南开大学案例炼油厂油泥发酵中影响因素_微生物发酵工程.doc_大学文库

练油厂油泥发醇中影利因素 Xiuxia Zhang,↑Jicheng Wang,↑unbo Zhang,车Qiyou Liu,车Chunxiang Gong,↑and Jun*,t School of Resource EnVironmental Engineering,East China UniVersity of Science Technology. Shanghai China 200237,and Departneat of EnViroamental Engineering.College of Chemistry and Chenical Engineering.China UniVersity of Petroleun,Dongying.Shandong China 257061 本次有氧发酵实验中，锯丽作为调理剂，麦秆作为硫散剂。研究氮源和微生物品系的影响的时候供气速半为 0.13/h,在以家禽粪便为氨源，以U-1为微生物源的条件下发酵之后石油降解率达到27。问时油泥的颜色从厘色变为棕色，粪便中的臭气也酒失了，油泥的外观从粘两志变为疏股粒子态。分析结果显示炼油厂油泥的饱和碳氢化合物的总量发酵之后明显减少了。 1.绪论炼油厂的油泥成分半常复桑，包括水、油乳化剂和悬浮因体杂物。此外矿泥里的石油以各种各样凝案状态存在，比如分散的石油、乳化油和溶解油。据报告没有处理的石油矿泥成本由于脱水处理每一顿1O00照。址n 报告说道通过微生物的生物降解对石油污染区进行环保处理是银划算的。此研究中实验室的实验已证实了 J0 anian练油厂生产的石油矿泥含有的有机化合物降解中单一微生物因素的影响。通过实验室筛途从油泥中已经富集培养出能降解C的三个自然细菌团。有氧条件下在维形烧断中依靠繁集体形式和浓缩程度把TC消障从 0.3熟到2不等.C通s0r1ia7B和138显示出了TC最高消除百分比28和22。每一个白然细商群的辞选试验以及对0test1油田出的油泥含有的碳氢化合物降解性能实验测试结果已被La2ar等人介知了。通过筛遗试验，已透出了蜡溶和蜡不溶的浙青质油料中碳氢化合物的高降解性能的六个饵菌群。K1isa1u调查了在石油精炼厂在废水处理F刊过程中提供的油泥的有氧生物降解，结果显示部分修正导致了混合物中TPH和P的按降解数量的增如。6等人在中国的煤田区规模研究报告中介绍了用于油泥再处理的生物强化技术和堆制肥料之间的比较。结果显示，三个生物制剂应用之后油泥和土壤里的TC的总量减少了4653，陆地堆肥land farning成为了阿拉伯海清区域和沙转阿拉伯王国部分区域里的普遍首选的油泥处理技术。此技术被认为是经济的，具有能源效力的，环保的并且只有少量线余物处理问愿.Ver8报道了三个细南菌株对A如k1esar和india的技污染的土壤中污泥的停解能力，污染土壤里被认为含有石油碳氢化合物、泥沙、重金属和水等的复条混合物。重量分析显示三个商株在30℃5天之内降解了大钓3新9外的油泥，通过微生物处理的方式对从辽河油田采集的污柴土壤的四个不同样品进行了调查。一大堆土墙堆E得到的结果显示，当阳的量在每100g土第有41心1.72g时，53 天的操作之后啊降解率可达到伍.2-6%作为参考，在这项研究中的方法是有利于油泥的一次通过有氧发酵。 2.实验 2,1实验仪器。主要有氧发酵处理的程序有通风设备、温度调控墨、水调控露、雄配的授并、无害持放调控

炼油厂油泥发酵中影响因素 Xiuxia Zhang,† Jicheng Wang,† Yunbo Zhang,‡ Qiyou Liu,‡ Chunxiang Geng,‡ and Jun Lu*,† School of Resource & EnVironmental Engineering, East China UniVersity of Science & Technology, Shanghai China 200237, and Department of EnVironmental Engineering, College of Chemistry and Chemical Engineering, China UniVersity of Petroleum, Dongying, Shandong China 257061 本次有氧发酵实验中，锯屑作为调理剂，麦秆作为疏散剂。研究氮源和微生物品系的影响的时候供气速率为 0.1m3/h。在以家禽粪便为氮源、以 HJ-1 为微生物源的条件下发酵之后石油降解率达到 52.7%。同时油泥的颜色从黑色变为棕色，粪便中的臭气也消失了，油泥的外观从粘稠态变为疏散粒子态。分析结果显示炼油厂油泥的饱和碳氢化合物的总量发酵之后明显减少了。 1.绪论炼油厂的油泥成分非常复杂，包括水、油乳化剂和悬浮固体杂物。此外矿泥里的石油以各种各样凝聚状态存在，比如分散的石油、乳化油和溶解油。据报告没有处理的石油矿泥成本由于脱水处理每一顿 1000RMB。Mrayyan 报告说道通过微生物的生物降解对石油污染区进行环保处理是很划算的。此研究中实验室的实验已证实了 Jordanian 炼油厂生产的石油矿泥含有的有机化合物降解中单一微生物因素的影响。通过实验室筛选从油泥中已经富集培养出能降解 TOC 的三个自然细菌团。有氧条件下在锥形烧瓶中依靠聚集体形式和浓缩程度把 TOC 消除从 0.3%到 28%不等。Consortia7B 和 13B 显示出了 TOC 最高消除百分比 28%和 22%。每一个自然细菌群的筛选试验以及对 Otesti 油田出的油泥含有的碳氢化合物降解性能实验测试结果已被 Lazar 等人介绍了。通过筛选试验，已选出了蜡溶和蜡不溶的沥青质油料中碳氢化合物的高降解性能的六个细菌群。Kriipsalu 调查了在石油精炼厂在废水处理 FFU 过程中提供的油泥的有氧生物降解。结果显示部分修正导致了混合物中 TPH 和 PAHs 的被降解数量的增加。Wei6 等人在中国的煤田区规模研究报告中介绍了用于油泥再处理的生物强化技术和堆制肥料之间的比较。结果显示，三个生物制剂应用之后油泥和土壤里的 THC 的总量减少了 46~53%。陆地堆肥 land farming 成为了阿拉伯海湾区域和沙特阿拉伯王国部分区域里的普遍首选的油泥处理技术。此技术被认为是经济的，具有能源效力的，环保的并且只有少量残余物处理问题。Verma8 报道了三个细菌菌株对 Ankleshwar 和 india 的被污染的土壤中污泥的降解能力，污染土壤里被认为含有石油碳氢化合物、泥沙、重金属和水等的复杂混合物。重量分析显示三个菌株在 30℃5 天之内降解了大约 35~59%的油泥。通过微生物处理的方式对从辽河油田采集的污染土壤的四个不同样品进行了调查。一大堆土壤堆肥得到的结果显示，当 TPH 的量在每 100g 土壤有 4.16-7.72 g 时，53 天的操作之后 TPH 降解率可达到 45.2-56.7%。作为参考，在这项研究中的方法是有利于油泥的一次通过有氧发酵。 2.实验 2.1 实验仪器。主要有氧发酵处理的程序有通风设备、温度调控器、水调控器、堆肥的搅拌、无害排放调控

器，等等。如图显示本实验采用了单一发酵罐法。此系统的流程图包括堆制肥料反应器、空气压缩机，气体流量计、活性吸用剂和一些零碎部分，如小管、T形管、温度计和绝缘涂层。 2.2实验材料。本实验的原材料（图2）是从中国胜利油国的精炼厂获得的。由于水和石油的含量高，发醇之前油泥样品必须提前如以处理，如戒松剂调整水分和疏松程度。本实验中锯屑和麦轩用于改善和硫散剂（图3》家禽黄、豆饼或尿素用于氮源，发解液包含的高效菌株U1用于微生物源。油泥、据丽和麦秆的数暴在表】中给出。需要补充的干燥的据屑和麦行根据锯屑、麦杆和油泥的水分计算。《表2) (以上为李风旭阻译) 2.3分析。右油和水分的含量用Soxhlet extractor一gravinetric素氏抽提器以重量分析的方法测定，挥发性有机物质的含量以烧干后测差重的方式测定。通过抽取分析，有机碳、总氨和山可被测定。为了分析油泥中石油成分的变化。发酵过程之前和之后进行了四都分的分析（傲和经，芳香经。树脂，酒青顺）。 3.结果和讨论 3.1.微生物种类对发醇的影响。第二个发酵系统中分别以第一发醇系统的2升回流产物与1.5升家衡肥料分别为微生物源与氨源。通过第一和第二发酵系统的比较，可以得出微生物源（发酵液或者回流产物）在油泥的一次有氧发酵中的效应。 3,1.1观察的特性。在第一和第二发醇系饶里发酵过程中臭味逐南的较少了，堆制肥料度数越高味就越轻了，气味儿消失了终产物有浸润的泥土的味道。油泥的颜色从黑色变成棕色，在第二发酵系统中疏松颗粒状出现。 3,1,2温度曲线。图6显示第一和第二发醇系饶的温度曲线。图6指出两个过程的温度上升率在初缓阶段几平保持平行，不过，经过两天的峰制发醇。第一发醇系统保特比第二发醇系统近似高25”C的温度。而且温度上升率，在高祖保持的时间长度和温度到达的上界第一发酵系统都比第二发酵系统高。因此发酵液的微生物源比回流产物中的要好。气体活性炭气体流量计地螺图层反应器温度计空气压缩机一漏液图1第一有氧发醉系统

器，等等。如图显示本实验采用了单一发酵罐法。此系统的流程图包括堆制肥料反应器、空气压缩机、气体流量计、活性炭吸附剂和一些零碎部分，如小管、T 形管、温度计和绝缘涂层。 2.2 实验材料。本实验的原材料（图 2）是从中国胜利油田的精炼厂获得的。由于水和石油的含量高，发酵之前油泥样品必须提前加以处理，加疏松剂调整水分和疏松程度。本实验中锯屑和麦秆用于改善和疏散剂（图 3）家禽粪、豆饼或尿素用于氮源，发酵液包含的高效菌株 HJ-1 用于微生物源。油泥、锯屑和麦秆的数据在表 1 中给出。需要补充的干燥的锯屑和麦秆根据锯屑、麦秆和油泥的水分计算。（表 2）（以上为李凤旭翻译） 2.3 分析。石油和水分的含量用 Soxhlet extractor-gravimetric 索氏抽提器以重量分析的方法测定，挥发性有机物质的含量以烧干后测差重的方式测定。通过抽取分析，有机碳、总氮和 pH 可被测定。为了分析油泥中石油成分的变化，发酵过程之前和之后进行了四部分的分析（饱和烃，芳香烃，树脂，沥青质）。 3.结果和讨论 3.1.微生物种类对发酵的影响。第二个发酵系统中分别以第一发酵系统的 2 升回流产物与 1.5 升家禽肥料分别为微生物源与氮源。通过第一和第二发酵系统的比较，可以得出微生物源（发酵液或者回流产物）在油泥的一次有氧发酵中的效应。 3.1.1 观察的特性。在第一和第二发酵系统里发酵过程中臭味逐渐的较少了，堆制肥料度数越高味就越轻了。气味儿消失了终产物有浸润的泥土的味道。油泥的颜色从黑色变成棕色，在第二发酵系统中疏松颗粒状出现。 3.1.2 温度曲线。图 6 显示第一和第二发酵系统的温度曲线。图 6 指出两个过程的温度上升率在初级阶段几乎保持平行。不过，经过两天的堆制发酵，第一发酵系统保持比第二发酵系统近似高 2~5°C 的温度。而且温度上升率，在高温保持的时间长度和温度到达的上界第一发酵系统都比第二发酵系统高。因此发酵液的微生物源比回流产物中的要好

处理之 39.6 36.2 24.80.9 前处理之 17.6 43.1 32.21.5 后处理前后的差 -22.0 6.9 14.40.6 异 3,2发酵中氨源的效应。对氨源在发醇中的效果的研究是通过分别利用保素，豆饼和家禽粪便作为无机氨源，植物氮源和动物的氮源的代表米进行实验的： 3,21观察的特性。家高黄便加到第一发醇系饶：发酵中臭味逐新的减少了，堆制肥料程度越高珠就越轻了。墙形之后臭味消失了箕产物有了浸润泥土的气味。油泥的颜色从■色变为棕色，且在第一发酵系统里为德松颗粒状.（看3.1.1）豆饼加到了第三发醇系饶。气味儿在发酵过程中逐渐减少到了某个程度。但颜色只有碱少一点并保持黑色。且油仍是粘树的。尿素如到了第四爱酵系统，发解中产生了银强的氨味，颜色无麦化，油泥仍是粘稠的。 3.2.2温度曲线。分别加了家禽黄便、豆饼和尿素的发酵系统1、3和4的温度曲线都在图8中。图8显示加了豆饼的发酵系统3的温度在整个过程中没有超过35℃。8天之内都保持了30℃到35℃之间。尽管细菌是有活力的，目反应不是强烈的。发酵中放出的热量只够保持0℃以下的温度。加了床素的发醇系统4中细商是不具有话力的，因为整个过程中温度只保持在了5℃。以上数据显示家窝粪便作为氨源时细菌最具活性，温度上升很快且高温保持了数天。 (以上为赵前翻译) 3,2.3石油降解。发酵后系统1、3和4石油成分显示在了图9，从图9可以看出加了尿素的系统4里的石油成分在爱醇之前和之后基本没有变化：如了豆饼的系统3里的石油成分从17.2%减少到了12.15，石油的降解率达到29.8：加了家禽黄便的系统1里的石油成分从18.8减少到了89%，石油降解率达到52.T%,因此，以家禽粪便为氮源的石油降解效果为最佳。此外还说明了细菌能更有效地利用动物氨源。但基本上不使用无机氨源。 3.3四个有机成分的分析。为了研究具体厚些碳氢化合物被微生物降解，实菌了一项对石油样本中的四个有机成分的分析。石油样本是从发醇之前和发醇之后系统1的蓄积物中拍取的。结果列在了表3.经处理之后饱和烃合量从39，减少到了17.裤，即减少了2俏，因为四个部分的分析方法在石油样品里只逢确定每个部分在石油样品中的相对合量，我们只能断定饱和烃成分明显的减少了：即饱和烃事实上确实减少了，或然从表中我们可看出其他部分的成分增加了，但是不能正实这些成分没有降解。因比通过对四个成分的分析证实饱和烃被细菌降

处理之前 39.6 36.2 24.8 0.9 处理之后 17.6 43.1 39.2 1.5 处理前后的差异 -22.0 6.9 14.4 0.6 3.2 发酵中氮源的效应。对氮源在发酵中的效果的研究是通过分别利用尿素、豆饼和家禽粪便作为无机氮源，植物氮源和动物的氮源的代表来进行实验的。 3.2.1 观察的特性。家禽粪便加到第一发酵系统；发酵中臭味逐渐的减少了，堆制肥料程度越高味就越轻了。施肥之后臭味消失了终产物有了浸润泥土的气味。油泥的颜色从黑色变为棕色，且在第一发酵系统里为疏松颗粒状。（看 3.1.1）豆饼加到了第三发酵系统。气味儿在发酵过程中逐渐减少到了某个程度，但颜色只有减少一点并保持黑色，且油泥仍是粘稠的。尿素加到了第四发酵系统，发酵中产生了很强的氨味，颜色无变化，油泥仍是粘稠的。 3.2.2 温度曲线。分别加了家禽粪便、豆饼和尿素的发酵系统 1、3 和 4 的温度曲线都在图 8 中。图 8 显示加了豆饼的发酵系统 3 的温度在整个过程中没有超过 35℃。18 天之内都保持了 30℃到 35℃之间。尽管细菌是有活力的，但反应不是强烈的。发酵中放出的热量只够保持 40℃以下的温度。加了尿素的发酵系统 4 中细菌是不具有活力的，因为整个过程中温度只保持在了 25℃。以上数据显示家禽粪便作为氮源时细菌最具活性，温度上升很快且高温保持了数天。（以上为赵萌翻译） 3.2.3 石油降解。发酵后系统 1、3 和 4 石油成分显示在了图 9.从图 9 可以看出加了尿素的系统 4 里的石油成分在发酵之前和之后基本没有变化；加了豆饼的系统 3 里的石油成分从 17.2%减少到了 12.1%，石油的降解率达到 29.8%；加了家禽粪便的系统 1 里的石油成分从 18.8%减少到了 8.9%，石油降解率达到 52.7%。因此，以家禽粪便为氮源的石油降解效果为最佳。此外还说明了细菌能更有效地利用动物氮源，但基本上不使用无机氮源。 3.3 四个有机成分的分析。为了研究具体哪些碳氢化合物被微生物降解，实施了一项对石油样本中的四个有机成分的分析。石油样本是从发酵之前和发酵之后系统 1 的蓄积物中抽取的。结果列在了表 3. 经处理之后饱和烃含量从 39.6%减少到了 17.6%，即减少了 22.0%。因为四个部分的分析方法在石油样品里只能确定每个部分在石油样品中的相对含量，我们只能断定饱和烃成分明显的减少了；即饱和烃事实上确实减少了。虽然从表中我们可看出其他部分的成分增加了，但是不能证实这些成分没有降解。因此通过对四个成分的分析证实饱和烃被细菌降

解。 4.结论在下列实验条件下，在主要有氧发酵里把锯屑作为处理物，麦秆作为疏散物。以强制的 0.1m3/h 通气，在家禽粪便为氮源、发酵液作为细菌源的可行条件下实验结果指出发酵后石油降解率能够达到 52.7%。四个成分的分析结果指出发酵之后经过 HJ-1 菌株的降解炼油厂油泥中石油饱和烃的总量明显减少了。致谢 The authors thank the China National Petroleum Corporation (CNPC) Innovation Fundation for the financial support provided to carry out this work. The authors would like to acknowledge Chaocheng Zhao and Dongfeng Zhao for initiating an evaluation of this topic, and Chaocheng Zhao for providing valued input and guidance. We appreciate Weilin Wu sincerely for his support in this study. 作者感谢中国石油（CNPC）改革基金会的财政支持，多亏了他们的帮助我们才得以完成这项工作。在此感谢 Chaocheng Zhao 和 Dongfeng Zha 对这个题目的评估，Chaocheng Zhao 还提出了宝贵的意见和建议。我们真诚的感谢 Weilin Wu 对这项研究的支持。（以上为车东博翻译） Literature Cited (1) Petroleum Industrial Project Di ision. En ironmental Protection ofRefinery Industry; Petroleum Industry Publishing Company: Beijing, 1985;pp 208 209. (2) Tian, L. Experiment of Oil Sludge Treatment Technique. J. SouthwestUni . Nationalities. Nat. Sci. Ed. 2005, 31 (4), 588 591. (3) Mrayyan, B.; Battikhi, M. N. Biodegradation of total organic carbons(TOC) in Jordanian petroleum sludge. J. Hazard. Mater. 2005, B120, 127, 134. (4) Lazar, I.; Dobrota, S.; Voicu, A.; Stefanescu, M.; Sandulescu, L.; Petrisor, I. G. Microbial degradation of waste hydrocarbons in oily sludge from some Romanian oil fields. J. Pet. Sci. Eng. 1999, 22, 151, 160. (5) Kriipsalu, M.; Marques, M.; Nammari, D. R.; Hogland, W. Biotreatment of oily sludge: The contribution of amendment material to the content of target contaminants, and the biodegradation dynamics. J. Hazard Mater. 2007, in press

南开大学 案例 炼油厂油泥发酵中影响因素_微生物发酵工程

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