大庆油田含油污泥超声波预处理-厌氧产甲烷的研究

摘要

含油污泥的资源化处理是制约油田可持续发展的瓶颈之一，同时油泥污染也是全球性重大环境问题之一。全球每年会产生千百万吨含油污泥，除少部分易回收的进行处理外绝大部分含油污泥被直接露天堆放，这不仅占用大量的土地资源，而且还会造成严重的二次污染。含油污泥成分复杂，其中含有一定比例的原油是非常宝贵的能源。但是到目前为止还没有出现一种完全令人满意的油泥资源化处理技术，单一的处理技术难以实现该目标，超声波预处理-厌氧产甲烷处理技术不仅能够在超声波处理阶段实现油泥的分离，也可以在厌氧产甲烷阶段以甲烷形式回收流失的石油烃，因此该处理技术具有巨大的优势。
　　超声波可以使油和泥分离，同时其空化作用产生的高温高压能打碎石油烃的碳链生成短链小分子物质，这有利于下一阶段的厌氧发酵处理。基于厌氧发酵可以降解复杂难降解物质回收甲烷的优势，本课题采用超声波预处理-厌氧产甲烷处理技术处理大庆油田含油污泥，探索油泥资源化新出路。
　　本课题将从以下几个方面入手进行研究：首先，对油田油泥预处理条件进行优化。为此，选择预处理方式、时间、温度、能量密度、泥水比作为变量因素以 SCOD、pH、TN、TP作为评价指标，通过试验确定最佳条件为：方式超声波、时间15min、温度35℃、能量密度2.50W/ml、泥水比1:3。
　　其次，以厌氧反应器为依托，以哈尔滨某炼油厂厌氧污泥作为接种菌源，考察含油污泥超声预处理-厌氧产甲烷工艺的可行性。通过检测反应器运行过程中COD、SCOD、VFA的变化以及测定产生气体体积和成分，结合石油烃组分变化，得知，超声波预处理能够提高厌氧反应器产甲烷的效率，超声组甲烷体积是对照组的9倍。
　　最后，采用Illumina高通量测序技术考察超声波预处理对厌氧反应器中微生物群落结构的影响。试验结果表明，两组反应器中细菌的优势菌门均是能够水解酸化产生挥发酸的Proteobacteria和Bacteroidetes，超声组中Fervidobacterium sp.、Caldisericum sp.、Bacteroidetes sp.等细菌属在反应器中的比例高于对照组；反应器中古菌的优势菌门是 Euryarchaeota，其中包含多个产甲烷菌属，主要的产甲烷菌有Methanospirillum sp.、Methanosaeta sp.等。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 超声波强化油泥洗脱的研究

1.3 厌氧反应器处理污泥研究

1.4 分子生物学技术在微生物群落演替中的应用

1.5 本文的主要研究内容及技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1 材料与试剂

2.2 实验方法

第3章 超声波预处理条件优化结果分析

3.1 含油污泥含油率结果分析

3.2 预处理效果分析

3.3 超声波对含油污泥含油率的影响分析

3.4 超声波对含油污泥石油烃组分的影响分析

3.5本章小结

第4章 大庆油田含油污泥厌氧产甲烷研究分析

4.1 接种样品对含油污泥除油率及甲烷体积的影响分析

4.2 大庆油田含油污泥厌氧产甲烷研究结果分析

4.3 厌氧发酵对含油污泥石油烃组分的影响

4.4 本章小结

第5章 厌氧发酵产甲烷微生物群落结构分析

5.1 细菌微生物群落分析

5.2 古菌微生物群落分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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