生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的研究进展
污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状房晓宇,卢滇楠,刘铮(清华大学化学工程系,北京 100084)摘要:人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染,威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展,介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例,分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题,如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等,讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。
关键词:污染土壤;土壤生物修复;废弃秸秆中图分类号:TQ033 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)12-6498-09Recent advancements and applications of soil bioremediation techniquesFANG Xiaoyu ,LU Diannan ,LIU Zheng(Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Soil contamination is often caused by the inappropriate treatment of industrial wastes andmunicipal sewage threatening the safety of environment, food and ecology as well as the sustainability of society. Bioremediation refers to the application of microorganisms to dissociate organic compounds, detoxifying heavy metal ions or reducing their bioavailability. The advancement of biotechnology has empowered technical innovation of bioremediation methods and their applications in the treatment ofcontaminated farmland and wasted plant site. This review starts with a brief introduction to bioremediationtechniques and their applications to three major types of soil contaminants. The applicability of these methods was discussed from the viewpoint of contaminates transformation and utilization. The technical advancement in the selection and screening of degradation microorganisms, molecular biology methods for assessing microbiological ecology as well as novel bioaugmentation principles were detailed. The applications of bioremediation techniques in the treatment of gas stations, abandoned plants and straw mulching were described. The problems in the development of soil bioremediation techniques such as the assessment of soil remediation outcome, formation of high performance degrading microbial consortia wereoutlined, as well as the prospects of soil remediation techniques.Keywords: contaminated soil; soil bioremediation; straw综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0046收稿日期:2023-01-10;修改稿日期:2023-02-20。
废钻井泥浆环保处理技术与设备
废钻井泥浆环保处理技术与设备引言随着石油工业的发展,钻井活动也日益增加。
在钻井过程中,钻井泥浆扮演着重要的角色。
然而,当钻井泥浆用完或变质后,就会产生废钻井泥浆。
废钻井泥浆中含有一定量的毒性物质和重金属,对环境造成潜在的危害。
因此,研究和开发废钻井泥浆环保处理技术与设备显得尤为重要。
废钻井泥浆的危害和处理需求废钻井泥浆中主要包含有机污染物、重金属和悬浮固体等。
这些成分多属有害物质,如果直接排放到环境中将会对水体和土壤造成严重污染。
因此,对废钻井泥浆进行合理和安全的处理非常关键。
废钻井泥浆的处理需求主要包括以下几个方面: 1. 实现废钻井泥浆的无害化和资源化利用,减少对环境的污染。
2. 提高废钻井泥浆的处理效率,降低处理成本。
3. 开发更加环保和节能的废钻井泥浆处理设备,减少能源消耗和二氧化碳排放。
废钻井泥浆环保处理技术废钻井泥浆的环保处理技术主要包括物理处理、化学处理和生物处理三种方法。
1. 物理处理物理处理是废钻井泥浆处理的常用方法之一,主要包括沉淀、过滤和离心等过程。
这些方法可以有效地去除废钻井泥浆中的悬浮固体和大部分重金属。
具体的处理过程包括: - 沉淀:通过添加沉淀剂使废钻井泥浆中的悬浮固体沉淀下来,然后通过沉淀池或离心机进行分离。
- 过滤:将废钻井泥浆通过过滤介质,如滤芯或滤布,以去除微小颗粒和一些溶解性物质。
- 离心:利用离心力将废钻井泥浆中的固体颗粒与液相分离。
2. 化学处理化学处理是废钻井泥浆处理的另一种常用方法。
通过添加化学药剂,可以使废钻井泥浆中的有机污染物和重金属得到有效去除或转化。
常见的化学处理方法包括:- 沉淀剂:通过加入适量的沉淀剂,使废钻井泥浆中的悬浮固体沉淀下来,起到固体液分离的作用。
- 络合剂:通过络合剂与废钻井泥浆中的重金属形成络合物,从而使重金属得到有效去除。
- 活性炭:利用活性炭吸附有机污染物,将其从废钻井泥浆中去除。
3. 生物处理生物处理是一种环保、低能耗的废钻井泥浆处理方法。
海洋石油污染及其微生物修复研究进展
海洋石油污染及其微生物修复研究进展一、内容概览随着全球经济的快速发展,海洋石油资源的开发利用日益增多。
然而海洋石油开发过程中产生的污染问题也日益严重,对海洋生态系统和人类健康造成了巨大威胁。
为了解决这一问题,科学家们近年来在微生物修复领域取得了显著的进展。
本文将概述海洋石油污染及其微生物修复的研究现状,重点关注微生物修复技术的发展、应用以及面临的挑战。
首先本文将介绍海洋石油污染的主要来源、类型和危害。
石油污染主要包括直接排放、泄漏事故和海上溢油等途径,其主要污染物包括有机物、重金属和其他有毒有害物质。
石油污染对海洋生态系统的影响主要表现为生物多样性减少、生产力降低和食物链受损等。
其次本文将详细介绍微生物修复技术的发展历程和原理,微生物修复技术是一种利用微生物降解石油污染物的方法,主要包括好氧菌修复、厌氧菌修复和微生物吸附等技术。
这些技术通过模拟自然界的生物降解过程,有效地去除石油污染物,同时保护海洋生态系统。
接下来本文将分析微生物修复技术在海洋石油污染治理中的应用情况。
目前微生物修复技术已经在国内外得到了广泛应用,如美国佛罗里达州的“蓝色地球”项目、中国的渤海湾污染治理工程等。
这些成功案例表明,微生物修复技术在解决海洋石油污染问题方面具有巨大的潜力。
本文将探讨微生物修复技术面临的挑战和未来发展方向,当前微生物修复技术仍存在许多问题,如修复效率低、成本高、环境适应性差等。
为了克服这些问题,科学家们需要进一步研究微生物修复机制,优化修复工艺,提高修复效率,降低成本并加强与其他污染治理技术的结合,以实现更高效的石油污染治理。
A. 海洋石油污染的背景和危害海洋石油污染是指石油开采、运输和使用过程中,由于人为因素或自然因素导致的石油泄漏到海洋中,对海洋生态环境和人类健康造成严重危害的现象。
随着全球石油消费的不断增加,海洋石油污染问题日益严重,已经成为世界各国面临的重大环境问题之一。
背景:随着全球经济的发展,石油需求不断增加,石油开采、运输和使用过程中的安全事故和泄漏事件时有发生。
石油污染土壤的生物修复技术探究
| 43大概所生产的石油约为2亿吨左右,而这2亿吨每年据统计大约有1/10的总量会进入到土壤环境中。
而这1/10总量的石油又有80%以上的,会直接留存在涂表层50厘米以上的位置,因此对于整个污染的土壤环境以及生态系统的损害是十分巨大的。
当前我国在油气田的开采上,其数量已经超过了400多个,开采的面积已经是占到我国国土总面积3%的总量,而这个数字是相当巨大的,也就是说我国大概有500万多公斤的土壤受到了石油污染,并且污染值实际上已经超过了安全的界限标准,尤其是在东北的辽河等老重污染区是非常显著的,甚至整个石油污染物在土壤中所含有的量已经严重的超标,在内蒙古的阿尔山油田中可以观测到其原油对当地影响的范围面积也是严重的超标,研究学者还表明在大庆等油田上整个周边土壤的油汀进行一个实验室的试验,发现在油井100米范围以内的土壤都存在着非常严重的土壤污染问题,土壤中的含有氯相对于标准而言已经是严重的超标,而塔里木盆地的油田在油井100米范围内的土壤中进行检测发现其土壤中含油量已经是其他地方,背景土壤中10~20倍之多,据不完全统计,由石油类等污染对我国土壤资源所造成的危害已经成为当前最为主要的污染源之一,并且随着工业社会进程不断的发展,此类有石油对土壤所造成污染的趋势在不断的累年的增加,并且每年所增加的趋势是有所增长的,严重程度也是不断加强的,很多石油接触的部分土壤,其地下的生态水环境也已经遭到了非常重要的损害,甚至已经达到了难以修复难以恢复的状态。
2 石油土壤生物修复技术的现状对于污染土壤进行修复,此技术的研究大概是在20世纪70年代的后期,已经有不少国家进行关注,而在过去大概30年的时间之内,相继有美国,日本等国家将对于土壤修复的技术纷纷提上了本国家的重要日程之中,并且也有了一系列的土壤修复的计划和动态。
在国家层面也投入了巨大的资金和技术的支持应用于修复技术的研究和相关的设备机械的开发,可以说在污染土壤进行修复方面已经投入了一定的实验基础和很多实际的工程实际应用的经验的积累,而我国相对于以上国家而言,在土壤修复技术研发和投入方面研究相对要晚一些,因此从某种程度上来看,我国在土壤污染修复技术的研究以及具体的工程实践应用经验的积累层面上和以上的美国日本等发达0 引言土壤—地球上的生命起源,不仅仅对人类有着极其重要的作用,对于生态环境也是重要的系统组成成分之一,同时也是人类生存必不可少的依赖的一种可贵的自然资源,尤其是对于我国中13亿人口之大的农业发展大国而言,土壤资源已然是变得十分的重要和珍贵,而石油作为现代世界重要的物资,是人类社会发展极其重要的能源组成,通常被人们称之为黑色黄金,石油关乎着整个国家国民经济水平的发展,尤其是近些年来国家高速的发展带动了石油产品的消耗,但是石油产品大量的使用会给土壤带来一定的污染的风险,同时也给人类的生活生产以及生物的生存都带来了很大的危害,土壤污染在全世界各地都是非常普遍的一个事情,土壤污染也是当前在世界环境治理过程中属于较大的一个环境问题,也是一个世界性难题,因此对于石油污染土壤进行修复就变得尤为的重要,而在诸多的修复技术中,通过生物修复技术已经越来越成为全世界各国学者共同关注的问题。
国外油田钻井废弃物回注处理技术进展
国外油田钻井废弃物回注处理技术进展李厚铭;李学军;张福铭;陈小华;王雪山【摘要】Drilling oil and gas wells generates large volumes of drilling wastes. Approved drilling waste management methods include; thermal treatment, biological treatment, discharge to the ocean from offshore platforms, reuse of solids for fill Dirt, road cover or other uses, offsite kndfilling, subsurface injection. Cutting injection technology , which involves grinding or processing solids into small particles, mixing them with water or some other liquid to make a slurry, and injecting the slurry into an underground formation at pressures high enough to fracture the rock. Cutting injection relies on fracturing. The size, shape, and orientation of fractures can be predicted through computer modeling. Three factors are critical when determining the cost-effectiveness of cutting injection; the volume of drilling waste, local laws and regulations, the availability of onshore disposal infrastruoture.%油气钻井过程会产生大量的钻井废弃物,常见的钻井废弃物处理办法有:热处理;生物处理;通过海上平台排海;通过填充、铺设路面或其他方法对固体进行再利用;野外填埋;地下回注.回注技术主要通过研磨或者其他方法将固体变成细小的颗粒,与水或者其他液体混合配成浆体,再在一定的岩石破裂压力下,将浆体注入到地层中.钻屑回注主要依靠压裂,裂缝的大小、形状和位置可以通过计算机模型进行预测.钻屑回注的成本效益分析主要基于三点:需处理的废弃物量、当地法规、陆上处理设施的实用性.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)028【总页数】8页(P7318-7325)【关键词】钻屑回注;钻井液;钻井废弃物;压裂【作者】李厚铭;李学军;张福铭;陈小华;王雪山【作者单位】中海油田服务股份有限公司化学研究院,北京101149;中海油田服务股份有限公司化学研究院,北京101149;中海油田服务股份有限公司化学研究院,北京101149;中海油田服务股份有限公司化学研究院,北京101149;中海油田服务股份有限公司化学研究院,北京101149【正文语种】中文【中图分类】TE357.8钻井和完井过程中,由于缺乏对钻屑的有效处理手段,大量富含有毒有害化学物质的废弃泥浆和钻屑随地排放。
生物法处理胜利油田含油污泥的工业实验[1]
处
时间Π
pH
理
d
A
40
160
230
7143 ±0108 7156 ±0108 7148 ±0108
全氮Π
(g·kg - 1)
2101 ±0135 1198 ±0131 2107 ±0131
水解氮Π
(mg·kg - 1)
8215 ±2111 8110 ±1112 10614 ±1718
环 境 工 程
88
2008 年 6 月第 26 卷第 3 期
生物法处理胜利油田含油污泥的工业实验
孙正贵
(中石化胜利石油管理局科技处 ,山东 东营 257000)
摘要 为经济有效的处理胜利油田滨一污水站产生的含油污泥 ,采用了生物处理技术 。在面积为2 400 m2 的预制床 中 ,采取了添加外源石油降解菌剂和生物刺激污泥中土著菌两种手段处理含油污泥 。对初始含油量为126 g/ kg的污 泥 ,经过230 d处理 ,测定了不同处理阶段含油污泥中石油烃总量 、不同种类微生物数量和污泥基本理化性质的变化情 况 ,结果表明 ,添加外源石油降解菌和采取适当措施刺激污泥中土著微生物均能大幅降低污泥中的石油污染物含量 、 改善污泥的理化性质 、降低其生物毒性 。 关键词 含油污泥 生物处理 外加菌剂 土著菌
在油泥的生物处理过程中 ,油泥中疏水的石油污 染物逐渐被微生物降解 ,生成含有羟基 、羰基或羧基 的中间产物及 CO2 和水等终产物 ,因而油泥的亲水性 逐渐增强 、疏水性逐渐减弱 ,表观上表现为油泥的持 水量会有所增加 。表 2 为不同处理时间油泥的基本 理化性质变化情况 。 比较表 1 和表 2 可知 ,经过40 d的生物处理后 , 各处理的持水量均比处理前有显著增加 ,说明经过一
钻井废弃泥浆无害化处理技术研究
钻井废弃泥浆无害化处理技术研究1. 引言1.1 背景介绍钻井废弃泥浆是钻井作业中产生的一种废弃物,主要包括钻井液、岩屑和钻井设备清洗液等。
随着石油勘探与开发的不断推进,钻井废弃泥浆的产生量也在不断增加。
这些废弃泥浆中含有大量有机物、重金属离子和高盐分等有害物质,对地下水和土壤造成污染,严重影响生态环境和人类健康。
当前,钻井废弃泥浆的处理主要采用焚烧、填埋或直接排放等传统方法,但这些方法存在着能源消耗大、排放二次污染等问题。
开展钻井废弃泥浆无害化处理技术研究,对于有效减少污染物排放、保护环境具有重要意义。
本研究旨在探索一种钻井废弃泥浆的无害化处理技术,通过研究废弃泥浆的特性和现有处理技术的不足之处,提出一种更加高效、环保的处理方法,为石油勘探开发行业的可持续发展提供技术支持和参考。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨钻井废弃泥浆的无害化处理技术,解决当前钻井废弃泥浆处理存在的环境污染和资源浪费问题。
通过对现有处理技术进行研究和总结,结合实验和数据分析,提出有效的处理方法,实现钻井废弃泥浆的资源化利用和环保要求。
通过技术的应用与推广,为地下水和土壤的保护提供有效的解决方案,并促进钻井行业的可持续发展。
本研究旨在为钻井废弃泥浆的无害化处理技术提供理论和技术支持,提高社会对钻井废弃泥浆处理问题的关注度,推动行业标准的提升和完善。
1.3 研究意义钻井废弃泥浆无害化处理技术的研究意义在于解决钻井行业面临的环境污染和资源浪费等问题,具体包括以下方面:钻井废弃泥浆是钻井作业过程中产生的含有钻井液、泥浆添加剂和岩屑等物质的废弃物,如果不经过有效处理就随意排放会对地下水、土壤和生态环境造成严重污染,影响人类健康和生态平衡。
当前存在的钻井废弃泥浆处理技术主要集中在填埋、焚烧等传统方法,这些方法存在着资源浪费、能源消耗大、处理成本高等问题,难以实现对废弃泥浆的有效无害化处理。
开展钻井废弃泥浆无害化处理技术研究,对于降低资源浪费、减少环境污染、提高资源利用率具有重要意义。
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展污染土壤生物修复技术指的是利用生物学原理和方法修复受到污染的土壤,通过生物活动改变有机污染物和无机污染物的化学形态和生物毒性,从而实现土壤的恢复和修复。
这种修复技术相对于传统的物理和化学修复技术来说,具有效果持久、成本低、对环境影响小等优势。
污染土壤生物修复技术的研究内容主要包括以下几个方面:1. 土壤微生物群落研究:研究土壤中的微生物种类、数量和分布情况,了解不同污染物对土壤微生物群落的影响,寻找潜在的微生物修复剂。
2. 微生物代谢途径研究:研究土壤中微生物菌株对污染物的降解途径和代谢产物,探究微生物在修复过程中的作用机制。
3. 生物修复剂的筛选和改良:通过对不同土壤样品中的微生物进行分离和鉴定,筛选出具有高效降解能力的微生物菌株,并通过基因工程技术或者改良培养条件来提高修复剂的降解效率。
4. 降解途径的生物改良:通过导入外源基因或者改变土壤环境因素,改变微生物代谢途径和降解途径,提高对目标污染物的降解效率。
5. 人工修复技术的研究:通过植物种植、土壤堆肥等人工方式修复受污染的土壤,研究植物对污染物的吸收和富集作用,以及与土壤微生物相互作用对修复效果的影响。
进展方面,污染土壤生物修复技术在过去几十年取得了显著的进展。
以下是几个重要的研究成果:1. 微生物菌株的筛选与改造:研究者通过筛选分离出了一系列具有高效降解能力的微生物菌株,如石油降解菌、重金属还原菌等。
并通过基因工程技术和重组DNA技术改造菌株,使其在降解过程中能够产生更多有效的降解酶,提高降解效率。
2. 核酸测序技术的应用:随着核酸测序技术的进步,研究者能够快速地获取土壤微生物群落的信息,对土壤微生物多样性和功能基因进行深入研究。
这种技术的应用,为修复剂的筛选和改良提供了更加准确和高效的手段。
3. 植物修复技术的研究:研究者发现一些植物对于一些有机污染物和重金属具有较强的吸收和富集能力,如铁芥、拟南芥等。
生物科技与环境保护利用生物修复技术解决土壤污染问题
生物科技与环境保护利用生物修复技术解决土壤污染问题生物科技与环境保护:利用生物修复技术解决土壤污染问题随着工业化和农业发展的快速推进,土壤污染成为全球面临的严重问题之一。
土壤污染直接影响着人类的食品安全和生态环境的健康。
在这样的背景下,生物科技的广泛应用成为解决土壤污染问题的一种重要途径。
生物修复技术作为生物科技的一种重要应用,可以有效地修复并恢复受污染的土壤。
本文将深入探讨生物科技在环境保护中的应用,重点介绍生物修复技术在解决土壤污染问题中的作用。
一. 生物科技在土壤污染治理中的重要性随着工业化和城市化的快速发展,土壤污染问题日益突出。
传统的物理化学方法在土壤污染治理中存在着诸多不足,而生物修复技术则具有独特的优势。
生物修复技术利用生物微生物、酶、植物等生物因子,通过一系列的生物化学反应将有毒有害物质降解、转化为无害物质,最终恢复土壤的功能和生态环境的健康。
这种技术具有高效、经济、环保等优势。
生物修复技术在土壤污染治理中的应用可以有效地修复各类有机污染物和重金属污染物。
例如,通过利用特定的微生物菌株,可以将废水中的苯系化合物、石油类物质等有机物降解为无害物质。
同时,通过植物修复技术,可以利用一些超富集植物将土壤中的重金属吸收、蓄积起来,从而减少对环境的危害。
二. 生物修复技术的原理与方法1. 微生物修复技术微生物修复技术是生物修复技术中的重要手段之一。
它利用微生物菌株对污染物进行生物降解、转化,从而达到修复土壤的目的。
具体来说,微生物修复技术可以通过两种途径发挥作用:一是通过添加生物微生物菌株来增加土壤中特定降解菌株的数量和活性;二是通过引入外源基因,使微生物菌株具有对污染物的降解功能。
在实际应用中,需要根据具体的土壤污染类型和程度选择合适的微生物菌株和修复方案。
2. 植物修复技术植物修复技术是一种利用植物对土壤中有毒有害物质进行富集、吸收和转化的修复方法。
植物修复技术主要通过以下几个方面发挥作用:一是通过选择适应性强、对污染物具有较高吸收能力的植物种类,将其种植在受污染的土壤中;二是通过改良土壤环境,提高植物吸收污染物的效率;三是通过植物的生理、生化代谢作用,将有毒有害物质转化为无害物质。
《2024年石油污染土壤的修复技术研究现状及展望》范文
《石油污染土壤的修复技术研究现状及展望》篇一一、引言随着工业化的快速发展,石油污染问题日益严重,尤其是石油泄漏和意外事故对土壤环境造成了巨大的破坏。
石油污染土壤的修复技术因此成为了环境保护领域的重要研究课题。
本文旨在探讨当前石油污染土壤修复技术的现状,并展望未来的发展趋势。
二、石油污染土壤的危害石油污染土壤对生态环境和人类健康造成了严重威胁。
石油中的有毒有害物质会破坏土壤结构,降低土壤肥力,影响农作物生长,同时还会对地下水造成污染,进而影响整个生态系统。
因此,石油污染土壤的修复工作显得尤为重要。
三、当前石油污染土壤修复技术研究现状1. 物理修复技术物理修复技术主要通过换土、去表土、热处理等方法去除土壤中的石油污染物。
其中,换土法是通过移除受污染的土壤,用未受污染的土壤进行置换;去表土法则是去除表层受污染的土壤,深层的土壤则通过自然降解或生物修复等方法进行处理。
热处理则是通过加热使石油污染物从土壤中分离出来。
2. 化学修复技术化学修复技术主要通过向土壤中添加化学物质,与石油污染物发生化学反应,从而降低其危害性。
常用的化学修复技术包括化学氧化法、化学还原法、溶剂浸提法等。
3. 生物修复技术生物修复技术是利用微生物、植物等生物体及其代谢活动来去除或降低土壤中石油污染物的方法。
常见的生物修复技术包括微生物修复、植物修复等。
其中,微生物修复是通过投加具有降解石油能力的微生物,加速石油的分解;植物修复则是通过种植能吸收或降解石油的植物,达到净化土壤的目的。
四、当前修复技术存在的问题及挑战虽然当前石油污染土壤的修复技术取得了一定的成果,但仍存在一些问题与挑战。
首先,物理修复技术成本较高,且可能对环境造成二次污染;化学修复技术存在化学反应可能产生有害中间产物的风险;生物修复技术受环境因素影响较大,如温度、湿度、pH值等。
此外,对于复杂多变的石油污染物,现有的修复技术往往难以达到理想的修复效果。
五、未来展望未来,石油污染土壤的修复技术将朝着更加高效、环保、可持续的方向发展。
油田含油污泥处理技术及工艺应用研究
油田含油污泥处理技术及工艺应用研究前言我国在油田环境保护方面起步较晚,含油污泥的处理没有得到足够重视,鲜有成熟的应用工艺和实例。
含油污泥种类繁多、性质复杂,相应的处理技术和设备也呈多元化趋势,目前含油污泥处理技术大致可分为调质—机械脱水工艺、化学热洗处理、化学湿法氧化处理、化学焚烧处理、生物处理法、溶剂萃取技术及对含油污泥的综合利用等。
含油污泥已被列为危险固体废弃物,随着环保法规的逐步完善和企业技术进步的要求,含油污泥的污染治理技术已日益引起人们的关注和重视。
含油污泥的处理措施众多,每种方法都有其自身的优缺点和适用范围。
仅靠单一的处理工艺很难满足环保的要求,而且从目前的发展趋势来看,将各种工艺有机组合,加强污泥的深度处理是发展的趋势。
含油污泥直接填埋或将含油污泥脱水制成泥饼等简单处理措施是我国多数油田采用的主要方法,但这种方法带来了一定程度上的经济损失和环境污染。
随着各项处理技术的日臻完善,焚烧法、筛分流化—调质离心法等处理措施将是污泥前处理的主要方向,而湿法氧化处理方法具有更广阔的发展前景。
同时鉴于含油污泥中成分复杂,应及时分级、分阶段处理,从而达到含油污泥的无害化处理和资源化应用。
以含油污泥为研究处理对象,旨在利用湿法氧化处理工艺技术实现能源的回收,完成含油污泥的资源化利用。
1.1含油污泥处理的意义和必要性含油污泥是油田开发生产过程中,在钻井、压裂、试采、作业、原油处理、含油污水处理、原油储运等方面产生的主要污染物之一,含油污泥得不到及时处理,将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响:含油污泥中的油气挥发,使生产区域内空气质量总烃浓度超标;散落和堆放的含油污泥污染地表水甚至地下水,使水中COD、BOD和石油类严重超标;含油污泥含有大量的原油,造成土壤中石油类超标,土壤板结,使区域内的植被遭到破坏,草原退化,生态环境受到影响。
在原油生产系统中,一部分污泥在脱水和污水处理系统中循环,造成脱水和污水处理工况恶化,注入水水质超标致使注入压力越来越大,不仅造成了能量的巨大损耗,还会导致井筒内套管变形,影响原油生产。
石油污染土壤的生物修复技术综述
石油污染土壤的生物修复技术综述石油是一种常见的化石燃料,广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
石油生产、储运和使用过程中不可避免地会引起石油泄漏和污染。
石油污染土壤给环境和人类健康带来了极大的危害,因此有效的修复技术显得尤为重要。
生物修复技术是一种绿色环保的修复方法,利用微生物、植物和动物等生物资源对石油污染土壤进行修复。
本文将对石油污染土壤的生物修复技术进行综述。
一、微生物修复技术微生物修复技术是利用微生物降解石油污染物,从而恢复土壤的一种修复方法。
在微生物修复技术中,常用的微生物包括细菌、真菌和藻类等。
这些微生物具有较强的降解能力,能够将石油中的有害物质分解成无害的化合物,从而降低土壤和地下水的污染程度。
微生物修复技术有以下几种常见的应用方法:1. 生物堆肥技术生物堆肥技术是将石油污染土壤与有机物质混合成堆,利用微生物的生物降解作用,加速有机物质的分解,从而降低土壤中石油含量。
生物堆肥技术不仅可以有效降解石油污染物,还能改善土壤的肥力和结构,促进土壤的生物修复过程。
生物增强技术是通过向石油污染土壤中投放活性微生物和营养物质,以增强土壤中微生物的降解能力。
通常采用的方法包括喷施、滴灌和钻孔注入等,通过增加土壤中的微生物数量和活性,促进石油污染物的降解,加快土壤的修复速度。
生物吸附技术是利用微生物或其代谢产物吸附土壤中的石油污染物,从而减少石油污染物对土壤的影响。
还可以利用植物根系吸附土壤中的石油污染物,起到净化土壤的作用。
植物修复技术是利用植物的生长和代谢过程对石油污染土壤进行修复的一种方法。
植物修复技术具有环保、经济、技术成熟等优势,可以有效修复石油污染土壤。
植物修复技术主要包括以下几种常见的应用方法:植物生理吸附技术是通过植物根系、茎叶等组织对土壤中的石油污染物进行吸附和富集,从而净化土壤。
植物生理吸附技术通常采用植物修复区、植物修复带、植物屏障等形式,将植物引入石油污染土壤中,利用植物的吸收能力将土壤中的石油污染物吸附至植物体内,减少土壤的污染程度。
生物修复技术
生物修复技术作为一项有效的环保处理技术被应用始于上世纪70 年代初。
由于其具有设备简单、操作方便、经济可靠的特点,生物修复技术在全球范围内得到了迅猛的发展并被广泛应用于石油、化工、制药、矿山等行业的污染处理,成为土壤和地下水污染处理的首选技术。
作为一种新兴的环保技术,生物修复技术具有广泛的市场发展前景。
举例来说,在美国大约有750000 个各种地下储罐,一半以上为石油或汽油灌,其中有超过300000 个存在泄漏现象,并以每年30000 左右的速度递增。
生物修复技术被证明是目前处理此类污染的最经济和有效的环保技术。
关于生物修复技术在处理含油泥沙(主要产生于油田、炼油厂和石油泄漏)的应用,国外进行了大量的研究和实践。
逐渐形成了一套较为成熟和可靠的工艺,并取得了不错的处理效果。
总的来讲,这些工艺可分为异位生物修复和原位生物修复两种。
其中异位生物修复主要包括composting(堆肥)和landfarming 工艺,而原位生物修复主要包括Bioventing (生物通风)和soil vapor extraction (土壤气抽吸)工艺。
作为一项较为复杂的环保技术,生物修复牵涉环保、生物、水文、地质等多个学科。
因此,影响生物修复处理效果的因素也很多,大致包括生物种类及活性、污染物种类及浓度、土壤条件(土质、湿度、pH 等)、营养成分、充氧状态以及温度等。
所以,一个有效的工程方案在选择合适的工艺的基础上,还必须监测和控制适当的影响因素,才能达到最佳的处理效果。
影响因素的参数确定和优化必须采用试验与实践相结合的方法来获得。
一、异位生物修复工艺1、Composting(堆肥)堆肥工艺就是将污染的土壤与一定量的填料混合后垒成土堆,土壤中的微生物在适当的条件下进行新陈代谢的同时将污染物降解并去除。
填料的作用是改善土壤结构,提高空隙率,增加充氧效果,并提供适合微生物生长的温床。
填料主要有稻草、木屑、鸡粪、牛粪、或活性污泥等。
石油污染土壤修复技术及其发展综述
石油污染土壤修复技术及其发展综述发布时间:2021-03-18T01:58:18.014Z 来源:《防护工程》2020年32期作者:尚庆录[导读] 近年来,由于对石油产品的高需求,碳氢化合物污染急剧增加。
生物修复技术由于其生态友好和经济的特性而受到关注,已逐渐用于石油污染土壤的修复。
油泥是石油开采过程中产生的主要固体废弃物,是一种不可再生资源。
中国石油大港油田第一采油厂天津 300280摘要:近年来,由于对石油产品的高需求,碳氢化合物污染急剧增加。
生物修复技术由于其生态友好和经济的特性而受到关注,已逐渐用于石油污染土壤的修复。
油泥是石油开采过程中产生的主要固体废弃物,是一种不可再生资源。
我国待处理油泥总量庞大,若不进行合理处置随意丢弃,污染物质进入土壤及地下水,会造成极大的环境污染问题。
基于此,本文对石油污染土壤修复技术研究进行了分析,仅供参考。
关键词:石油污染;土壤修复技术;发展综述随着经济的快速发展,石油作为重要的能源物资已被广泛的应用在各行各业,国民经济对石油的需求量日益增大,人们在石油开采,石油冶炼加工以及石油制品的运输和使用过程中会对周边土壤造成一定的污染,从而给生态环境及人们健康带来危害。
全世界每年平均石油产量在40亿吨左右,其中每生产1吨的石油就有约2kg的石油进入土壤和水环境当中,石油进入土壤后能改变土壤的物理化学性质,改变土壤微环境,影响土壤生态系统的平衡,改变土壤肥力。
因此当前需摸清我国石油污染土壤现状,并根据实际情况采取有效措施,开展治理工作是亟待需要解决的问题。
一、研究意义随着我国石油工业的发展,受石油污染土地的面积不断扩大,污染程度也日益严重。
当前我国石油行业每年产生的含油污泥多达80×104t。
石油的主要成分有烷烃、苯、甲苯等多种复杂芳香烃,毒性较大,而且石油粘度大、粘滞性强,会在短时间内形成小范围的高浓度污染,进入土壤后难以去除,长期还会影响土壤的通透性,减少土壤肥力,阻碍植物生长。
散文精选之油基泥浆钻井废弃物处理技术研究进展
油基泥浆钻井废弃物处理技术研究进展摘要:油基泥浆钻井废弃物是石油天然气开发过程中的重要污染源。
针对油基泥浆钻井废物的污染特征和环保要求,本文分析了脱干-生物降解、热蒸馏、热裂解、化学清洗、lret、超临界萃取等不同处理技术的发展现状,并探讨了不同处理技术的应用前景和技术局限,提出应从资源化利用角度开展油基泥浆钻井废弃物处理技术研究。
关键词:油基泥浆;钻井废弃物;处理技术中图分类号:x705文献标识码:a文章编号:2095-672x (2018)03-0091-01doi:10.16647/15-1369/x.2018.03.051abstract: oil-based mud drilling waste is an important pollution in oil and natural gas development process.according to the pollution characteristics and environmental protection requirements, the effects of desorption-biodegradation, thermal-distillation, thermal-cracking,chemical cleaning, lret and supercritical fluid extraction were analyzed, and then the application and technical limitationsof different treatment technologies were described. it is proposed that oil-based mud drilling waste treatment technologies should be developed considering the perspective of resource utilization.key words:oil-based mud;drilling waste;treatment technology在海上或陆地石油、天然气钻探开发过程中,常规水基泥浆常常不能很好地满足大斜度井、水敏感性地层、复杂地层、水平井等高难度钻井作业的要求,以油类为连续相的油基泥浆具有明显的优势。
植物-_微生物联合修复石油烃污染土壤研究进展
基金项目:四川长宁天然气开发有限公司项目(20220621 23);油气田应用化学四川省重点实验室开放基金项目(YQKF202107)。
通讯作者:谢贵林,2005年毕业于中国石油大学(华东)应用物理专业,现在四川长宁天然气开发有限责任公司从事地面建设工作。
通信地址:成都市成华区猛追湾横街99号世茂大厦,610051。
E mail:xglin@petrochina.com.cn。
DOI:10.3969/j.issn.1005 3158.2024.02.001植物微生物联合修复石油烃污染土壤研究进展谢贵林1 金文辉1 黄涛1 曹文波1 周烁名1 汪墨轩1 汪钰翠2 王兵2 任宏洋2(1.四川长宁天然气开发有限责任公司;2.西南石油大学化学化工学院)摘 要 石油烃污染引发了严重的土壤污染问题,在各种修复技术当中,植物 微生物联合修复技术以成本低、修复效果好、二次污染少等优点得到广泛重视。
文章以植物 微生物联合修复技术为中心,阐述了内生菌 植物联合修复和植物 根际微生物联合修复两种典型的联合修复技术的原理以及最新的应用进展,并总结了当前植物微生物联合修复技术研究的不足,以期为石油烃污染土壤的生物修复提供参考。
关键词 石油烃污染;土壤;植物微生物联合修复技术;内生菌;根际微生物中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1005 3158(2024)02 0001 06犃犚犲狏犻犲狑狅狀狋犺犲犘狉狅犵狉犲狊狊狅犳犘犾犪狀狋 犿犻犮狉狅犫犻狅狋犪犆狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀犻狀犚犲狆犪犻狉犻狀犵犘犲狋狉狅犾犲狌犿犎狔犱狉狅犮犪狉犫狅狀犆狅狀狋犪犿犻狀犪狋犲犱犛狅犻犾XieGuilin1 JinWenhui1 HuangTao1 CaoWenbo1 ZhouShuoming1 WangMoxuan1WangYucui2 WangBing2 RenHongyang2(1.犛犻犮犺狌犪狀犆犺犪狀犵狀犻狀犵犖犪狋狌狉犪犾犌犪狊犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犆狅.,犔狋犱.;2.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犆犺犲犿犻狊狋狉狔犪狀犱犆犺犲犿犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵,犛狅狌狋犺狑犲狊狋犘犲狋狉狅犾犲狌犿犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔)犃犅犛犜犚犃犆犜 Petroleumhydrocarboncontaminationhasledtoseveresoilpollutionissues.Amongvariousremediationtechniques,theplant microbecombinedremediationtechnologyhasgarneredwidespreadattentionduetoitsadvantagessuchaslowcost,effectiveremediation,andminimalsecondarypollution.Centeredontheplant microbecombinedremediationtechnology,thisarticleelaboratesontheprinciplesandrecentadvancementsintwotypicalcombinedremediationtechniques:endophyticbacteria plantcombinedremediationandplant rhizospheremicrobecombinedremediation.Furthermore,itsummarizesthecurrentdeficienciesinresearchonplant microbecombinedremediationtechnology,aimingtoprovideareferenceforthebioremediationofpetroleumhydrocarbon contaminatedsoil.犓犈犢犠犗犚犇犛 petroleumhydrocarbon contaminated;soil;plant microbialremediation;endophytes;rhizospheremicroorganisms0 引 言在石油开采、运输以及加工过程中引发了众多环境污染问题,其中的土壤污染问题引起了社会的广泛关注[1]。
生物修复技术在环境污染治理中的作用研究
生物修复技术在环境污染治理中的作用研究随着全球经济快速发展,环境污染成为全球各国面临的一项严峻挑战。
环境污染不仅对人类健康造成了威胁,更直接影响到生态平衡和资源可持续利用。
因此,治理环境污染已经成为世界各国政府和科研机构关注的焦点。
而在众多治理手段中,生物修复技术已经被证明是一种有效的方式,本文将介绍生物修复技术在环境污染治理中的作用,并探讨其未来发展方向。
一、生物修复技术的定义和应用生物修复技术是一种以生物物种(如细菌、真菌、植物等)的代谢为基础,利用生物合成、降解、转化等功能,通过特定工艺手段将污染物转化为无害物质或降低其毒性的技术。
其修复效果不仅可以达到逐步清除污染物的效果,还可以有效地修复和重建生态系统。
生物修复技术可以应用于多种环境污染类型的治理,包括土壤污染、水体污染、大气污染等。
其中,土壤污染是其应用最为广泛的领域之一。
生物修复技术通过选育生物物种并导入污染土地,借助多种生物合成和分解代谢通路,逐渐将土壤污染物分解、转化和吸附为无害物质,使土壤得以恢复原有的生态环境。
此外,生物修复技术在水体污染治理和风电场建设中的应用也越来越广泛。
二、生物修复技术的机理生物修复技术有多种修复机理,主要包括代谢修复、吸附修复和拟态修复。
1. 代谢修复:代谢修复是利用生物物种的代谢过程中,通过物质降解或转化将环境污染物转化为无害物质的一种修复方式。
这种方式利用微生物降解污染物,实现有机废弃物的分解和清除,具有破坏有机物-污染物系统、分解器官、破碎物质等机理。
2. 吸附修复:吸附修复是利用微生物在生长、繁殖时,通过表面吸附和吸附等作用来从环境介质中吸附和积累某些有毒污染物的一种修复方式。
这种修复方式具有大量和均质性污染物的处理能力,应用过程中可采取生物深度阻隔技术在其作用后形成稳定的阻隔体系,以达到对污染物的固定和控制的效果。
3. 拟态修复:拟态修复是利用生物物质结构和代谢活动与污染物的结构相似性,引导某些生物物种选择性吸收和分解自生物物质以来污染物的一种修复方式。
生物修复技术在土壤污染治理上的应用
生物修复技术在土壤污染治理上的应用生物修复技术是一种利用生物体来修复受污染的土壤的技术。
随着工业化和城市化的进程,土壤污染成为了当代社会面临的严重环境问题之一。
而生物修复技术以其独特的优势成为了治理土壤污染的重要手段之一。
本文将介绍生物修复技术在土壤污染治理上的应用,从技术原理、应用范围、优势和挑战等方面进行探讨。
一、生物修复技术的原理生物修复技术利用生物体(微生物、植物)对受污染土壤中的有害物质进行降解、转化或吸附,从而恢复土壤的生态功能和环境质量。
生物修复技术包括生物降解、植物修复和微生物修复等多种方式。
1. 生物降解:通过注入特定的细菌、真菌或其他微生物来分解土壤中的有害化学物质,将其转化为无害或较为安全的物质。
这种方法通常适用于有机物污染的土壤,如石油、石油化工、染料厂和农药等。
2. 植物修复:植物修复是利用植物的吸收、转运和富集能力来修复受污染土壤。
植物通过根系吸收土壤中的污染物,将其转运至植物体内并储存在各部位,从而减少土壤中有害物质的含量。
3. 微生物修复:微生物修复利用土壤中已有的或者通过添加外源微生物来修复受污染土壤。
这些微生物可以分解有害物质,促进土壤营养循环,提高土壤的肥力和抗逆性。
通过上述方式,生物修复技术可以有效消除土壤中的污染物,恢复土壤的功能和生态平衡。
生物修复技术在土壤污染治理上应用广泛,主要包括以下几个方面:1. 工业废弃土壤的治理:工业生产中产生的废弃土壤中含有大量的重金属、有机污染物等有害物质,对周围土壤和地下水造成严重污染。
生物修复技术可以针对不同类型的有害物质进行修复,如重金属、石油类、有机氯化合物等。
2. 矿区土壤修复:矿区土壤污染是矿山开采和冶炼活动所致,主要污染物包括重金属和化学药品。
生物修复技术可以利用适生植物和微生物来修复矿区土壤,减少土壤的重金属含量,恢复土壤的生态功能。
3. 农田土壤修复:农田土壤中常常受到农药、化肥、重金属等污染物的影响,影响了土壤的肥力和农作物的生长。
生态环境保护中的生物修复技术研究
生态环境保护中的生物修复技术研究1.引言生态环境保护是当前全球所面临的重要课题之一。
随着人类经济的快速发展和工业化进程的加速,环境问题日益严重,对人类生存和发展产生了巨大的威胁。
为了解决这一问题,人们开始探索各种环境修复技术,其中生物修复技术因其低成本、高效、环保等特点而备受关注。
本文将重点论述生态环境保护中的生物修复技术研究及其应用。
2.生物修复技术概述生物修复技术是利用生物体的生命活动和代谢功能来修复受损环境的一种手段。
它通过合理利用植物、微生物等生物资源,帮助恢复生态系统的结构和功能,达到环境修复的目的。
生物修复技术包括植物修复、微生物修复、生物降解和生物浸染等,其中最常见的是植物修复和微生物修复。
3.植物修复技术研究植物修复是一种利用植物的各种生理和生物化学过程来修复受损环境的技术。
植物修复技术具有多样性和可持续性的特点,能够有效改善土壤、水质和空气等环境质量,减少土壤侵蚀和土壤污染。
例如,植物可以吸收土壤中的重金属和有机物质,减少污染物的迁移扩散。
另外,植物的根系和微生物共生体系能够促进土壤结构的改善,增加土壤的肥力,提高植物生长的适应性和抗性。
目前,植物修复技术的研究主要集中在选择适合的修复植物和优化修复措施。
根据受损环境的不同,选择具有抗逆性和较强生长适应性的植物进行修复。
同时,通过合理调控土壤养分和水分的供应,提高修复植物的生长效果。
此外,还需要进一步研究植物修复过程中的生态机制,探索植物与土壤、微生物之间的相互作用,以提高植物修复的效果。
4.微生物修复技术研究微生物修复技术是利用微生物代谢活动和降解作用来修复受污染环境的一种技术。
微生物修复技术具有高效、环保和经济的优势,适用于各种不同类型的环境污染问题。
例如,利用微生物可以降解土壤和水体中的有机物、重金属和化学物质等。
在微生物修复技术研究方面,目前主要集中在筛选和改良降解菌株、优化修复条件以及研究微生物环境互作机制等方面。
通过对环境中不同微生物群落的分析,筛选出具有降解污染物能力的菌株,并对其生长条件进行优化。
污泥生物处理技术详解
生物处理法也有其不足之处, 一方面处理周期相对较长, 有些 技术受自然条件的限制较大; 另一方面, 从资源角度讲, 并没有 将含油污泥中的石油资源有效利用。
2.原理
利用微生物捕食 污泥中的细菌来 降低剩余污泥产
率
微生物利用石油 烃类作为碳源进 行同化降解, 使其
最终完全矿化
3.应用
要点: 能保持微生物代谢过程中释放的热值,有利于石
油烃类的降解
所采用的松散材料能增加持水性, 可有效地加快含油 废弃物中烃类物质生物降解速度
李宝等计算出堆肥中油降解的半衰期为 106d, 而土壤中油的 自然降解半衰期一般为1000d以上, 堆肥油泥的半衰期比自然 降解的半衰期缩短了近10倍。
含有重金属
1.3 传统污泥处理方式主要有焚烧,填埋,土地利用等,但是 这些方法都有各自的弊端。
生物法是实现污泥减量化的一种比较清洁,高效的处理方法, 已被国内外学者广泛关注。
2.1 石油的大量开采,运输、炼制及含油污水处理过程中 会产生大量的含油固体废物---含油污泥。
2.2 含油污泥的成分非常复杂, 主要是石油烃、沉积物、 重金属和水的复杂混合物, 对周围环境和人类健康产生危 害, 且处理难度大。
生 物 法 能够处理含油污泥的新菌种的开发与驯化较难,且大 多数还处于实验室阶段,处理周期较长,占地面积较大,操作条 件较苛刻, 对含油率较高的污泥处理效果不是很好,因而在我国 还没有落实到实践阶段,今后的重点研究方向因是生物与非生物 有机结合,开发出高效、简便、无污染的处理技术。
生物法污泥减量技术
直接投加微型动物
两段式污泥减量工艺
蚯蚓生物滤池
3.1直接投加微型动物
定义?
指向活性污泥系统的曝气池中直接接种微型生物,或在系 统中添加载体后再接种微型动物。
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第一作者:刘宪斌,男,1964年生,博士,教授,主要从事环境生态调查与修复工作。
*天津市蓬莱19-3油田溢油事故补偿款项目(No.19-3BC2014-05)。
生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的研究进展*刘宪斌 刘 青(天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457) 摘要 废弃钻井泥浆和含油污泥是石油工业产生最多的含油固体废弃物。
它们是一种含有多种复杂成分的悬浊液,包括石油烃(PHCs)、水、重金属、化学处理剂和固体泥沙颗粒。
由于其具有环境危害性,且产量逐渐增加,对其有效地处理和处置引起世界各国的广泛关注。
综述了废弃钻井泥浆和含油污泥的性质、对环境的影响和生物修复方法,并介绍了生物修复PHCs的影响因素,同时初步探讨了两者中除PHCs之外其他污染物的处理方法。
目前的生物修复方法都有不同的优势和局限性,未来应该进一步关注对现有处理技术的改进和不同技术的结合,使废弃钻井泥浆和含油污泥的处理既能达到无害化、资源化,又能节省处理成本。
关键词 废弃钻井泥浆 含油污泥 生物修复 石油烃 重金属 DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2015.06.016Research on the bioremediation of waste drilling mud and oily sludge LIU Xianbin,LIU Qing.(Tianjin Key Labora-tory of Marine Resources and Chemistry,College of Marine Science and Engineering,Tianjin University of Sci-ence &Technology,Tianjin 300457)Abstract: Waste drilling mud and oily sludge are the major solid wastes produced by petroleum industry.Theyare complex suspensions of various petroleum hydrocarbons(PHCs),water,heavy metals,chemicals and solid parti-cles.Because of its environmental hazards and increased production,the effective disposal and treatment of oily sludgehave been concerned all over the world.In this review,characteristics,environment impact of waste drilling mud andoily sludge,technologies of biodegradation and their main influence factors were described.A preliminary discussionon removal of other pollutants in oily sludge besides PHCs was also presented.The state-of-art biodegradation meth-ods have both merits and limitations.Future studies should pay attention to improving treatment technology and com-bining different technologies,making waste drilling mud and oily sludge harmless and recycled,cost-effectively.Keywords: waste drilling mud;oily sludge;biodegradation;petroleum hydrocarbon;heavy metal 含油泥浆主要产生于原油开采、运输、贮存和炼制过程[1],主要包括废弃钻井泥浆和含油污泥。
近年来,特别是在原油开采和炼制中排出的含油固体废弃物,由于其污染物多且成分复杂,处理和处置受到广泛关注。
废弃钻井泥浆和含油污泥中含有大量的石油烃(PHCs)和其他污染物质,其不正当的处理以及不完全的处置会对环境以及人类健康造成严重的威胁,包括中国在内的许多国家将其列为危险废弃物[2-3],[4]865-871。
因此,对两者的有效处理和处置就变得非常必要。
目前,对含油固体废弃物的处理处置方法主要包括焚烧法、固化/稳定化、氧化法以及生物法等[5]472-483。
焚烧法、固化/稳定化和氧化法可以使其中的有害成分减少,从而对环境和人类健康的影响降低。
但是,这3种技术在处理处置效果和成本之间很难达到平衡,而生物法具有节约能源、运行费用低、作用持久等特点,具有广阔的应用前景。
本研究介绍了废弃钻井泥浆和含油污泥的性质和对环境的危害,总结了生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的应用进展,并在讨论优势及限制因素的基础上,对生物法修复油田废弃含油固体废弃物未来的发展提出了一些建议。
1 废弃钻井泥浆和含油污泥的性质和对环境的危害 废弃钻井泥浆是一种由膨润土、盐水黏土、海泡石、重晶石粉及多种化学处理剂组成的多相稳态胶体悬浮体系,含水率一般在35%~90%,一般呈强碱性[6]。
其中,危害环境的主要成分是PHCs、化学处理剂和重金属[7]。
而含油污泥中除了含有PHCs外,还包括污水处理过程中加入的大量凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂[8]。
PHCs及其他有机物质是废弃钻井泥浆和含油污泥中最主要的污染物质,这两种污染物包括脂肪族化合物、芳香烃、·38·刘宪斌等 生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的研究进展氮硫氧(NSO)形成的化合物和沥青质[9]。
脂肪族化合物和芳香烃占含油固体废弃物中PHCs的75%(质量分数)以上[10],且它们中最常见的化合物包括烷烃、环烷烃、苯、甲苯、酚类、多环芳烃(PAHs)以及甲基化的重芳烃(如甲基化的菲、蒽、屈和芘)等[11]。
废弃钻井泥浆和含油污泥不仅含油量高,而且重金属污染也需要引起关注。
KARAMALIDIS等[12]发现,希腊某炼油厂含油污泥中Cu、Cr、Pb、Ni、Zn的质量浓度分别为719、222、119、192、1 000mg/kg。
MARIN等[13]252-253发现,含油污泥中Pb、Ni、Zn、Cu、Cr的质量浓度分别为112.2、175、1 299、115、121mg/kg。
废弃钻井泥浆和含油污泥中聚合物和化学处理剂的污染也是非常严重,包木太等[14]发现,含油废水和含油污泥中含有大量聚丙烯酰胺(PAM),这可能是由于大部分油田均采用聚合物驱油技术提高产量。
PAM会导致含油泥浆中油滴和固体物质乳化作用增强,处理难度加大[15]。
王艳华[16]1-56发现,石油钻井添加剂之一的羧甲基纤维素钠(CMC)的大量使用和排放会导致水体污染并造成COD超标。
由于废弃钻井泥浆和含油污泥中存在高浓度毒性物质,如果对其处置不当会对环境造成严重的污染和破坏。
在其进入陆地环境后,会引起土壤的理化性质发生改变。
含油固体废弃物污染土壤可能会造成营养流失,抑制土壤中种子发芽和植物生长[17]。
由于废弃钻井泥浆和含油污泥的黏度高,其中的某些成分吸附在土壤表面或在土壤表面形成膜,导致土壤吸附水分减少,降低土壤的保水能力,并限制土壤与外界的气体交换[18]。
同时,废弃钻井泥浆和含油污泥中重金属具有积累效应,会对环境造成严重危害;含油固体废弃物中的PAHs是持久性有机污染物之一,具有致癌、致突变和生殖毒性,会对人类和其他动物等造成威胁和毒害[19]。
废弃钻井泥浆和含油污泥中的PHCs会通过土壤向下迁移进入地下水,造成地下水系统的污染[20]132-138。
此外,PHCs在残留土壤中一段时间后会出现“陈化”现象,这会使PHCs变得难以解吸,并且很难被生物降解[21]。
“陈化”后的PHCs会与土壤中有机质(如富里酸、胡敏素和腐殖酸等)结合形成稳定的大分子化合物(如长链烷烃、脂肪酸等),这会导致PHCs的生物可利用性变差,难以被微生物降解[22],而且废弃钻井泥浆和含油污泥的堆放也会释放出挥发性有机物(VOCs),造成空气污染,给周边带来健康风险。
2 废弃钻井泥浆和含油污泥的生物修复方法含油固体废弃物的生物修复是指PHCs降解菌以其中的PHCs为碳源进行生物代谢,并将PHCs转化为水和二氧化碳的过程[23]622-624。
生物修复方法一般包括地耕法、堆肥法、生物泥浆反应器法和生物浮选法。
2.1 地耕法地耕法指的是将含油污泥及钻井岩屑等铺放在土壤表面或与土壤混合,并定期翻耕、施肥等,利用土壤中土著微生物对PHCs进行降解[24]。
此外,地耕法常常也伴随着物理、化学过程,如挥发和光降解,可以通过通风、定期施肥和浇水、调控pH、维持微生物的密度等方法提高地耕法的处理效率[5]481。
MARIN等[25]在半干旱气候条件下利用地耕法对炼油厂含油污泥进行处理,发现在11个月的处理期内,PHCs的去除率可以达到80%,而PHCs半数的去除发生在前3个月内。
关月明等[26]对含油质量分数分别为9.0%和10.2%的稠油污泥进行地耕法处理,发现120d后稠油污泥中残油质量分数分别降至3.1%和4.0%;同时,利用气相色谱(GC)—质谱(MS)分析降解前后稠油污泥中饱和烃组分及其含量变化,稠油污泥中的长链烷烃质量分数分别减少39.8%和42.2%。
MISHRA等[27]通过生物强化(引入外源PHCs降解菌群)和生物刺激(添加营养物)对炼油厂含油污泥污染土壤进行处理,结果表明,经过120d的处理,总石油烃(TPH)的去除率达到90.2%,而对照组只有16.8%。
张建等[28]用PH-Cs降解菌菌剂对含油量为110 160mg/kg(以单位烘干含油污泥计)的油田污水处理中产生的含油污泥进行生物预制床修复,发现经过160d的处理后,含油污泥中TPH降解率可达52.75%。
与其他含油固体废弃物的处理技术相比,地耕法有很多优点,如成本低、操作简单、成功的潜力高、能耗低、处理量大[29]95-122。
但是,地耕法需要大面积的土地,耗时长,尤其是对于那些难降解的和高分子PHCs化合物。
此外,温度对地耕法的处理效率影响也非常显著,在寒冷地区,用地耕法对废弃钻井泥浆和含油污泥进行处理很难实现。