趙云發(fā)，魏 利，魏 東，李春穎，張 杰

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室，哈爾濱 150090；2. 東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱150040；3. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 能源建筑與工程學(xué)院，哈爾濱150028)

油田含聚污水高效生物處理中試試驗效能研究

趙云發(fā)1，魏 利1，魏 東2，李春穎3，張 杰2

(1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室，哈爾濱 150090；2. 東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱150040；3. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 能源建筑與工程學(xué)院，哈爾濱150028)

采用生物處理和絮凝沉淀的方法對含聚采油廢水進(jìn)行中試處理試驗，監(jiān)測了COD、BOD5、HPAM、含油量等的變化情況.試驗結(jié)果表明, 含聚采油廢水經(jīng)該工藝處理后，出水COD減少到89.5 mg/L，BOD5為3.5 mg/L，HPAM質(zhì)量濃度為26.2 mg/L，含油量為1.0 mg/L，處理成本為0.19元/m3，處理出水各項檢測指標(biāo)均能達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.

含聚廢水；生物處理；中試試驗；效能

目前三次采油技術(shù)在我國各大油田已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，使用聚丙烯酰胺的聚合物驅(qū)油技術(shù)是最主要的一種，保證了石油開采的產(chǎn)量和效率，但也因此產(chǎn)生了大量的含聚廢水[1].高分子水溶性聚合物(HPAM)的存在改變了采油廢水的水質(zhì)特點，增加了水的黏度，使采油廢水變得穩(wěn)定，懸浮物的沉降性降低，油水分離困難[2].常規(guī)油田采出水處理技術(shù)已不能達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn).常用的含聚采油廢水處理方法有沉降，氣浮，膜分離法等物理方法[3-5]，高級氧化，電化學(xué)法等化學(xué)方法[6-8]和生物法[9-10].由于聚丙烯酰胺難以被降解，為了減少對環(huán)境的污染，含聚廢水經(jīng)處理后，多數(shù)用于重新配聚進(jìn)行石油的開采，少量外排[11].

本研究通過水解酸化，接觸氧化和絮凝沉淀的工藝對含聚廢水進(jìn)行了中試處理研究，為實際生產(chǎn)應(yīng)用提供了技術(shù)和理論支持.

1 材料與方法

1.1水的來源及實驗裝置及流程圖

實驗在大慶油田采油一廠中一污水站進(jìn)行，含聚含油廢水為該處理站廢水，含油量為12.6～32.5 mg/L，COD為240～450 mg/L，HPAM質(zhì)量濃度59.7～97.6 mg/L，水溫為35～45 ℃.實驗裝置為鋼制撬裝，包含水解酸化池，接觸氧化池，和沉淀池，總有效容積為72 m3，進(jìn)水量為2 m3/h，工藝如圖1所示.

圖1 含油含聚廢水生化處理現(xiàn)場試驗工藝流程示意圖

1.2分析方法

含油量測定(SY/T0530-93)；硫化物含量測定(HJ/T60-2000)；懸浮物含量測定(SY/T5329-94)；聚合物質(zhì)量濃度測定(Q/SY DQ0928-2003)；CODCr(GB11914-89)；BOD5含量的檢測根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法(第三版)》的要求進(jìn)行分析化驗.

1.3試驗方法

在水解酸化池中加入水解污泥0.55 m3，并投加實驗室培養(yǎng)的微生物菌種，對中試進(jìn)行強生物化啟動，同時，投加生活污水5 m3，投加含油污水1 m3，以后每天投加生活污水和含油污水(生活污水∶含油污水比例從5∶1逐漸提高到1∶1)，并投加營養(yǎng)物(蔗糖)和無機(jī)鹽(磷酸二胺和尿素)，水解酸化池攪拌，進(jìn)行掛膜.靜置培養(yǎng)7～10 d，使生物量繁殖到預(yù)期水平并掛膜后開始連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水量從0.5 m3/h逐漸加大至2 m3/h，并在沉淀池中投加絮凝劑.

2 結(jié)果與討論

2.1生物膜的培養(yǎng)與馴化

實驗通過投加活性污泥和實驗室培養(yǎng)的高效降解菌進(jìn)行生物膜的培養(yǎng)和馴化，活性污泥來自于大慶某生活污水處理廠，加入糖后24 h內(nèi)水表面的油膜存在且無變化，48 h內(nèi)水表面的油膜逐漸消解直至消失.以上現(xiàn)象說明水解酸化污泥對石油類有較強的去除效果.由于污泥流失在水解酸化池及好氧池污泥補加量均為1 m3，使活性污泥數(shù)量增大，使反應(yīng)器內(nèi)填料上形成最大量的生物膜，并為專向工程菌提供適宜載體.通過調(diào)節(jié)碳氮磷的比例，使厭氧段的C∶N∶P達(dá)到100∶2.5∶1，好氧段的C∶N∶P達(dá)到100∶5∶1，分別使兩段的碳氮磷比例達(dá)到最佳比例，以提高微生物的數(shù)量，刺激微生物生長，在合成代謝同時產(chǎn)生水解酸化酶，提高降解效果.

連續(xù)穩(wěn)定運行兩周后，出水水質(zhì)逐漸變好，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通過生物相的觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水解酸化段及好氧段的泥量及菌量增長很快，尤其水解酸化段的菌量一直保持在一個很高的水平，這次強化啟動已經(jīng)達(dá)到了培養(yǎng)生物膜的目的，掛膜結(jié)束.

2.2污染物去除效能分析

2.2.1 COD的去除

COD是含聚污水外排的重要指標(biāo)之一，含聚廢水中COD的主要來源是水中的聚合物和石油類物質(zhì)，如圖2所示，在穩(wěn)定運行試驗過程中，來水的COD有時會有較大波動，但出水COD變化不大，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，來水COD平均值為332 mg/L，處理出水平均值為89.5 mg/L，平均去除率73.0%，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.

圖2 含聚廢水COD的變化

2.2.2 BOD5的去除

如圖3所示，來水的BOD5比較低，來水平均值為8.8 mg/L，在穩(wěn)定運行試驗過程中，處理出水BOD5平均值為3.5 mg/L，平均去除率60.2%，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.

圖3 含聚廢水中BOD5的變化

2.2.3 HPAM的去除

如圖4所示，HPAM來水平均值為78.4 mg/L，在穩(wěn)定運行試驗過程中微生物能降解10%的HPAM，通過投加化學(xué)藥劑絮凝沉淀，處理出水HPAM平均值為26.2 mg/L，平均去除率66.6%，大幅度降低了聚合物質(zhì)量濃度.

圖4 含聚廢水中HPAM質(zhì)量濃度的變化

2.2.4 含油的去除效能分析

如圖5所示，穩(wěn)定運行試驗過程中，來水含油量變化較大，來水含油量平均值為21.8 mg/L，經(jīng)處理后出水含油量比較穩(wěn)定，平均值為1.0 mg/L，平均去除率95.2%，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.

圖5 含聚廢水中含油量的變化

2.2.5 懸浮物的去除

含聚廢水中的懸浮物主要是巖石碎屑和黏土顆粒，由于含聚廢水中的聚合物是陰離子型聚合物，土壤表面帶負(fù)電，相互排斥，難以聚集沉降，另外水中聚合物的存在增加了水的黏度，使水中的懸浮物難以沉降[12].生物處理可以通過生物膜的吸附作用和填料的過濾作用去除懸浮物.如圖6所示，穩(wěn)定運行試驗過程中，來水平均值為36.2 mg/L，好氧出水平均值為7.44 mg/L，沉淀出水平均值為46.2 mg/L，加藥后，產(chǎn)生的絮體沒能完全沉淀致使沉淀出水的懸浮物質(zhì)量濃度較高，能夠達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.[13]

圖6 含聚廢水中懸浮物的變化

2.2.6 硫化物的去除

如圖7中所示，在穩(wěn)定運行試驗過程中，硫化物來水平均值為0.67 mg/L，厭氧出水平均值為1.43 mg/L，好氧出水平均值為0.12 mg/L，沉淀出水平均值為0.03 mg/L，去除率為96.1%，達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.其中，厭氧池中的硫化物質(zhì)量濃度高，原因是來水中含有6×100～103的硫酸鹽還原菌，在厭氧池的環(huán)境下硫酸鹽還原菌經(jīng)過積累和繁殖，產(chǎn)生硫化物，同時來水中的硫化物在厭氧池中沉積，造成厭氧出水硫化物質(zhì)量濃度高于來水.

圖7 含聚廢水硫化物質(zhì)量濃度的變化

2.3運行成本

該工藝處理含聚廢水，處理出水可達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)，其運行成本為0.19元/m3，其中電費為0.11元/m3，藥劑費為0.08元/m3，成本較低，經(jīng)濟(jì)合理.

3 結(jié) 論

1)大慶油田采油一廠中一污水站含聚廢水經(jīng)生物和絮凝沉淀處理后，出水COD達(dá)到89.5 mg/L，BOD5達(dá)到3.5 mg/L，HPAM質(zhì)量濃度達(dá)到26.2 mg/L，含油量達(dá)到1.0 mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度達(dá)到46.2 mg/L，硫化物質(zhì)量濃度達(dá)到為0.03 mg/L，該生物處理工藝處理含聚廢水效果較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定.

2)運行成本為0.19元/m3，各項出水指標(biāo)達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)排放要求.

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Studyonefficiencyofefficientbiologicaltreatmentofoilfieldwastewatercontainingpolymer

ZHAO Yun-fa1, WEI Li1, WEI Dong2, LI Chun-ying3, ZHANG Jie2

(1. State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China; 2. School of Life Sciences, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China; 3. School of Energy and Civil Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

The method of biological treatment and flocculation-precipitation were adopted to treat oilfield wastewater containing polymer by pilot test. The changes of COD, BOD5, HPAM content, oil content were monitored. Experimental results showed that the effluent COD was reduced to 89.5 mg/L. The contents of BOD5and HPAM were 3.5 mg/L and 26.2 mg/L respectively. And the oil content was 1.0 mg/L after the process of treatment wastewater containing polymer. The treatment cost was 0.19 yuan/m3. Each detection index can reach the secondary Comprehensive Discharge Standard of Wastewater (GB8978-1996).

wastewater containing polymer; biological treatment; pilot test; efficiency

2017-03-10.

城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室開放研究基金(2015TS07)

趙云發(fā)(1993-)，男，碩士，研究方向：環(huán)境微生物以及污水處理.

魏 利(1978-)，男，博士，講師，研究方向：環(huán)境微生物以及污水處理.

X703

A

1672-0946(2017)05-0526-04