Wenlai Zhang, Ting Gao, Tianli Rao, Weihua Wang, Boping Dai

The 3rd Oil Production Plant of Changqing Oilfield Company, PetroChina, Yinchuan Ningxia

Abstract

Keywords

1.引言

含油污泥是指在原油開(kāi)采、集輸、煉制等過(guò)程中產(chǎn)生的大量含油固體廢物，含油污泥處理最終的目的是以減量化、資源化、無(wú)害化為原則。含油污泥常用的處理方法有焚燒法、溶劑萃取法、生物法、焦化法、注水井調(diào)剖、含油污泥綜合利用等。蘇洪敏等[1]分析了超聲波對(duì)污泥粒徑、脫水性能和厭氧消化的影響。但超聲波功率過(guò)大，處理時(shí)間太長(zhǎng)，可能會(huì)改變污泥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加污泥黏度，使污泥脫水性能變差。王鵬等[2]從污泥的種類(lèi)、固化劑種類(lèi)、主要技術(shù)指標(biāo)、關(guān)鍵影響因素及固化/穩(wěn)定化機(jī)理等進(jìn)行研究和總結(jié)，但固化后的污泥堆放占用了大面積土地，造成了資金的浪費(fèi)，且加入有機(jī)固化劑可能帶來(lái)二次污染。舒政等[3]總結(jié)了在國(guó)內(nèi)油田開(kāi)展的含油污泥調(diào)剖技術(shù)，該技術(shù)為含油污泥的無(wú)害化處理與資源化利用開(kāi)辟了新途徑，同時(shí)也為油田綜合治理、降低生產(chǎn)成本提供了可靠的技術(shù)支撐。但由于污泥調(diào)剖劑封堵強(qiáng)度較低、粒徑分布較窄，限制了在不同滲透率油藏中的應(yīng)用。筆者利用微生物降解技術(shù)對(duì)含油污泥進(jìn)行有效處理，可大規(guī)模、短周期、無(wú)害化治理，試驗(yàn)效果較為可靠。

2.室內(nèi)菌種培養(yǎng)及篩選

2.1.污油微生物含量分析

通過(guò)取樣分析，檢測(cè)了污油泥池內(nèi)微生物的含量、速效氮、磷、鉀、pH值、水分、總石油烴的質(zhì)量濃度(表1)。通過(guò)分析可知，被污染的土壤中微生物含量極低，速效氮、磷、鉀含量為0，說(shuō)明土壤極度的貧瘠。

Table 1.The analysis of microbial content in oily sludges表1.污油微生物含量分析

2.2.菌種培養(yǎng)

將采集的3個(gè)土樣(標(biāo)號(hào)為A、B、C)分別取5 g加入到50 mL以石油烴為唯一碳源的無(wú)機(jī)鹽中，在30℃、150 r/min的條件下，恒溫培養(yǎng)4 d后取1 mL培養(yǎng)液至原油無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，繼續(xù)培養(yǎng)5 d，重復(fù)3～4次，吸取培養(yǎng)液在加富培養(yǎng)基平板上涂布，挑取單菌劃線分離，將純化后的單菌在斜面培養(yǎng)基劃線保存，得到43株石油降解菌CQ-Y-01～CQ-Y-43及17株多環(huán)芳烴降解菌CQ-F-44～CQ-F-60。

2.3.降解率試驗(yàn)

向6個(gè)10 mL容量瓶中分別加入0、0.5、1、2、3、4 mL的標(biāo)準(zhǔn)油溶液，用石油醚(60℃)稀釋至標(biāo)線。將制得的標(biāo)液在紫外分光光度225 nm處測(cè)定其吸光度(圖1)。

Figure 1.The curve of absorbance changing with oil mass concentration圖1.吸光度隨原有質(zhì)量濃度變化的曲線

將需要檢驗(yàn)的石油烴降解菌株接種到50 mL牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基搖瓶中，在恒溫30℃下培養(yǎng)24 h，采用磷酸緩沖液對(duì)其進(jìn)行3次洗滌，添加無(wú)菌水混合均勻配制成一定濃度的菌懸液，取菌懸液培養(yǎng)制得種子液。以5%的菌液量接入到定量原油無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，在30℃、120 r/min條件下分別培養(yǎng)7、14、21 d，培養(yǎng)完成后用石油醚完全萃取培養(yǎng)基中未被降解的石油烴，測(cè)其吸光度。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，篩選出31株高效降解菌，其中原油降解菌23株、多環(huán)芳烴降解菌8株。單菌7d降解率在18%～26%，14 d降解率達(dá)到24%～45%。

2.4.16S rDNA鑒定試驗(yàn)

以CQ-Y-22為例，將CQ-Y-22菌株的基因組DNA作為模板，利用細(xì)菌16S rDNA擴(kuò)增通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得一條長(zhǎng)度約為1400 bp的基因片段。

由圖2可以看出，PCR擴(kuò)增產(chǎn)物在1.4 kb處有特異性條帶，與預(yù)先估計(jì)的擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)度一致。根據(jù)PCR產(chǎn)物測(cè)序結(jié)果，將基因序列通過(guò)Blast在Genback/EMBL/DDBJ中進(jìn)行相似性分析，發(fā)現(xiàn)CQ-Y-22菌株與不動(dòng)桿菌屬sp.S248 (HQ704716.1)的核苷酸序列同源性達(dá)到 99%，采用 MEGA4.1軟件包中的Neighbor-joining方法構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)[4][5]。結(jié)果顯示 CQ-Y-22菌株與不動(dòng)桿菌屬sp.S248(HQ704716.1)具有相隔最近的親緣關(guān)系，結(jié)合菌落的形態(tài)對(duì)比初步鑒定CQ-Y-22為不動(dòng)桿菌屬細(xì)菌。

Figure 2.16s rDNA PCR amplification electrophoresis of CQ-Y-22 strain圖2.CQ-Y-22菌株16S rDNA PCR擴(kuò)增電泳圖

經(jīng)16SrDNA測(cè)序鑒定，CQ-Y-02、CQ-Y-25、CQ-Y-28、CQ-Y-29、CQ-Y-37、CQ-Y-43為芽孢桿菌屬，CQ-Y-07、CQ-Y-13、CQ-Y-15、CQ-Y-31、CQ-Y-39為假單胞菌屬，CQ-Y-10、CQ-Y-05、CQ-Y-09為微桿菌屬，CQ-Y-33、CQ-Y-01、CQ-Y-03為酵母菌屬，CQ-Y-22 、CQ-Y-11、CQ-Y-16、CQ-Y-18為不動(dòng)桿菌屬，CQ-Y-23、CQ-Y-40為黃桿菌屬，CQ-F-46、CQ-F-52、CQ-F-47為分枝桿菌屬，CQ-F-48、CQ-F-51、CQ-F-55為紅球菌屬，CQ-F-44、CQ-F-60為類(lèi)芽孢桿菌屬。其中 CQ-Y-10、CQ-Y-13、CQ-Y-31、CQ-Y-39降解菌能使原油變成細(xì)小油滴。圖3為CQ-Y-10降解菌對(duì)原油作用的照片?？梢钥闯?，CQ-Y-10降解菌使原油分散成小油滴懸浮于培養(yǎng)基液面上，說(shuō)明這4株菌能產(chǎn)生表面活性劑。

Figure 3.The effect of CQ-Y-10 degradation bacteria on the dispersion of crude oil圖3.CQ-Y-10降解菌對(duì)原油的分散作用

3.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

利用篩選出的微生物菌種，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)500 t含油污泥進(jìn)行了處理。其中，含油率大于10%的油泥采用機(jī)械清洗+微生物降解，含油率小于10%的油泥直接采用微生物降解。

3.1.對(duì)含油率大于10%油泥的處理

采集3個(gè)土樣。測(cè)得其中1#土樣含油率18.6%、2#土樣含油率15.2%、3#土樣含油率17.4%。首先對(duì)170 t含油率大于10%油泥進(jìn)行了機(jī)械清洗，主要包括：油泥清洗、浮油收集、壓濾機(jī)壓濾、油泥晾曬等過(guò)程；然后加入微生物菌種。測(cè)試結(jié)果如表2所示，含油率都下降到5%以下。

Table 2.The cleaning effect of sludge with oil content over 10%表2.含油率大于10%的油泥清洗效果

3.2.對(duì)含油率小于10%油泥的處理

將170 t清洗后的油泥和330 t含油率小于10%油泥進(jìn)行混合生物堆的堆建處理。每?jī)芍苎a(bǔ)充一次營(yíng)養(yǎng)，確保碳氮磷質(zhì)量比例為100:10:1，含水率控制在40%～60%之間，大棚溫度控制在20～40℃之間。微生物降解檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，可以看出，利用微生物降解后含油率從6.3%下降到0.26%。

Table 3.The results of microbial degradation test表3.微生物降解檢測(cè)結(jié)果

4.結(jié)論

1)通過(guò)檢測(cè)污油泥池內(nèi)微生物的含量、速效氮、磷、鉀、pH值、水分、總石油烴的質(zhì)量濃度?？芍摍z測(cè)土壤極度的貧瘠。

2)通過(guò)降解率試驗(yàn)，篩選出31株高效降解菌，其中原油降解菌23株、多環(huán)芳烴降解菌8株。單菌7 d降解率在18%～26%，14 d降解率達(dá)到24%～45%。

3)通過(guò)細(xì)菌16S rDNA試驗(yàn)檢測(cè)出CQ-Y-10、CQ-Y-13、CQ-Y-31、CQ-Y-39降解菌能產(chǎn)生表面活性劑，使原油變成細(xì)小油滴。

4)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)500 t含油污泥進(jìn)行了處理。其中含油率大于10%的油泥采用機(jī)械清洗 + 微生物降解，含油率下降到5%以下；含油率小于10%的油泥直接采用微生物降解，含油率從6.3%下降到0.26%。