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微生物降解法：工业含油废水处理的创新路径与挑战

一、引言

1.1研究背景与意义

随着工业化进程的加速，工业含油废水的排放量日益增加，对环境和人类健康构成了严重威胁。含油废水的来源极为广泛，涵盖石油开采及加工、固体燃料热加工、纺织、皮革、铁路、交通运输、屠宰、食品加工以及机械加工等众多行业。石油工业中，石油开采过程的带水原油分离水、钻井提钻设备冲洗水、井场及油罐区地面降水，石油炼制和石油化工的生产装置油水分离、油品及设备洗涤冲洗过程，都会产生大量含油废水。固体燃料热加工工业排出的焦化含油废水，主要源于焦炉气冷凝水、洗煤气水和各种贮罐排水。

这些含油废水若未经有效处理直接排放，会带来一系列严重危害。在生态系统方面，排入水体后，会在水面形成油膜，阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源。水中的乳化油和溶解油，会因好氧微生物分解作用消耗水中溶解氧，使水体缺氧，影响鱼类和水生生物生存。例如，向水体排放1t油品，就能形成5×10?㎡油膜。在土壤方面，含油废水浸入土壤空隙形成油膜，阻碍空气、水分和肥料渗入，破坏土层结构，不利于农作物生长，严重时可致农作物枯死。在对城镇排水系统影响上，排入城镇排水管道，会对排水管道、附属设备及城镇污水处理厂造成不良影响，采用生物处理法时，一般要求石油和焦油含量不超过30-50mg/L，否则会影响水处理微生物正常代谢。

传统的含油废水处理方法，如重力分离法、气浮法、混凝法、过滤法等，虽在一定程度上能去除废水中的油类物质，但存在各自的局限性。重力分离法主要用于去除粒径60μm以上的油粒和大部分固体颗粒，设备占地面积大；气浮法适用于处理隔油池处理后残留的粒径为10-60μm的分散油、乳化油及细小悬浮固体物，浮渣量大且含大量气泡；混凝法针对微小悬浮油粒和胶状油粒，需使用化学药品，可能产生二次污染；过滤法管理难度大，滤料易堵塞。

微生物降解法作为一种环境友好、成本较低的处理技术，具有独特优势。微生物通过自身的代谢活动，能将含油废水中的油类物质分解转化为水、二氧化碳和其他无害物质，实现污染物的真正减量化和无害化，避免了二次污染问题。而且，微生物种类繁多，可通过筛选、驯化得到适应不同含油废水水质的菌株，提高处理效果。例如，从油污土壤中分离筛选出的机油高效降解菌株ZL1和ZL2，在约2天内对初始含油量为270mg/L废水的除油率分别可达67.9%和76.2%。

研究微生物降解法处理工业含油废水，对环境保护和工业可持续发展具有重要意义。从环境保护角度看，有效处理含油废水，可减少其对水体、土壤和生态系统的污染，保护水资源和生态平衡，保障人类健康。从工业可持续发展角度讲，帮助工业企业实现含油废水达标排放，减少环保压力和经济损失，还能通过对废水中有用物质的回收利用，降低生产成本，提高资源利用率，促进工业的绿色发展。

1.2国内外研究现状

在国外，微生物降解法处理工业含油废水的研究起步较早。美国、加拿大等石油资源丰富的国家，一直致力于相关技术的研发。美国德克萨斯农工大学的HamidrezaSamouei博士对采出水成分进行深入研究，提出利用二氧化碳脱盐技术分阶段从盐水中提取有价值矿物质的方法，旨在实现采出水的资源化利用，为含油废水处理提供了新的思路。加拿大研发了多种物理化学与生物处理相结合的技术，通过预处理降低废水中的悬浮物和重金属含量，再利用生物处理技术降解有机物，提高了废水处理效率。早在20世纪40年代，国外就开展了细菌降解石油烃的研究，近年来，研究重点逐渐转向微生物降解机理和高效降解菌的筛选。德国科学家首次报道了石油烃可以被厌氧微生物降解转化为甲烷，加拿大科学家也报道了油藏中存在混合菌群降解原油产甲烷过程。

国内对于微生物降解法处理工业含油废水的研究也取得了显著进展。随着油田开采进入中后期，采出液含水率不断升高，采油废水处理问题日益突出，国内学者针对采油废水的特点，在传统处理技术的基础上进行了改进和创新。从土壤和水体中分离筛选出多种具有石油降解能力的微生物，包括细菌、真菌和放线菌等，并研究了不同微生物对石油烃的降解特性和影响因素，如温度、pH值、盐度等对微生物降解活性的影响。通过基因工程技术对微生物进行改造，提高其对石油污染物的降解能力，为实际应用提供了理论支持。包钢在冷轧废水处理中，采用微生物处理技术，通过定期向微生物反应池投加经过优化筛选组合的联合菌群，有效提高了废水的可生化性和去除效率。

尽管国内外在微生物降解法处理工业含油废水方面取得了一定成果，但当前研究仍存在一些不足与空白。在高盐梯度下采油废水处理方面，虽然已有多种处理技术，但大多数技术在处理高盐度、高含油量和高有机物浓度的采油废水时，仍面临处理成本高、效果不稳定等问题。对于一些特殊行业的含油废水，如含