5%工用標(biāo)準(zhǔn)的深度處理奠定了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了對(duì)落地油土、開(kāi)采油泥和儲(chǔ)罐底泥等含油危廢進(jìn)行資源化處理，提出一種基于生物泥漿反應(yīng)器的回收原油的微生物方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明為一種利用微生物技術(shù)回收原油從而實(shí)現(xiàn)含油危廢資源化處理的方法，具體步驟如下:
[0008]步驟一，高效菌群的培養(yǎng)
[0009]用于原油回收的高效微生物菌群從各地的石油污染土壤和底泥選育復(fù)配而來(lái)。包括 Alkanindiges sp.(45% ) , Acinetobacter sp.(30% ) ,Pseudomonas sp.(15 % ),Cupriavidus sp.(5% )和Arthrobacter sp.(5% )。用含油營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)高效菌群，營(yíng)養(yǎng)液配方:NH4NO3或KN03或NH4CI或(NH4)2S04，0.4?2.0g/L ；Na2HP04或KH2PO4，0.4?2.0g/L ； NaCl，
0.2?1.(^/1;]\%504，0.2?1.(^/1;0&(:12，0.01?0.058/1;卩6504，0.01?0.058/1;原油，10?50g/L;pH 6.0-8.0。通過(guò)超聲處理或加入一定量吐溫類表面活性劑使得原油形成均勾分散的乳濁液。用蒸餾水或自來(lái)水配制營(yíng)養(yǎng)液。在搖床或曝氣生物發(fā)酵罐中培養(yǎng)菌群，條件如下:溫度20-40度，搖床或攪拌轉(zhuǎn)速40-200轉(zhuǎn)/分鐘，曝氣量0.1-0.5倍營(yíng)養(yǎng)液體積/分鐘。培養(yǎng)大約2-4天后，細(xì)胞生長(zhǎng)達(dá)穩(wěn)定期，細(xì)胞濁度300-1200FTU。高效菌群懸液可用于含油危廢中原油的生物分離和回收。
[0010]步驟二、將油土、油泥、底泥等含油危廢破碎并過(guò)篩除去石塊、木塊、布條、塑料和秸桿類等雜物，儲(chǔ)存?zhèn)溆茫?br>[0011]步驟三、含油危廢中原油的微生物分離和回收
[0012]配制無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液，配方如下:NH4N03或KN03或NH4CI或(冊(cè)4)2SO4，0.1?1.0g/L ；Na2HP04SKH2P04，0.1?1.0g/L;NaCl，0.1?0.5g/L;MgS04，0.1?0.5g/L;CaCl2，0.01?
0.05g/L;FeS04，0.01?0.05g/L;pH 6.0-8.0。在泥漿反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)含油危廢中原油的生物分離和回收。泥漿體系由含油危廢和無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液按一定比例配制而成，無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液:含油危廢比例為3:1-6:1(V/V)，高效菌群接種量為2%-10%，反應(yīng)溫度為20-40度，曝氣量為
0.05-0.5倍營(yíng)養(yǎng)液體積/分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速為40-200轉(zhuǎn)/分鐘。運(yùn)行3-9天后，含油危廢中原油與基底分離并在曝氣(氣浮)作用下上浮至反應(yīng)器液面，原油回收率60-90%，固廢原油殘留量0.5-3.0%(W/W)。運(yùn)行過(guò)程視菌群生長(zhǎng)情況適當(dāng)補(bǔ)充菌劑。泥漿反應(yīng)器體積1-500立方，具加熱、曝氣和攪拌裝置(見(jiàn)附圖)。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案的有益效果
[0014]本發(fā)明基于泥漿反應(yīng)器從含油危廢中回收原油的微生物資源化處理技術(shù)，較之熱解法和固化法無(wú)疑具有資源回收優(yōu)勢(shì)和良好的經(jīng)濟(jì)效益，較之有機(jī)溶劑洗滌回收法則表現(xiàn)出綠色、環(huán)保、安全和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0016]附圖即為本發(fā)明的生物反應(yīng)器和泥漿反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中1是電機(jī)，2是排氣口，3是循環(huán)水出口，4是pH、Do探頭，5是曝氣裝置，6是出料口，7是投料口，8是攪拌器，9是水浴加熱進(jìn)水口
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]1.高效菌群的培養(yǎng)
[0021]高效菌群包含Alkanindiges sp., Acinetobacter sp., Pseudomonas sp.,Cupriavidus sp.和Arthrobacter sp.。營(yíng)養(yǎng)液配方:NH4N03 ,1.0g/L；Na2HP04,1.0g/L ；NaCl，0.5g/L；MgS04，0.5g/L;CaCl2,0.05g/L;FeS04，0.0lg/L;原油，20g/L；pH 7.2。加入
1.0% (v/v)吐溫20充分?jǐn)嚢枋沟迷托纬扇闈嵋翰⒕鶆蚍稚⒌脚囵B(yǎng)液中。用自來(lái)水配制營(yíng)養(yǎng)液。在10升生物發(fā)酵罐中培養(yǎng)菌群，條件如下:溫度35度，攪拌轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分鐘，曝氣量2升/分鐘。培養(yǎng)4天后，細(xì)胞濁度達(dá)600FTU，高效菌群種子液備用。
[0022]步驟二、將油土破碎并過(guò)篩除去石塊、木塊、布條、塑料和秸桿類等雜物后備用；
[0023]步驟三、油土中原油的微生物分離和回收
[0024]配制無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液，配方如下:KN03，0.5g/L ； KH2P04，0.5g/L ； NaCl，0.25g/L ；MgS04，0.25g/L; CaCl2，0.01 g/L; FeS04，0.01 g/L; pH 7.0。在 100升泥漿反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)原油的生物分離和回收。泥漿體系由油土和無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液配制而成，無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液:油土比例為4:1 (V/V)，高效菌群首次接種量10%，反應(yīng)溫度35度，曝氣量20升/分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分鐘。運(yùn)行期間，每?jī)商焓占淮纹∮谝好娴脑?，并補(bǔ)加高效菌群5% (v/v)。運(yùn)行5天后，原油累計(jì)回收率80 %，固廢原油殘留量1.7 % (W/W)?；厥盏脑椭苯臃Q重以計(jì)算回收率;油土中殘留量有機(jī)試劑萃取后采用差重法測(cè)定。
[0025]實(shí)施例2
[0026]1.高效菌群的培養(yǎng)
[0027]高效菌群包含Alkanindiges sp., Acinetobacter sp., Pseudomonas sp.,Cupriavidus sp.和Arthrobacter sp.。營(yíng)養(yǎng)液配方:NH4NO3,1.0g/L ;Na2HP〇4,1.0g/L ；NaCl，0.5g/L;MgS04，0.5g/L;CaCl2，0.05g/L;FeS04，0.01g/L;原油，20g/L;pH 7.2。加入
1.0% (v/v)吐溫20充分?jǐn)嚢枋沟迷托纬扇闈嵋翰⒕鶆蚍稚⒌脚囵B(yǎng)液中。用自來(lái)水配制營(yíng)養(yǎng)液。在10升生物發(fā)酵罐中培養(yǎng)菌群，條件如下:溫度35度，攪拌轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分鐘，曝氣量2升/分鐘。培養(yǎng)4天后，細(xì)胞濁度達(dá)600FTU，高效菌群種子液備用。
[0028]步驟二、將油泥破碎并過(guò)篩除去石塊、木塊、布條、塑料和秸桿類等雜物后備用；
[0029]步驟三、油泥中原油的微生物分離和回收
[0030]配制無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液，配方如下:KN03，0.5g/L ； KH2PO4，0.5g/L ； NaCl，0.25g/L ；MgS04,0.25g/L；CaCl2,0.01g/L；FeS04,0.01g/L；pH 7.0。在 100升泥漿反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)原油的生物分離和回收。泥漿體系由油土和無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液配制而成，無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)液:油土比例為4:1(V/V)，高效菌群首次接種量10%，反應(yīng)溫度35度，曝氣量20升/分鐘，攪拌轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分鐘。運(yùn)行期間，每?jī)商焓占淮纹∮谝好娴脑?，并補(bǔ)加高效菌群5% (v/v)。運(yùn)行7天后，原油累計(jì)回收率72 %，固廢原油殘留量2.3 % (W/W)。回收的原油直接稱重以計(jì)算回收率;油泥中殘留量有機(jī)試劑萃取后采用