土壤石油油污染是石油生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境污染之一,也是石油生產(chǎn)企業(yè)急需解決的重要環(huán)境問題。傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理方法常常需要建設(shè)固定的處理設(shè)施,投加化學(xué)藥劑,在處理運行過程中還需要溫度、壓力、電力供應(yīng)等條件,處理成本高,同時還會產(chǎn)生造成二次污染。生物修復(fù)技術(shù)是一種利用微生物的降解作用來實現(xiàn)恢復(fù)石油污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù),其處理成本約為傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法的1/3～1/5。該技術(shù)由于其具有處理成本低、沒有二次污染、處理條件溫和等良好的技術(shù)特點,受到廣泛重視并得到飛速發(fā)展,已經(jīng)成為目前國內(nèi)外環(huán)境治理技術(shù)的研究熱點,有望成為十分有前景的環(huán)境污染治理的替代技術(shù)。國內(nèi)外有很多文獻報道,但大量的研究成果目前僅處于室內(nèi)研究和現(xiàn)場小試階段,生物修復(fù)的技術(shù)效果還不穩(wěn)定,對高含油量的污染土壤的生物修復(fù)效果還不理想。 本論文根據(jù)大慶油田的生產(chǎn)實際,在對降解石油微生物進行分析研究的基礎(chǔ)上,通過篩選確定降解石油的微生物菌株,同時緊密圍繞如何提高原位生物修復(fù)的速度和效果這條主線,研制出了由四種具有不同功能的物質(zhì)形成的一種適宜于石油污染原位生物修復(fù)的生物制劑,并確定了其使用方法及配比,形成了一套適宜于土壤石油污染修復(fù)的原位生物修復(fù)技術(shù)。與目前國際上已經(jīng)形成商品化的美國專利產(chǎn)品OILGATOR生物降解素產(chǎn)品的對比結(jié)果表明,其效果已經(jīng)達(dá)到或超過了其各項技術(shù)指標(biāo)。同時該項技術(shù)成果已經(jīng)通過了黑龍江省科技廳組織的技術(shù)鑒定,專家組評定認(rèn)為,該技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進水平。為大慶油田乃至其他油田土壤石油污染的生物修復(fù)處理提供了一種經(jīng)濟可行的處理技術(shù)。 全文研究主要分三個部分,分別簡述如下: 一、石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的評價方法 提出了準(zhǔn)確測試土壤中含油量的分析方法。針對重量法測試土壤含油量存在的石油不能完全富集在溶劑中的問題,通過研究發(fā)現(xiàn)實測值與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在明顯的線性關(guān)系,其線性相關(guān)系數(shù)為0.9993,因此,提出了采用校正系數(shù)法對該測試方法進行修正,其校正系數(shù)為1.1625,得出的關(guān)系式為C實際=1.1625×C實測。修正后的測試方法的準(zhǔn)確度由原來的88%提高到現(xiàn)在的大于94%。測試結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.43%,說明該方法的重現(xiàn)性較好。 提出了以平板菌落計數(shù)法為微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程中生物量觀察與監(jiān)測的方法以及利用現(xiàn)代的分子生物學(xué)手段進行微生物觀察的方法,并確定了微生物篩選、鑒定及群落動態(tài)過程分析的基本步驟和操作過程。 二、降解石油微生物的鑒別分析與原位生物修復(fù)劑的研制 采用污染場地的土壤,通過分離鑒別得到細(xì)菌菌株42株,真菌菌株8株,放線菌10株。根據(jù)菌落特征、菌株形態(tài)、孢子形態(tài)及生理生化特征對分離到的菌株進行鑒定,發(fā)現(xiàn)在石油污染土壤中存在的主要優(yōu)勢細(xì)菌包括微球菌屬、節(jié)細(xì)菌屬、芽孢桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、醋酸細(xì)菌屬和黃桿菌屬;優(yōu)勢真菌主要有黑曲霉、雜色曲霉、產(chǎn)黃青霉、�，F(xiàn)青霉、綠色木霉、粉紅頭孢霉、出芽短梗霉和鐮刀菌屬;放線菌主要為鏈霉菌屬,在降解石油活性微生物菌株中,真菌菌株的降解活性高于細(xì)菌和放線菌的降解活性,說明在石油污染土壤的生物修復(fù)中真菌起著主要的降解作用。在此基礎(chǔ)上,篩選出了在含石油培養(yǎng)基上長勢良好的8株真菌、3株細(xì)菌和2株放線菌。在確定優(yōu)勢菌株的基礎(chǔ)上,以麥麩為載體,研制出了干粉末狀微生物菌劑,并與生物營養(yǎng)素、生物表面活性劑和生物土壤活化劑共同構(gòu)成了一種新的生物修復(fù)技術(shù)產(chǎn)品—ZL-1型生物修復(fù)制劑。同時還確定了該產(chǎn)品中四種物質(zhì)的使用配比和使用方法。 三、原位生物修復(fù)劑的生物修復(fù)實驗研究 1.原位生物修復(fù)劑室內(nèi)實驗研究以實際生產(chǎn)應(yīng)用為目的,進行了礦化度、pH值、硫化物含量等因素的試驗研究,研究發(fā)現(xiàn): (1)采用大慶油田目前存在的三種水體:聚驅(qū)含油污水、水驅(qū)含油污水以及自來水作為處理過程中的用水,對生物降解過程不會產(chǎn)生影響。 (2)礦化度對微生物的降解有影響,隨著水體中礦化度的升高,微生物降解石油的速度變緩,但這種影響造成的差別并不大。 (3)在偏酸性條件下,微生物降解石油的速率較高,在堿性條件下,微生物降解石油的速率較低,但總體的差別不大。 (4)與基本上不含硫化物的含油污水作為稀釋水的實驗結(jié)果相比較,硫化物的存在會改善微生物降解石油的處理效果。 采用從美國引進的生物修復(fù)劑(OILGATOR)與研制的生物修復(fù)劑(ZL-1)進行了室內(nèi)評價試驗,新研制的生物修復(fù)技術(shù)的效果如下: ①對于引進的生物修復(fù)產(chǎn)品OILGATOR:污染土壤含油率為5%時,在室內(nèi)溫度的條件下(通常3月～5月,室內(nèi)溫度18～20℃,6月～9月室內(nèi)溫度20～25℃),通過3～6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3%,達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn);污染土壤含油率為15%時,在同樣的室內(nèi)溫度條件下,通過近6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至2%以下。微生物的初始降解速度較快,當(dāng)含油量達(dá)到一定值(5%含油率達(dá)到1%左右,15%含油率達(dá)到3%左右)后,降解速度明顯下降,含油率幾乎不發(fā)生變化。 ②對于ZL-1型生物制品:污染土壤含油率為5%時,在室內(nèi)溫度的條件下(通常3月～5月,室內(nèi)溫度18～20℃,6月～9月室內(nèi)溫度20～25℃),通過3～6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至0.3%,達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。在污染土壤含油率為15%時,在同樣的室內(nèi)溫度的條件下,通過近6個月的生物降解處理,可使土壤中的含油率下降至2%以下。微生物的初始降解速度較快,當(dāng)含油量達(dá)到一定值(對于5%含油率達(dá)到1%左右,對于15%含油率達(dá)到2%左右)時,降解速度明顯下降,含油率幾乎不發(fā)生變化。通過對比研究表明,我們研制的微生物產(chǎn)品的處理效果已經(jīng)達(dá)到了進口產(chǎn)品的處理效果。 2.原位生物修復(fù)劑的現(xiàn)場試驗研究 在大慶地區(qū)的氣候環(huán)境條件下,采從美國引進的生物修復(fù)產(chǎn)品與研制的生物修復(fù)產(chǎn)品分別對油田目前存在的三種不同類型固體含油廢棄物的原位修復(fù)進行現(xiàn)場試驗,以處理后固體廢棄物中的含油量為處理效果的衡量指標(biāo)來評價這兩種微生物制劑的處理效果,試驗發(fā)現(xiàn): (1)對于污染井場的生物修復(fù)處理:單獨使用OILGATOR污油降解素,在土壤初始含油率為13.628%時,經(jīng)過二個月的降解,土壤的含油率可降到2.103%;在經(jīng)過一年的時間最終土壤含油率可降到1.057%;單獨使用ZL-1型微生物產(chǎn)品,在土壤初始含油率為8.231%時,經(jīng)過二個月的降解,土壤的含油率可降為1.654%;一年后最終土壤含油率可降到0.298%;當(dāng)OILGATOR產(chǎn)品和ZL-1型微生物產(chǎn)品聯(lián)合使用時,在土壤初始含油率為9.132%時,經(jīng)過二個月的降解,土壤的含油率下降到0.845%,一年后最終土壤含油率可降到0.286%。 (2)對于聯(lián)合站清出的含油污泥的生物修復(fù):使用OILGATOR污油降解素,在土壤初始含油率為13.54%時,經(jīng)過6個多月(溫度在10℃以上)的生物降解,土壤中的含油量可以達(dá)到1%左右。使用ZL-1型微生物產(chǎn)品,在土壤初始含油率為6.10%時,經(jīng)過相同時間的生物降解,土壤的含油率可降為0.185%,達(dá)到國標(biāo)要求的指標(biāo)。 (3)對于落地石油回收處理點的含油污泥的生物修復(fù):由于其含油量較高,且主要為重組分物質(zhì),因此處理效果較差。通過近3個月的試驗,OILGATOR使含油量為40%的含油污泥的含油量降到了6%以下,ZL-1型生物制品使含油量為10%的含油污泥的含油量降到了2%左右。由此可以得出研制出的ZL-1型微生物產(chǎn)品用于石油污染土壤以及污泥的生物修復(fù)處理是可行的,其效果已經(jīng)達(dá)到了國外進口的污油降解素OILGATOR產(chǎn)品的技術(shù)水平。 四、本論文的創(chuàng)新點 (1)首次將在鹽堿地土質(zhì)改良技術(shù)中引用良好的土壤改良劑,引入了石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)中,大大地改良了污染土壤生物修復(fù)的效果。 (4)將降解原有的微生物菌種、與生物表面活性劑和土壤改良劑以及營養(yǎng)物質(zhì)有效地結(jié)合在一起,形成了一種用于石油污染土壤生物修復(fù)的微生物制劑,確定了幾種物質(zhì)的配比和使用方法。并開展了室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗,其處理效果達(dá)到了國外專利產(chǎn)品的應(yīng)用效果。 (3)采用生物修復(fù)過程中不斷補充營養(yǎng)物質(zhì)和土壤改良劑的方法,確保生物修復(fù)過程中的微生物的營養(yǎng)平衡和對微生物生長活性不斷促進作用。 (5)建立了準(zhǔn)確測試土壤中含油量的分析方法,為實施生物修復(fù)處理過程中的實時檢測評價提供了手段。
【學(xué)位單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：X741
【部分圖文】：

圖 1-2 土壤通風(fēng)修復(fù)系統(tǒng)示意圖Fig. 1-2 Schematic of soil ventilation remediation system（5）土壤堆腐法[33-35]（Composting Piles）：該方法屬于異位生物修復(fù)技術(shù)，它是與土壤耕作法相似的生物修復(fù)過程，但它加入了土壤調(diào)理劑以提供微生物生長所需能量。這個過程對于去除高濃度不穩(wěn)定固體的有機復(fù)合物是最有效的，加入的物質(zhì)理劑可以是干草、刈割草、樹葉、木屑、麥稈、鋸屑或肥料。加入土壤調(diào)理劑是為高土壤的滲透性，增加氧的傳輸量以及為快速建立一個大的微生物種群提供能源，物既消耗土壤調(diào)理劑又消耗石油產(chǎn)品。與土壤耕作法相比土壤堆腐法可以加快生物反應(yīng)速度，降低石油污染土壤生物修復(fù)處理的時間。通常的反應(yīng)時間為 1～4 個月（6）預(yù)制床法[36]（Prepared Bed）：該方法也屬于異位生物修復(fù)技術(shù)，它是在不的平臺上，鋪上石子和沙子，將受污染的土壤以 15～30cm 的厚度平鋪其上，加入物和水，必要時也可以加一些表面活性劑，定期翻動土壤以補充氧氣，滿足土壤中物生長的需要，處理過程中流出的滲濾液，回灌于該層土壤上，以便徹底清除污染物

解進入地下水中，并跟地下水一起移流并擴散，形成被污染的地下水的羽狀體；4．殘余固態(tài)有機污染物指由于吸附作用或是毛細(xì)作用而殘留在孔隙介質(zhì)中的有機污染物，它們雖然也以液的形態(tài)存在，但是不能在重力的作用下自由運動。其殘余飽和度的大小與孔隙介質(zhì)的染物有密切的關(guān)系，這部分有機污染物是地下環(huán)境系統(tǒng)中難以清除的部分。2.3 石油污染物在土壤環(huán)境中遷移途徑1．石油在土壤的遷移途徑石油類污染物在土壤環(huán)境遷移途徑見圖 2-1。

圖 4-1 微生物菌落形態(tài)及菌株形態(tài)觀察圖Fig. 4-1 Microscopic images of bacterial colony and germ stub細(xì)菌菌體
【引證文獻】

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本文編號：2840207