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【摘要】本文是利用微生物分离含油污泥的油、泥（微生物破乳）和降解污泥中的污染物。经过了微生物应用菌株的分离、筛选和诱导培养，得到具有油泥分离和污染物降解性能的5株应用菌株，分别鉴定为假单胞杆菌和芽孢杆菌。利用已选育的微生物菌株对含油污泥经厌氧处理后再利用好氧处理方式进行脱油实验，对分离的原油进行回收。含油23000mg/kg的含油污泥在4小时内脱油到10100mg/kg，脱油率到55.8%。微生物降解实验中，处理效果比较明显，且随着时间的延长，油去除率越高，当处理时间为60天时处理接近达到排放标准。经微生物脱油和生物降解处理，使污泥达到排放标准，不再污染人类赖以生存的环境。
【关键词】微生物破乳;含油污泥;微生物降解;脱油
0.前言
目前我国油田开采均采用早期注水保持地层压力的方法。随着油田的深度开采,采出原油中的含泥水量越来越高[1]。有统计资料报道，油田外排含油污泥总量每年达30万吨，含油污泥主要来自接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥［2］。污泥含油量在10%-30%之间，按平均含油20%计，每年约有4万吨原油沉积在油泥中，且含油污泥体积庞大，如果不处理将会随雨水的流动污染土壤，含油废弃物的处理是石油工业环境保护的一大难题。近年来,含油污泥的处理倍受关注,国外普遍采用[3～5]填埋、分散施耕、集中干燥焚烧、微生物处理、化学固化处理、化学氧化降解、化学溶剂清洗、混凝法固液分离等方法,但都存在着成本高,易造成二次污染。含油污泥既是油田生产过程中产生的废弃物，同时也是一种资源。如果能找出一种经济实用的方法对含油污泥进行无害化处理和残油回收，不仅会产生一定的经济效益，而且会减轻污染，产生巨大的环境效益和社会效益。由于生物处理法具有节约能源、投资少、运行费用低等优点,目前受到国内外环保产业界人士普遍关注和重视。
本研究主要是利用微生物分离含油污泥的油、泥（微生物破乳）和降解污泥中的污染物。经过了微生物应用菌株的分离、筛选和诱导培养，得到具有油泥分离和污染物降解性能的菌株，利用已选育的微生物菌株对含油污泥经厌氧处理后再利用好氧处理方式进行脱油实验，对分离的原油进行回收。经微生物脱油和生物降解处理，使污泥达到排放标准，不再污染人类赖以生存的环境。
1.材料和方法
1.1 污泥分析
对含油污泥进行含油、含水（重量法）、色度、微生物、钙镁化合物分析。
1.1.1含油污泥含水率的测定
称取一定量的含油污泥，于70℃干燥箱中烘干2小时，余样称重。
含水率=（原始油泥湿重-干燥后样品重）/原始油泥湿重×100%
1.1.2含油率的测定
取适量待测油泥样置于三角瓶中，加入15ml0.01mol/LCaCL2，15ml石油醚，混匀，振荡1-2分钟，静置1小时，将样液移入离心管离心（2000转/分）20分钟，液层倾入分液漏斗，用石油醚萃取三次，用水洗2-3次，过滤，醚层入恒重干烧杯，于60℃水浴锅上水浴加热直至石油醚挥发完毕，擦去外壁水汽，放置于70℃干燥箱中烘干4小时，去除水分，干燥后样品称重，计算样品干重含油率和含油量。
样品干重含油率=W3/（W2-W2×A%）×100%
样品干重含油量（mg/kg）=W3/（W2-W2×A%）×106
其中W3—干燥后样品重,W2—原始油泥湿重，A%—原始油泥含水率
1.2 菌种及培养
1.2.1油泥破乳菌、石油类降解菌菌种来源从长期被石油污染的土壤中分离筛选获得。
1.2.2 培养基: (1)富集培养基(g/L)。蛋白胨,1.0g；葡萄糖,5.0g；K2HPO4,1.0g；KH2PO4,1.0g；NaCl,5.0g；原油，10g；pH7.0～7.2。(2) 筛选和生长培养基(g/L)。K2HPO4,0.5g； KH2PO4,0.5g；MgSO4·7H2O,0.2g；CaCl2,0.1g；NaCl,0.2g； MnSO4·H2O,痕量；10%FeCl2溶液1滴； NH4NO3,1.0g；原油, 5g, 10g, 20g, 50g, 100g, pH7.0～7.2。 (3) 细菌适应温度、酸碱度生长量测定。分别在25℃，27℃，28℃，30℃，35℃下和pH為6.5，6.8，7.0，7.5，8.0的情况下在500mL三角瓶中于165r/min的摇床中培养。在752C型紫外可见分光光度计在650nm下测定培养液的OD650值,用以表示细菌生长的相对量，来确定菌种的最佳生长温度和pH值。每一组做三次重复。
1.3微生物破乳、降解能力的测定
1.3.1微生物破乳能力的测定
利用郝现联合站罐底掺水污泥经化学脱油后含油230000mg/kg、含水95%的污泥将所选菌混合培养24h的种液分别按处理污泥总量的1%，5%，7%，10%，15%，20%，接入污泥中搅匀密封24h再进行曝气处理和加入种液后直接曝气处理，分别在处理1h，2h，4h，8h，16h，24h,48h时把上层石油去掉，取泥样对比测定污泥的含油量，以污泥含油量的高低来确定所选菌种的破乳能力。每一处理做三次重复。
1.3.2 微生物降解能力的测定
原油降解能力的测定将所试菌培养24h的种液分别接入含200mg/L,500mg/L, 1000mg/L,1500mg/L和2000mg/L石油类的培养基中,28℃下振荡培养,定时测定细菌生长过程中石油类的残存量,以石油类去除率(%)来表示菌株对原油的降解能力。每一处理做三次重复。然后把降解能力好的菌株培养24h的种液按污泥量的2%加入经化学脱油后的污泥（含油9000mg/kg）中进行露天自然堆肥处理，分别在7d，14d，30d，60d，90d测定污泥的含油量（干重法）来确定污泥的处理时间。
2.结果与讨论
2.1含油污泥分析结果
各污泥样品性质分析结果见表1。由于郝现联合站近10年来第一次大罐清泥工作，因此，取回的泥样密实度高、含水量较低，通过掺水初步考察了污泥的成分构成，污泥中主要成分为粘土胶体、腐殖质等有机物，约占50%，腐蚀及结垢产物约占20%。通过对滨一站污泥进行分析，污泥中主要成分为碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化钙和少量有机物等。
表1 污泥性质分析结果
Table 1 Analysis results of oil-contaminated sludge
2.2 原油降解菌的筛选与鉴定
从长期受原油污染的土壤中富集分离到200多株能在含低浓度原油的培养基中生长良好的微生物,经筛选获得5株可以以原油为唯一生长氮源和碳源且能高效降解原油的菌株,编号为别ZD12～16，分别鉴定为假单胞杆菌和芽孢杆菌。
2.35株细菌的适宜生长条件
2.3.1温度对细菌生长的影响
将5株细菌分别接种到含有5%原油的液体生长培养基中,分别于25℃，27℃，28℃，30℃，35℃振荡培养48h,测定OD650值。从图1可以看出,5株菌在28℃下生长情况最好。
2.3.2培养基初始pH对细菌生长的影响
5株细菌在含5%原油的不同初始pH值分别为6.5，6.8，7.0，7.5，8.0的生长培养基中28℃振荡培养48h,测定OD650,结果表明,5株细菌的最适pH均为6.8～7.5(图5-2)。
图1温度对5株细菌生长的影响
Figure 5-1 Effect of temperature on growth of 5 bacteria
▲ ZD12；× ZD13；△ ZD14；□ ZD15；○ ZD16
图2培养基pH对5株细菌生长的影响
Figure 2 Effect of medium pH on growth of 5 bacteria
■ZD12；△ ZD13；× ZD14；○ ZD15；★ ZD16
2.4微生物破乳、降解能力的测定
2.4.1微生物破乳能力的测定
经过对污泥的厌氧－好氧和好氧处理后对污泥的含油量的对照测定，处理实验对照表2表明，处理时间越长破乳脱油效果越好，经过厌氧处理后再好氧处理比直接曝气好氧处理效果好。
表2处理实验污泥含油量测定数据对照表
Table 2 Results of deoil experiment of oil-contaminated sludge
注：a代表处理污泥经过24h厌氧处理后再曝气处理结果，b代表直接进行曝气处理结果
2.4.2 微生物降解能力的测定
从表6-3中可看出，在含低浓度 (2000mg/L)原油培养液中，5株菌混合使用能在36h就彻底分解原油组分。随着浓度升高,彻底分解的时间也延长。当原油浓度为5000mg/L时，混合菌在48h才可完全分解它。原油濃度为10000mg/L时，混合菌在72h的降解率可达90%以上。原油浓度达到15000～20000mg/L时，混合菌对原油的降解率在72h时可达60%～70%。说明高浓度含油对混合菌生长有毒害作用。
表3细菌对含油污泥的降解能力
Table 3Degradation performance of bacteria on oil-contaminated sludge
2.4.3堆肥处理测定降解效果
利用混合发酵液混合加入含油污泥中处理，每2d撒一次水，使污泥含水保持在40～55%之间，表4中的实验数据表明利用微生物堆肥方法效果比较明显，且随着时间的延长，油去除率越高，当处理时间为60d时处理接近达到排放标准，这表明采用微生物处理油泥是可行的、有效的。
表4堆肥处理结果
Table 4Results of composting treatment
3.结论
3.1经过对现河采油厂郝现联合站罐底污泥和滨一站的含油污泥进行了微生物处理技术研究微生物破乳脱油，可以使含油23000mg/kg的含油污泥在4小时内脱油到10100mg/kg，脱油率到55.8%。
3.2微生物降解实验中，处理效果比较明显，且随着时间的延长，油去除率越高，当处理时间为60天时处理接近达到排放标准。■
【参考文献】
［１］王毓仁,陈家伟,孙晓兰.国外炼油厂含油污泥处理技术［J］.炼油技术,1999，29(9):51-56.
［２］黄秀梨.微生物学实验指导［M］.北京:高等教育出版社;德国:施普林格出版社,1999.6-9.
［３］J.G霍尔特.简明第八版伯杰细菌鉴定手册［M］.济南:山东大学出版社,1988.
［４］李再资.生物化学工程基础［M］.北京:化学工业出版社,1999.28-29.
［５］黎钢.高密度阳离子聚电解质对油污泥的混凝性能.环境科学,1999,20(3):52
［６］Paultetal. Hydrocarbon contaminated soil sand ground water,Lewis Publishers.INC,1991:187-53
［７］金一中.含油污泥处理技术进展.环境污染与防治,1998,20(4):30-33.
【关键词】微生物破乳;含油污泥;微生物降解;脱油
0.前言
目前我国油田开采均采用早期注水保持地层压力的方法。随着油田的深度开采,采出原油中的含泥水量越来越高[1]。有统计资料报道，油田外排含油污泥总量每年达30万吨，含油污泥主要来自接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥、作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥［2］。污泥含油量在10%-30%之间，按平均含油20%计，每年约有4万吨原油沉积在油泥中，且含油污泥体积庞大，如果不处理将会随雨水的流动污染土壤，含油废弃物的处理是石油工业环境保护的一大难题。近年来,含油污泥的处理倍受关注,国外普遍采用[3～5]填埋、分散施耕、集中干燥焚烧、微生物处理、化学固化处理、化学氧化降解、化学溶剂清洗、混凝法固液分离等方法,但都存在着成本高,易造成二次污染。含油污泥既是油田生产过程中产生的废弃物，同时也是一种资源。如果能找出一种经济实用的方法对含油污泥进行无害化处理和残油回收，不仅会产生一定的经济效益，而且会减轻污染，产生巨大的环境效益和社会效益。由于生物处理法具有节约能源、投资少、运行费用低等优点,目前受到国内外环保产业界人士普遍关注和重视。
本研究主要是利用微生物分离含油污泥的油、泥（微生物破乳）和降解污泥中的污染物。经过了微生物应用菌株的分离、筛选和诱导培养，得到具有油泥分离和污染物降解性能的菌株，利用已选育的微生物菌株对含油污泥经厌氧处理后再利用好氧处理方式进行脱油实验，对分离的原油进行回收。经微生物脱油和生物降解处理，使污泥达到排放标准，不再污染人类赖以生存的环境。
1.材料和方法
1.1 污泥分析
对含油污泥进行含油、含水（重量法）、色度、微生物、钙镁化合物分析。
1.1.1含油污泥含水率的测定
称取一定量的含油污泥，于70℃干燥箱中烘干2小时，余样称重。
含水率=（原始油泥湿重-干燥后样品重）/原始油泥湿重×100%
1.1.2含油率的测定
取适量待测油泥样置于三角瓶中，加入15ml0.01mol/LCaCL2，15ml石油醚，混匀，振荡1-2分钟，静置1小时，将样液移入离心管离心（2000转/分）20分钟，液层倾入分液漏斗，用石油醚萃取三次，用水洗2-3次，过滤，醚层入恒重干烧杯，于60℃水浴锅上水浴加热直至石油醚挥发完毕，擦去外壁水汽，放置于70℃干燥箱中烘干4小时，去除水分，干燥后样品称重，计算样品干重含油率和含油量。
样品干重含油率=W3/（W2-W2×A%）×100%
样品干重含油量（mg/kg）=W3/（W2-W2×A%）×106
其中W3—干燥后样品重,W2—原始油泥湿重，A%—原始油泥含水率
1.2 菌种及培养
1.2.1油泥破乳菌、石油类降解菌菌种来源从长期被石油污染的土壤中分离筛选获得。
1.2.2 培养基: (1)富集培养基(g/L)。蛋白胨,1.0g；葡萄糖,5.0g；K2HPO4,1.0g；KH2PO4,1.0g；NaCl,5.0g；原油，10g；pH7.0～7.2。(2) 筛选和生长培养基(g/L)。K2HPO4,0.5g； KH2PO4,0.5g；MgSO4·7H2O,0.2g；CaCl2,0.1g；NaCl,0.2g； MnSO4·H2O,痕量；10%FeCl2溶液1滴； NH4NO3,1.0g；原油, 5g, 10g, 20g, 50g, 100g, pH7.0～7.2。 (3) 细菌适应温度、酸碱度生长量测定。分别在25℃，27℃，28℃，30℃，35℃下和pH為6.5，6.8，7.0，7.5，8.0的情况下在500mL三角瓶中于165r/min的摇床中培养。在752C型紫外可见分光光度计在650nm下测定培养液的OD650值,用以表示细菌生长的相对量，来确定菌种的最佳生长温度和pH值。每一组做三次重复。
1.3微生物破乳、降解能力的测定
1.3.1微生物破乳能力的测定
利用郝现联合站罐底掺水污泥经化学脱油后含油230000mg/kg、含水95%的污泥将所选菌混合培养24h的种液分别按处理污泥总量的1%，5%，7%，10%，15%，20%，接入污泥中搅匀密封24h再进行曝气处理和加入种液后直接曝气处理，分别在处理1h，2h，4h，8h，16h，24h,48h时把上层石油去掉，取泥样对比测定污泥的含油量，以污泥含油量的高低来确定所选菌种的破乳能力。每一处理做三次重复。
1.3.2 微生物降解能力的测定
原油降解能力的测定将所试菌培养24h的种液分别接入含200mg/L,500mg/L, 1000mg/L,1500mg/L和2000mg/L石油类的培养基中,28℃下振荡培养,定时测定细菌生长过程中石油类的残存量,以石油类去除率(%)来表示菌株对原油的降解能力。每一处理做三次重复。然后把降解能力好的菌株培养24h的种液按污泥量的2%加入经化学脱油后的污泥（含油9000mg/kg）中进行露天自然堆肥处理，分别在7d，14d，30d，60d，90d测定污泥的含油量（干重法）来确定污泥的处理时间。
2.结果与讨论
2.1含油污泥分析结果
各污泥样品性质分析结果见表1。由于郝现联合站近10年来第一次大罐清泥工作，因此，取回的泥样密实度高、含水量较低，通过掺水初步考察了污泥的成分构成，污泥中主要成分为粘土胶体、腐殖质等有机物，约占50%，腐蚀及结垢产物约占20%。通过对滨一站污泥进行分析，污泥中主要成分为碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化钙和少量有机物等。
表1 污泥性质分析结果
Table 1 Analysis results of oil-contaminated sludge
2.2 原油降解菌的筛选与鉴定
从长期受原油污染的土壤中富集分离到200多株能在含低浓度原油的培养基中生长良好的微生物,经筛选获得5株可以以原油为唯一生长氮源和碳源且能高效降解原油的菌株,编号为别ZD12～16，分别鉴定为假单胞杆菌和芽孢杆菌。
2.35株细菌的适宜生长条件
2.3.1温度对细菌生长的影响
将5株细菌分别接种到含有5%原油的液体生长培养基中,分别于25℃，27℃，28℃，30℃，35℃振荡培养48h,测定OD650值。从图1可以看出,5株菌在28℃下生长情况最好。
2.3.2培养基初始pH对细菌生长的影响
5株细菌在含5%原油的不同初始pH值分别为6.5，6.8，7.0，7.5，8.0的生长培养基中28℃振荡培养48h,测定OD650,结果表明,5株细菌的最适pH均为6.8～7.5(图5-2)。
图1温度对5株细菌生长的影响
Figure 5-1 Effect of temperature on growth of 5 bacteria
▲ ZD12；× ZD13；△ ZD14；□ ZD15；○ ZD16
图2培养基pH对5株细菌生长的影响
Figure 2 Effect of medium pH on growth of 5 bacteria
■ZD12；△ ZD13；× ZD14；○ ZD15；★ ZD16
2.4微生物破乳、降解能力的测定
2.4.1微生物破乳能力的测定
经过对污泥的厌氧－好氧和好氧处理后对污泥的含油量的对照测定，处理实验对照表2表明，处理时间越长破乳脱油效果越好，经过厌氧处理后再好氧处理比直接曝气好氧处理效果好。
表2处理实验污泥含油量测定数据对照表
Table 2 Results of deoil experiment of oil-contaminated sludge
注：a代表处理污泥经过24h厌氧处理后再曝气处理结果，b代表直接进行曝气处理结果
2.4.2 微生物降解能力的测定
从表6-3中可看出，在含低浓度 (2000mg/L)原油培养液中，5株菌混合使用能在36h就彻底分解原油组分。随着浓度升高,彻底分解的时间也延长。当原油浓度为5000mg/L时，混合菌在48h才可完全分解它。原油濃度为10000mg/L时，混合菌在72h的降解率可达90%以上。原油浓度达到15000～20000mg/L时，混合菌对原油的降解率在72h时可达60%～70%。说明高浓度含油对混合菌生长有毒害作用。
表3细菌对含油污泥的降解能力
Table 3Degradation performance of bacteria on oil-contaminated sludge
2.4.3堆肥处理测定降解效果
利用混合发酵液混合加入含油污泥中处理，每2d撒一次水，使污泥含水保持在40～55%之间，表4中的实验数据表明利用微生物堆肥方法效果比较明显，且随着时间的延长，油去除率越高，当处理时间为60d时处理接近达到排放标准，这表明采用微生物处理油泥是可行的、有效的。
表4堆肥处理结果
Table 4Results of composting treatment
3.结论
3.1经过对现河采油厂郝现联合站罐底污泥和滨一站的含油污泥进行了微生物处理技术研究微生物破乳脱油，可以使含油23000mg/kg的含油污泥在4小时内脱油到10100mg/kg，脱油率到55.8%。
3.2微生物降解实验中，处理效果比较明显，且随着时间的延长，油去除率越高，当处理时间为60天时处理接近达到排放标准。■
【参考文献】
［１］王毓仁,陈家伟,孙晓兰.国外炼油厂含油污泥处理技术［J］.炼油技术,1999，29(9):51-56.
［２］黄秀梨.微生物学实验指导［M］.北京:高等教育出版社;德国:施普林格出版社,1999.6-9.
［３］J.G霍尔特.简明第八版伯杰细菌鉴定手册［M］.济南:山东大学出版社,1988.
［４］李再资.生物化学工程基础［M］.北京:化学工业出版社,1999.28-29.
［５］黎钢.高密度阳离子聚电解质对油污泥的混凝性能.环境科学,1999,20(3):52
［６］Paultetal. Hydrocarbon contaminated soil sand ground water,Lewis Publishers.INC,1991:187-53
［７］金一中.含油污泥处理技术进展.环境污染与防治,1998,20(4):30-33.