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油田含聚合物污水外排处理技术室内模拟研究

发布日期:2015-04-06 14:25:08

本文地址:http://www.elparais.com/article/20150406142646.html
文章摘要:生物降解 ,小非绞架济世,家喻户习马普尔郑重其事。

聚合物驱油技术大面积应用的同时也产生了含聚丙烯酰胺污水的处理问題.含 聚污水具有粘度大、含油多、乳化稳定的特点,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:传统的污水处理方法及设施难以使该污水处 理达到外排水水质的标准•用气浮+生物接触氧化法对孤岛油田含聚污水进行处理,首先利 用气浮去除悬浮油和大部分聚合物,然后利用生物降解接触氧化膜上的烃类降解菌和聚丙烯統 胺降解菌组成的高效降解菌群的生物降解作用去除乳化油和残余的聚合物•研究结果表明: 孤岛含聚污水经气浮+生物接触氧化法处理后含油量由300 mg.L-1以上降至4 mg.L-1以 下,(:00&由1 700 mg.L—1以上降至100 mg.L—1以下,聚丙烯酰胺的含量由40 mg.L—1以上 降到1.5 mg.L-1以下.出水水质完全达到国标GB8978—1996《污水综合排放标准》规定的 一级排放标准.

近年来,我国东部的大多数油田基本上已经进 人高含水开发后期,使用聚丙烯酰胺进行3次采油 已经在大庆、大港和胜利等油田得到大面积的推 广[|4 .大规模注聚合物使大量低矿化度清水进人 注水系统,导致油田污水的供、注水不平衡[3],大量 含聚污水不达标外排会造成严重的环境污染.对于 含大量聚合物的油田污水如何净化处理使之达到地 层回注和外排标准已成为当前油田亟待解决的问题 之一.目前,油田主要应用重力式和压力式处理工 艺.传统的采油污水处理工艺对于非含聚污水具有 良好的处理效果.随着3次采油技术的推广,聚合物 驱油采出液急剧增加,利用现有的污水处理工艺处 理含聚污水给水处理工作带来严峻的挑战.在现有 的处理工艺条件下,含聚丙烯酰胺污水处理后的水 质指标只能达到油含量<30根本达不
到外排标准.
国内外生物法除油[>6]和生物法[7_8]去除聚丙 烯酰胺的研究取得了一定进展,国内部分油田已经 将生化工艺应用于非含聚采油废水的处理M.由于 未能构建髙效菌群等原因,尚未见气浮+生物接触 氧化工艺应用于含聚污水外排处理的报道.本论文 针对孤岛油田含聚合物采油污水的水质特征,筛选 到高效烃类降解菌和聚合物降解菌.提出利用气浮 作为生化预处理技术,采用生物接触氧化法处理含 聚合物采油污水.生化处理过程中投加高效菌种与 激活污水原有细菌相结合的方法获得高效的除油、 降COD菌群.2种方法结合使用,实现了含聚污水 达标排放的目的.
1材料和方法
1.1菌种来源和培养基
高效烃类降解菌:来自胜利油田炼化总厂污水 处理生化池的活性污泥
聚丙烯酰胺降解菌:来自孤岛油田聚丙烯酰胺 驱油产出液;
原油培养基(g.HNaaS^NH^Sa,:!; MgS04 • 7H20, 0. 25; NaN03,2; KH2P04,2. 5; 尺21^04*3$0,5;原油,1.
油平板和斜面:往上述培养基上加入15 的琼脂,制成油平板和斜面.聚丙烯酰胺降解菌富集 培养基(g.I^nHPAMJ;原油,l;NaCl,5.0; (NH4 )2S04,0. 1; MgS04 • 7H20, 0. 025; NaN03, 0.2;NaH2P04,0.5;K2HP04.3H20,1.0;pH 自然.
平板培养基(g_ L_1)[lflI:HPAM,3. 0;NaCl, 5.0; (NH4)2S04, 0. 1; MgS04 • 7H20, 0. 025; NaN03,0.2; NaH2 P04,0.5; K2 HP04 • 3H2 0,1 • 0;琼 脂,20;pH,7.2~8.5.
1.2菌种分离及鉴定
1.2.1烃类降解菌种的富集、驯化和鉴定
将所采集的胜利油田稠油炼化厂污水厂生化池 的活性污泥接人灭菌后的原油培养基中,置于40 X: 旋转式摇床中(转速130 r/min)培养,选取乳化效 果好的富集培养液接人新鲜油培养基中,在相同条 件下驯化培养3次.以油平板划线分离,挑取单菌 落,按《伯杰细菌鉴定手册》(第8版)进行菌种鉴定. 经过鉴定,所筛选的细菌为杆状,革兰氏阴性菌,生 理生化分析确定为假单胞菌属菌株,编号为WL-1. 1.2.2 聚丙烯酰胺衍生物降解菌的富集、驯化和 鉴定
将适量产出液或污水接种于富集培养基中,置 于45 X: ,80~100 r/min的摇床培养7~14 d,每天 取样,对培养液进行分析并涂聚丙烯酰胺平板,分离 菌种,按《伯杰细菌鉴定手册》(第8版)进行菌种鉴 定.经过鉴定,所筛选的细菌为杆状,革兰氏阴性菌, 生理生化分析确定为假单胞菌属菌,编号为HL-2. 1.3孤岛第五联合站污水化学分析和生物分析
污水中原油以悬浮油滴和乳化油2种形态存 在,(:00&为 1 300~2 000 mg,!/1,含油量为 300~ 1 000 mg,L_1 之间,CODa含量为 1 700~3 000 mg- L_1之间,聚合物含量40?110 mg.L—1.
污水中含有烃类氧化菌、硫酸盐还原菌、铁细菌 和腐生菌等细菌群落.
1.4分析方法
COD&测试根据标准GB11914—89;聚丙烯酰 胺含量测定根据标准Q/DG1170—88;矿化度测定 根据标准SY/T5523—2000;含油量测定根据标准 SY/T0530—93;细菌含量测定根据标准SY/ T0532—93.
2实验内容与方法 2.1苗种室内评价实验
将分离筛选到的菌株WL-1和HL-2与污水原 有菌种进行激活组合实验,共分为5个组合•组合 1:将原水灭菌后只投加WL-1;组合2:投加WL-1 并加营养激活污水原有细菌;组合3:将原水灭菌后 只投加HL-2;组合4:只投加HL-2并加营养激活 污水原有细菌;组合5:投加WL-1和HL-2 2株 菌,同时加营养激活污水原有细菌.分别测试并比较 细菌作用8 h和12 h后含油量和CODc,值变化,获 得最佳菌群组合和合理的生化停留时间.
2.2室内模拟实验
2.2.1气浮预处理
利用气浮作为生物接触氧化法的预处理技术, 采用聚合硫酸铁作絮凝剂.
2.2.2生化处理
根据现场污水的温度,确定室内实验的温度为 38 1C ,利用自动加液栗投加营养.根据室内摇床试 验确定室内模拟试验的生化停留时间为8 h.图1为 室内模拟试验流裎图.
组合1对原油的降解能力强于组合3.同时,组合1 和组合2强于组合3和组合4.组合5的除油效果 最佳,对原油的去除率高达98% .5组菌种组合的降 解时间由8 h延长到12 h后降解效果都有所增加. 由实验结果得知,筛选的特殊功能菌能与原水细菌 组成有效菌群,能增强污水中原油的去除效果,筛选 的聚丙烯酰胺降解菌HL-1对原油也有降解作用.
表1菌株的形态及生理生化特征 Tab. 1 The characters of the bacteria
菌株形态特征
WL-1HL-2
菌落颜色淡黄色乳白色
菌落形态雪花状,不透明棉絮状,表面起皱
边缘状况边缘不规则边缘圆润
菌体形状椭圆形杆状短杆
革兰氏染色++
芽孢有有
运动性++
需氧性好氧好氧
V-P测定--
明胶液化+一
 
 
3结果与讨论
3.1离效降解菌的形态及生理生化特征
含聚污水主要污染物为石油类和聚合物残留, 针对污水外排指标,筛选能够降解石油类和聚合物 的降解菌,利用高效降解菌群组合对污染物进行降 解.筛选菌株的生理生化特征见表1.
3.2单株菌和混合菌对原油和COD&S除效果 3.2.1不同菌群组合对原油的去除效果
如图2所示,WL-1和HL-2菌都能降解原油,
3.2.2不同菌群组合对COD&的去除效果
单独接种WL-1和HL-2时,HL-1对CODc, 的去除能力强于WL-1,即组合3对COD&的降解 能力强于组合1.同样如图3所示,组合3和组合4 的COD&去除能力强于组合1和组合2,组合5的降 解能力最强,COD&的去除率高达73%.由实验结果 可知,筛选到的聚丙烯酰胺降解菌在降解聚丙烯醜 胺的间时能对原油有降解作用,投加菌株并激活原 有细菌促进了污水中CODc,的去除效果.含聚污水 的降解率在特殊功能菌和激活原有细菌的条件下更 高,这是因为难降解聚合物的降解一般是由微生物 菌落间共代谢作用来完成的[11].
.3室内模拟处理效果
3.3.1室内模拟试验对COD&的去除效果
如图4所示,实验阶段进水水质波动较大, (:00&值主要在1 500~2 500 mg«L_1之间,进水的 平均COD&值为1 929 mg_L_l;气浮出水的COD& 值主要在150~200的范围内波动,平均
CODeJ[为157 mg*L_l;生化出水的COD&值在50 ~100 mg‘1/1的范围内波动,平均COD&值为65.7 mg,L_1(进水的COD&见图4右纵坐标,气浮出水、 生化出水的COD&见图4左纵坐标).由于投加了高 效功能菌群,气浮加生化能够将含聚合物污水的 COD&值降到100 mg_L—1以下,达到国家外排一级 标准• 3000
2500
2000
1500
1000
02 46 810 12 14 16 18 20
时间/d
图4生物接触氧化对COD&的去除效果 Fig. 4 The removal effects of CODc, by biological touch oxidized method
3.3.2室内模拟试验对含油量的去除效果
聚合物驱采油污水,污水乳化严重,如图5所示, 实验进水的含油量波动较大,波动范围300?800 mg- I/1,进水含油量平均值为540 n^I/1;气浮出水的 含油量在10~20 mg*I/1的范围波动,平均值为14.2 mg*!/1;生化出水的含油量除连续监测的第2天4.1 mg,1/1外,其余全部小于3 mg‘L'生化出水的平均 含油量为1.29 mg‘1/1,出水水质达到国家外排一级 标准(进水含油量见图5右纵坐标,气浮出水、生化出
水的含油量见图5左纵坐标).
3.3.3室内模拟实验对聚合物的去除效果
进水的聚合物含量在40~110 mg^LT1,聚丙 錄酰胺作为一种稳定的高分子聚合物,有着极强的 生物抗性,即使是被降解为小分子聚丙烯酰胺依然 有这种特性[12],污水中聚合物主要用气浮方法去 除,残余的聚丙烯酰胺利用生物降解,生物能利用聚 丙烯酰为氮源进行生长,经生物降解后污水中聚合 物含量小于l.Smg*!/1.
经过比较污水中聚合物经过生物降解前后红外 光谱图(见图6)可以看出生物处理后残余聚合物官 能团明显减少.降解前酰胺基的特征双峰3 381 cnT1和3 178CHT1在降解后已不存在.生物降解前 光谱图上在1 615.27 cnT1产生强吸收带,生物作用 后在1 664.86 cnT1和1 111.81 cm_1处产生强吸收 带.1 615.27 cnT1为酰胺基上C = O产生的吸收 带,1 664.86 cnT1为羧酸基上C= 0产生的吸收 带,1 111.81 cnT1为羧酸离子上C—0产生的吸收 带,酰胺基经过生物作用后转换为羧酸离子[1'聚 丙烯酰胺生物降解后的红外光谱图上吸收带明显少 于降解前.由此可认为聚丙烯酰胺的生物降解主要 是经过生物作用后转换为聚丙烯酸的衍生物.
4结论
孤岛含聚污水经过气浮和二级生化处理后,含 油量小于3 mg*L_1,CODCt值小于100 mg*I^1,能 够达到国家污水外排一级标准.气浮作为含聚合物 采油污水生化处理的预处理,主要用于去除悬浮油、 部分乳化油和难生化处理的聚合物.大部分的乳化 油和残余的聚合物通过生物降解去除.为了保证生 化处理的稳定性和效果,气浮出水的含油量最好小 于 20 mg*L'COD&值最好小于 200 mg*L'
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