一种新型石油污泥生物降解方法.pdf

本项发明涉及一种新型石油污泥生物降解方法，关注保护环境，更具体而言，是利用生物净化工艺，清除受到石油污染的底部沉积物、污泥坑和炼油厂污水池中的石油。为了实现这种方法，首先初步分离去除水中的浮油；然后添加颤蚓科水蚓，加入的量为20-65g/m2；同时需要创建有氧的、利于生物栖息的环境，可通过爆气，向水中注入氧，另外还需要添加硝酸和磷酸矿物肥料，使磷在水中的浓度维持0.5-1.5mg/dm3，而氮的含量不超过2mg/dm3。

权利要求书
1.  石油污染的水域的生物净化方法，是引入一个数量的水蚓进入底部沉积物污染区域，并添加适量矿物肥料，适当曝气维持水蚓生长条件。

2.  根据权利要求1所述的水蚓是颤蚓科家庭寡毛类动物。

3.  根据权利要求1所述的水蚓投入量为20-65 g /m2。

4.  根据权利要求1所述的水中添加氮和磷的矿物肥料，水中磷的浓度维持在0.5-1.5mg/ dm3，而氮的含量不超过2mg / dm3。

5.  根据权利要求1所述的向水中加入水蚓前24h内，应用爆气工艺补氧。

6.  根据权利要求1所述的底部沉积物的石油含量应低于20g/kg时，才能进入水蚓引发的生物净化阶段。

说明书一种新型石油污泥生物降解方法
技术领域
本项发明主要涉及污泥的生物修复，具体地说是一种清除净化水域底泥、污泥坑和炼油厂污水池中的石油污染物的工艺技术。
背景技术
现已存在多种净化处理底泥的工艺技术。一种已经实施的技术是先除水，剩下底泥，然后加热底泥至温度80℃，持续24h。然后降温至20-25℃，进入持续20天的厌氧反应阶段，之后在20-30 ℃温度条件下经历24h的有氧反映阶段。经过生物净化后的底泥与干净土壤和锯末以1：1：1的比例混合均匀，进入最后一个阶段，即利用一定微生物生物量有氧净化。净化后的混合物中，最终，混合物中残余的石油碳氢化合物的浓度为2.6g/kg-0.71g/kg。但现有技术中，还没有一种高效提取水库中的沉积物的方法，而且在净化过程严格维持必要的温度也是很难达到的，另外分离的底泥与干净土壤和锯末混匀也只是一种构想。尽管上述工艺具有净化底泥的理论效果，但却很难实现。
另外还有一种被接受的用于净化处理水库和受到石油污染的底部沉积物的工艺技术。针对水库的净化，可以用棉布或人造纤维材料制成一个垫子，里面填充铝矽酸盐、有机物质和矿物质肥料，放置在浮油的水面位置。这种技术主要用于净化浮油，换言之，需要使沉积物中的石油浮到水面才能去除。利用这种方法可使沉积物中的残余石油含量降至2.6g/kg。但这种工艺技术最突出的缺点就是无法直接净化底泥，而底泥中的石油但靠生物腐败分解是无法达到净化效果的。还需要后续的工艺技术净化底泥中的稳定存在的石油。
发明内容
本发明旨在发展一个生态安全、技术简单的方法，生物净化处理受到石油污染的底部沉积物的水库、水流、污泥坑和炼油污水池，整个过程不需要提取水中的沉积物。该方法可以提供一个增加的净化效果，沉积物中剩余石油含量不超过1.0g/kg。
本发明工艺主要解决了直接生物净化底泥的难题，直接向污染水中加入颤蚓科家庭水蚓，可达到生物净化底部沉积物的效果。该方法还需要贮存初步提取分离的水中浮油层，应用曝气和/或浮选工艺，向水中添加矿物肥料等。其中，投入颤蚓科家庭寡毛类动物的量为20-65g/m2，同时添加硝酸和磷酸矿物肥料使水中的磷的浓度达到0.5-1.5mg/dm3，而氮的含量不超过2mg/dm3。
本发明提出净化底部沉积物的方法如下：首先分离去除水面浮油，然后投入颤蚓科家庭寡毛类动物的量为20-65g/m2，具体加入的生物的量取决于底部沉积物的污染水平和类型。分散的氮和磷的矿物肥料用于活化原生微生物群落，以促进分解石油，并给水蚓供给食物。有必要保持在水中的磷浓度在0.5-1.5 mg/dm3。氮的浓度在水中应不超过2 mg / dm3，具体数值，需根据需根据净化后的水的用途而定，如用作饮用水或生活用水，氮浓度需在相关规定范围内。
水蚓最佳的生存条件，要求其栖息层水溶解的氧不少于5mg/L，可通过曝气或使用充气装置实现。最好是在曝气开始24小时内投放水蚓。曝气后，水中的高含氧量的维持可通过机械搅拌、泵送等方式实现。
水蚓可选用家庭颤蚓科家族中的水丝蚓和颤蚓，这两种水蚯蚓广泛存在。这些水蚓具有独特的高生态可塑性，他们占据了几乎存在于所有的水域。这些虫子可在各种类型的土壤及不同的深度、不同浓度的氧浓度条件下生存。水蚓进入底部沉积物不断进食土壤，把底部沉积物翻到表面，从而起到疏松土壤。由于颤蚓科家族生物普遍适宜生存在北方水域中，因此该发明工艺实施过程中，无需调节水温。经过30天的生物净化处理过程，可实现底部沉积物中的残余石油含量低于1.0g/kg。
图表说明
图1所示为第一个例子的检测结果。
图2 所示底泥的生物净化流程图。 
具体实施方式
应用颤蚓科家族水丝蚓，生物净化处理受到石油污染底部沉积物。从培养水蚓开始，将水蚓加入湖底沉积物和湖底泥沙混合物（混合比例为1：1）中，将整个实验持续时间90天。
400g石油污染的均质泥散布在玻璃缸底部，石油含量分别为0.84g/kg、6.69g/kg和16.72g/kg。污染的泥土在玻璃缸中密闭放置7天，以保证油-泥土充分聚合。七天后向每个玻璃缸中加入3L水，同时加入氨硝石和过磷酸钙。每天向玻璃缸中充气15-17小时，测得氧含量为7-8mg/L。按20 g/m2和65 g/m2加入成年水丝蚓，即分别加入0.46g和1.5g的水丝蚓。
没有投放水丝蚓时，玻璃缸中的沉积物的平均厚度为12.10±0.11mm；而投放水丝蚓后肉眼观察沉积物的厚度明显不同，经测量为19.83±0.15mm。在高石油含量的沉积物中，水丝蚓也能生存。
利用颤蚓家族水蚓生物净化，检测在泥浆和泥砂(1:1混合)中石油浓度，结果如图1所示。由于水蚓作用，底部沉积物中的石油含量与对应的最初浓度相比，下降了1.9倍-19.9倍，石油残余量的多少取决于最初的污染程度、水蚓的量和底部沉积物的类型。经过90天的生物净化，最终沉积物中的石油含量低于1.0k/kg。
如图2所示，首先需要取样测量和评估其中污染物的含量，一般沉积物中的石油污染含量高于20g/kg时，需要先初步处理。初步修复工艺可采用传统的工艺技术，如加压抽运或搅拌和拖洗或撇去水面浮物。初步处理的一种方法就是用浮动围栅或围帘将水围绕，然后加压注入空气、水或空气和水的混合物，搅拌底部的沉积物，是沉积物中的石油漂浮到水面。然后应用吸水垫、浮动栅栏，手动或机械等方式撇去水表面的漂浮的石油。使用机械浮动撇浮沫的器具，利用抽水泵将液面有石油的部分抽入到撇浮沫器具里，再转至石油分离装置中，分离的有部分储存，分离的水部分可直接倾倒至水域中以待进一步处理。此时，从水域中取样检测污染物的含量，一旦沉积污染物中的油含量低于20g/kg，就可以继续下一步净化处理了。如果此时石油含量仍高于20g/kg，可重复上述操作，也降低石油含量到20g/kg或以下。
将来自颤蚓科家族的水蚯蚓或寡毛纲(环节)动物投入到污水水域，根据水域的污染程度，这些水生物投入的量为20g/m2-65g/m2。本工艺选用的水丝蚓和颤蚓，两种生物也普遍存在于淡水水域中。然而，需要指出的是颤蚓科家族其他的种类也适合，甚至其他虫属家庭或其他无脊椎动物和昆虫也可能是合适的。此外,其他海洋或盐水水蚓、无脊椎动物可以用于盐水环境的泄露石油的修复。加入的生物钻进土壤，将土壤中的污染物清理到底泥的表面。这些虫子可有效地分解底泥中的沉积颗粒和碎片，使其中的石油成分释放，同时，疏松的淤泥环境有利于微生物的生长和繁殖，促进沉积物的生物修复。此外，水蚓可以在一定程度上消化分解石油，而水蚓消化道内的微生物菌群有利于石油的分解。
水中含有的氧是水蚓活动和消化反应必不可少的。尽管颤蚓种属在低氧环境中生存，但通过曝气提高水中含氧量，它们的活动会更积极、高效。水域底部的含氧量应不低于5mg/l，这是水蚓发挥用作的最佳氧浓度。增加水域中含氧量的方法可选用传统的搅拌或是加压向底泥中注入。曝气可以在水蚓加入前，也可以在加入水蚓后。但水域补氧至少在水蚓加入的24小时内，比保证水蚓的生存。如果水域本身已被高度氧化，如一些河流或溪流，则无需额外的补氧工艺。
氮和磷等矿物肥料也需要加入到水域中，以保证原生微生物群的活性。微生物群既有助于石油的分解，又是水蚓的食物。必须保持水中的磷浓度在0.5 -1.5mg/ dm3。微生物区系中必须有氮，但是水中氮的浓度应小于2mg/ dm3。通过分析水样，确定肥料添加的适宜量。
利用本工艺的生物修复技术，可使底部沉积物变得日益清洁，直到底部沉积物中的含油量基本上是零。污染土壤的样品可以定期取样检测，直到最后达到目标。