污泥连续施用对土壤环境的影响及含油污泥微乳液处理研究

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在石油开采、运输及加工过程中,会产生大量的含油污泥(简称油泥)。若这些油泥未经合理处理直接排放于环境,会对环境和人类健康造成严重危害。针对油回收价值高的油泥,既是一种污染物,同时也是一种资源,而且我国是一个石油资源极为有限的国家,回收污油、综合利用才是实现其无害化和资源化的有效途径。微乳液具有超低的界面张力,强润湿、乳化和增溶能力,能够很好地渗透到固体表面和颗粒毛细孔中,有效地分散油污,回收污泥中的油份,既可以解决油泥的环境污染问题,又可回收石油资源,有重要的研究价值。  首先为明确了解污泥对土壤理化性质、微生物的影响,本文借助苏州某大田定位试验,采用常规的土壤理化分析以及碳素利用法(Biolog)、发光细菌生物毒性法、高通量测序技术等微生态研究方法,综合评价了两种典型污泥,即污水处理厂的生活污泥和石化企业的含油污泥长期施用后对土壤环境的影响。然后,采用微乳液洗脱法对供试含油油泥进行处理研究,筛选出主表面活性剂和助剂,并以处理后泥渣的残油率为指标,采用正交试验得到微乳洗液各组分含量的最优组合配方。最后经反复试验,对含油污泥的处理条件进行了探索优化,对该微乳洗液的循环利用性也进行了研究。主要研究结果如下:  (1)大田定位试验结果发现,施用两种典型污泥后土壤电导率、有机质含量显著增加,对土壤微生物活性均有一定的促进作用,且对土壤重金属积累影响较小,但石化污泥处理中多环芳烃(PAHs)总量有所增加,特别是高环的PAHs积累量显著增加,土壤的二甲基亚砜(DMSO)有机提取液对发光细菌发光具有明显的抑制作用,证明含油污泥中有机污染物对土壤环境具有较大的潜在危害。高通量测序结果显示微生物的多样性指数无明显差异,说明石化污泥经连续施用后并不足以引起微生物门水平上群落结构及多样性的显著变化,但一些可降解石油烃或多环芳烃的菌属,如分支杆菌属(Mycobact erium)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等丰度有显著差异。  (2)经主活性成分和助剂的筛选,以及采用正交试验对各组分含量进行优化,确定了一种用于资源化处理含油污泥的微乳液洗剂,其组成配方为:28.6g L-1脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),40g L-1乳酸丁酯,6gL-1丙酸戊酯,3.05g L-1氯化钠和水。配制好洗液直接加入到含油污泥中,可使油泥中所含有的油份作为油相自发形成微乳液,并实现油泥的无害化处理和油资源化回收的双重效果,处理后泥渣中残油率可降低到2.82%左右。另外,经过极差法和方差法对正交试验数据进行分析,均显示仅主表面活性剂AES的浓度对油泥洗脱效果有显著性影响。  (3)油泥经微乳洗液处理后,对其中的微乳液进行回收再利用,发现回收液对新的含油污泥处理后效果更好,泥渣中残油率可降低到2.44%左右,证明洗液可以实现循环再利用。另外,采用微乳洗液和水洗相结合的方式处理油泥,下层固相中残留的油分含量可进一步降低至2%以下。
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