一種微生物處理含油廢渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微生物處理含油廢渣的方法，該方法應(yīng)用到所有的微生物處理液 體或固體的場所。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前微生物修復(fù)技術(shù)有：
[0003] 1、原位生物修復(fù)技術(shù):微生物原位修復(fù)技術(shù)即向污染的土壤直接投放化學(xué)物質(zhì)， 如:N、P等營養(yǎng)物質(zhì)或供養(yǎng)，促進(jìn)微生物的生長、繁殖或接種經(jīng)馴化培養(yǎng)的高效微生物等，利 用微生物的代謝來達(dá)到分解石油烴的目的。原位處理方法是將受污染土壤在原地處理，處 理期間土壤基本不需移動。由于這項技術(shù)不需要挖掘污染土壤，因此是一種比較經(jīng)濟的修 復(fù)手段。此法包括:投菌法、生物培養(yǎng)法、生物通氣法、土耕法、生物堆放。
[0004] ①投菌法:直接向污染的土壤接入污染降解菌，同時提供這些降解菌生長、繁殖所 必須的N、P等營養(yǎng)元素和微量元素。
[0005] ②生物培養(yǎng)法:定期地向污染土壤中投加營養(yǎng)物質(zhì)和雙氧水，并且供氧。雙氧水在 微生物代謝過程中作為電子受體，將污染物徹底氧化為CO 2和水。
[0006] ③生物通氣法：生物通氣法是一種強迫氧化的生物降解方法，在污染土壤區(qū)域上 打至少兩口井，并且安裝鼓風(fēng)機和抽氣機，將空氣強制鼓入土壤中，然后抽走，土壤中揮發(fā) 性和半揮發(fā)性的有毒物質(zhì)將隨之出去。此方法只適合有多孔的土壤結(jié)構(gòu)。
[0007] ④土耕法:土耕法是把污染土壤蓋在土地上，然后對土壤進(jìn)行耕耙處理，使污染土 壤充分與降解微生物混合，利用土壤中微生物將污染物徹底分解。
[0008] ⑤生物堆法：生物堆法是土耕法的一種改進(jìn)形式，生物堆放通常包括一個打了孔 的暗渠用來收集瀝出物和回收生物堆中的空氣。在暗渠的一端連接一個真空栗，向生物堆 鼓氣，以促進(jìn)微生物的生長。生物堆還包括一個噴灌和滴灌系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)濕度，為微生物的 生長提供一個良好的環(huán)境，以便提高處理效率。
[0009] 2、微生物異位修復(fù)技術(shù)：
[0010] 異位生物修復(fù)是將石油污染的土壤移到別的地點或生物反應(yīng)器內(nèi)再進(jìn)行修復(fù)。異 位修復(fù)通常具有可以節(jié)省修復(fù)時間、修復(fù)效果易控制等優(yōu)點。但投資成本較原位修復(fù)大。異 位生物修復(fù)包括:土地耕作法、預(yù)制床法、堆置處理法、生物反應(yīng)器和厭氧生物處理法。
[0011] ①堆置處理法即堆肥法(Composting)總體上堆置處理法可分為4種堆制方法，即 堤形堆肥法、靜態(tài)堆肥法、封閉堆肥法和容器堆肥法。堆肥法是在污染土壤中加入土壤調(diào)理 劑以提供促進(jìn)微生物生長和石油生物降解的營養(yǎng)元素，使天然微生物降解石油烴類，從而 達(dá)到生物修復(fù)的目的。這個過程對去除高濃度石油類污染物是最有效的。加入的物質(zhì)或調(diào) 理劑可以是干草、別割草、樹葉、木肩、麥桿、鋸肩或肥料。加入土壤調(diào)理劑的目的是為了提 高土壤的滲透性、增加氧的傳輸、改善土壤質(zhì)地以及為快速建立一個大的微生物種群提供 能源。
[0012] ②預(yù)制床法(Prepared bed bioremediation)預(yù)制床具有濾液收集和控制排放系 統(tǒng)，底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯、黏土或混凝土。將含油污泥轉(zhuǎn)移到預(yù)制床 上，通過施肥、灌溉、調(diào)節(jié)PH，有時還加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物的降解。 與同一區(qū)域的原位處理技術(shù)相比，預(yù)制床處理對3環(huán)和3環(huán)以上的多環(huán)芳烴的降解率明顯提 尚。
[0013] ③生物反應(yīng)器法（Slurry-phase bioremediation)也稱泥衆(zhòng)法，是將污染土壤置 于一專門的反應(yīng)器中處理的方法。生物反應(yīng)器處理的過程為:將挖出的石油污染土壤移到 反應(yīng)器內(nèi)，加水混合，使其呈泥漿狀，同時加入適量的營養(yǎng)物質(zhì)、表面活性劑，并鼓入空氣、 劇烈攪拌使微生物與污染物充分接觸和增加氧氣濃度。為了提高降解速率，常在反應(yīng)器先 前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物，加入到準(zhǔn)備處理的土壤中。含油土壤經(jīng)處理后， 液體部分可排入處置井(坑、池)或另作他用（如回用），固體部分可施用于農(nóng)田。生物反應(yīng)器 法也可用于石油工業(yè)廢棄物的預(yù)處理，以減少烴類含量，然后進(jìn)行其他處理。處理后的土壤 與水分離后，經(jīng)脫水處理再運回原地。處理后的出水視視水質(zhì)情況，直接排放或送入污水處 理廠繼續(xù)處理。反應(yīng)裝置不僅包括各種可以拖動的小型反應(yīng)器，也可以是經(jīng)過防滲處理的 池塘。
[0014] 3、影響微生物處理技術(shù)的因素
[0015] 在所有的微生物處理方法和技術(shù)中，關(guān)鍵是解決影響微生物降解石油類和有機物 的環(huán)境因素，其影響因素見下表。通過設(shè)施設(shè)備的科學(xué)設(shè)計，調(diào)整好微生物生長環(huán)境是提高 生物修復(fù)效率的關(guān)鍵。
[0016] 土壤微生物降解環(huán)境因素
[0018] (1)含氧量控制:在自然環(huán)境中，大多數(shù)的石油烴類物質(zhì)是在好氧的條件下被降解 的，這是因為許多烴類物質(zhì)的降解過程實質(zhì)上是烴類物質(zhì)的氧化過程，需要有加氧酶和分 子氧的參與，因此環(huán)境中的氧氣對微生物而言是一個及其重要的限制因子。氧氣的含量決 定微生物群落的結(jié)構(gòu)，在缺氧或無氧的條件下，是以厭氧微生物為主的群落結(jié)構(gòu)，而在好氧 條件下，則是好氧微生物為主的群落結(jié)構(gòu)。厭氧降解速率比好氧降解的速率慢。
[0019] (2)溫度控制:溫度是影響微生物生長、繁殖和新陳代謝的一個重要因素。微生物 對石油烴的降解借助于酶的催化作用，而酶的活性只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能得以發(fā) 揮。溫度過低會使酶活性受到抑制，細(xì)胞和新陳代謝活動減弱。溫度上升，使微生物的酶活 性加強，細(xì)胞生長速率加快。但是超過最適宜溫度后，一方面，酶的活性下降，甚至有的酶失 活，另一方面，培養(yǎng)液中溶解氧濃度降低也會導(dǎo)致生長速率減慢。每種微生物只能在一定的 范圍內(nèi)生長，并有其生長、繁殖最快的最適生長溫度。因此，選擇合適的溫度對微生物的生 長繁殖及其污染物的降解能力的提高至關(guān)重要。
[0020] (3)含水率控制：土壤中含水量過低，微生物得不到充分的水分供應(yīng)，細(xì)胞活性受 到抑制，代謝速率降低;水分過高，有效毛細(xì)空隙空間被水分充滿，妨礙空氣的流通和氧的 供應(yīng)。土壤中含水率為30 %~90 %時，微生物對石油烴了有機物的降解率較高。
[0021] (4)酸堿度調(diào)節(jié):土壤中pH值變化范圍大，為2.5-11.0，大多數(shù)異氧菌和真菌洗好 中性范圍的環(huán)境，PH值對微生物生長的影響主要是影響細(xì)胞內(nèi)的酶活性，甚至可以影響到 DNA、RNA、ATP的穩(wěn)定性與合成，pH值太高或太低都會影響微生物的降解能力，所以在實際工 程運用當(dāng)中，為了給微生物提供良好的生長環(huán)境，提高微生物對石油烴類物質(zhì)的降解效率， 需要向廢渣添加 pH緩沖劑，調(diào)節(jié)微生物PAH降解最適值為7.5-7.8。處理過程根據(jù)pH值變化， 需要適當(dāng)調(diào)節(jié)土壤pH。
[0022] (5)營養(yǎng)液、肥料:在油污土壤中，氮源和磷源經(jīng)常成為微生物降解石油烴類物質(zhì) 的限制因子。因為在石油烴類物質(zhì)中含有大量的碳和氫，則氮和磷元素是影響細(xì)菌生長繁 殖的主要因素，石油中碳完全轉(zhuǎn)化是所需要的N、P量可以根據(jù)細(xì)胞質(zhì)材料中C:N:P比例計 算，土壤中C:N:P比例達(dá)不到細(xì)菌代謝所需的比例，則會限制細(xì)菌的代謝速度，從而制約油 泥污染的降解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明目的在于，針對上述影響微生物處理技術(shù)的相關(guān)因素，提供一種微生物處 理含油廢渣方法，該方法涉及的裝置為預(yù)制微生物反應(yīng)床，是由反應(yīng)槽、遮陽簾、噴頭、給水 管、含油廢渣、曝氣頭、曝氣支管、曝氣干管、集濾液管、固定座組成，該方法利用反應(yīng)床結(jié)合 了微生物修復(fù)技術(shù)中的土耕法、堆肥法、預(yù)制床法和生物反應(yīng)器法的優(yōu)點，能夠通過供氣系 統(tǒng)調(diào)節(jié)反應(yīng)槽中的含氧量，通過供水系統(tǒng)調(diào)節(jié)反應(yīng)槽中的含水率、pH、營養(yǎng)物等，保溫和遮 陽系統(tǒng)調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溫度，為微生物在反應(yīng)床內(nèi)的生長繁殖提供了良好的生長環(huán)境，大 大提高微生物降解石油烴類污染物的效率。該方法與現(xiàn)有土耕法、堆肥法和預(yù)制床法相比， 效率更高，與生物反應(yīng)器相比，則有可以大規(guī)模處理含油廢渣的優(yōu)勢。本發(fā)明所述方法解決 了現(xiàn)有微生物技術(shù)處理含油廢渣在實際應(yīng)用中的微生物適應(yīng)性較差、微生物活性低、處理 效率低、處理效果不徹底等問題。
[0024]本發(fā)明所述的一種微生物處理含油廢渣的方法，該方法涉及的裝置微生物反應(yīng) 床，是由反應(yīng)槽、遮陽簾、噴頭、給水管、含油廢渣、曝氣頭、曝氣支管、曝氣干管、集濾液管、 固定座組成，在反應(yīng)床兩端的固定座(9)上分別固定遮陽簾（1)、噴頭(2)和給水管(3)，在反 應(yīng)床中部為反應(yīng)槽（10)，在反應(yīng)槽（10)的底部分別固定曝氣干管(7)和集濾液管(8)，在曝 氣干管(7)上連接曝氣支管(6)，在曝氣支管(6)上設(shè)有曝氣頭(5)，在反應(yīng)槽（10)內(nèi)堆放含 油廢渣(4)，該反應(yīng)床為混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)，通過控制反應(yīng)床內(nèi)部環(huán)境的含氧量、含水率、溫 度、PH值訊速降解廢渣中的含油污染物，具體操作按下列步驟進(jìn)行：
[0025] a、將含油廢渣(4)使用鏟車送入攪拌罐，在攪拌罐內(nèi)加水，攪拌均勻，使含油廢渣 (4)的含水率達(dá)到30%;
[0026] b、用鏟車將經(jīng)過預(yù)處理的含油廢渣(4)送入反應(yīng)床中部的反應(yīng)槽（10)內(nèi)，平鋪厚 度30cm;
[0027] c、使用給水管道（3)和噴頭（2)將微生物菌種MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro噴灑在含油廢渣（4)上，每次每平米投加量為30g MicrobeLift Hydro + 140mL MicrobeLift IND，每6天投加一次，處理周期為2-4個月，在每次噴灑完微生物菌種 MicrobeLift IND和MicrobeLift Hydro后，使用拖拉機翻耕，使微生物菌種