油田含聚污水高效生物处理中试试验效能研究

赵云发，魏 利，魏 东，李春颖，张 杰

(1. 哈尔滨工业大学 城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨 150090；2. 东北林业大学 生命科学学院，哈尔滨150040；3. 哈尔滨商业大学 能源建筑与工程学院，哈尔滨150028)

油田含聚污水高效生物处理中试试验效能研究

赵云发1，魏 利1，魏 东2，李春颖3，张 杰2

(1. 哈尔滨工业大学 城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨 150090；2. 东北林业大学 生命科学学院，哈尔滨150040；3. 哈尔滨商业大学 能源建筑与工程学院，哈尔滨150028)

采用生物处理和絮凝沉淀的方法对含聚采油废水进行中试处理试验，监测了COD、BOD5、HPAM、含油量等的变化情况.试验结果表明, 含聚采油废水经该工艺处理后，出水COD减少到89.5 mg/L，BOD5为3.5 mg/L，HPAM质量浓度为26.2 mg/L，含油量为1.0 mg/L，处理成本为0.19元/m3，处理出水各项检测指标均能达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.

含聚废水；生物处理；中试试验；效能

目前三次采油技术在我国各大油田已经得到广泛应用，使用聚丙烯酰胺的聚合物驱油技术是最主要的一种，保证了石油开采的产量和效率，但也因此产生了大量的含聚废水[1].高分子水溶性聚合物(HPAM)的存在改变了采油废水的水质特点，增加了水的黏度，使采油废水变得稳定，悬浮物的沉降性降低，油水分离困难[2].常规油田采出水处理技术已不能达到处理标准.常用的含聚采油废水处理方法有沉降，气浮，膜分离法等物理方法[3-5]，高级氧化，电化学法等化学方法[6-8]和生物法[9-10].由于聚丙烯酰胺难以被降解，为了减少对环境的污染，含聚废水经处理后，多数用于重新配聚进行石油的开采，少量外排[11].

本研究通过水解酸化，接触氧化和絮凝沉淀的工艺对含聚废水进行了中试处理研究，为实际生产应用提供了技术和理论支持.

1 材料与方法

1.1水的来源及实验装置及流程图

实验在大庆油田采油一厂中一污水站进行，含聚含油废水为该处理站废水，含油量为12.6～32.5 mg/L，COD为240～450 mg/L，HPAM质量浓度59.7～97.6 mg/L，水温为35～45 ℃.实验装置为钢制撬装，包含水解酸化池，接触氧化池，和沉淀池，总有效容积为72 m3，进水量为2 m3/h，工艺如图1所示.

图1 含油含聚废水生化处理现场试验工艺流程示意图

1.2分析方法

含油量测定(SY/T0530-93)；硫化物含量测定(HJ/T60-2000)；悬浮物含量测定(SY/T5329-94)；聚合物质量浓度测定(Q/SY DQ0928-2003)；CODCr(GB11914-89)；BOD5含量的检测根据《水和废水监测分析方法(第三版)》的要求进行分析化验.

1.3试验方法

在水解酸化池中加入水解污泥0.55 m3，并投加实验室培养的微生物菌种，对中试进行强生物化启动，同时，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∶含油污水比例从5∶1逐渐提高到1∶1)，并投加营养物(蔗糖)和无机盐(磷酸二胺和尿素)，水解酸化池搅拌，进行挂膜.静置培养7～10 d，使生物量繁殖到预期水平并挂膜后开始连续进水，进水量从0.5 m3/h逐渐加大至2 m3/h，并在沉淀池中投加絮凝剂.

2 结果与讨论

2.1生物膜的培养与驯化

实验通过投加活性污泥和实验室培养的高效降解菌进行生物膜的培养和驯化，活性污泥来自于大庆某生活污水处理厂，加入糖后24 h内水表面的油膜存在且无变化，48 h内水表面的油膜逐渐消解直至消失.以上现象说明水解酸化污泥对石油类有较强的去除效果.由于污泥流失在水解酸化池及好氧池污泥补加量均为1 m3，使活性污泥数量增大，使反应器内填料上形成最大量的生物膜，并为专向工程菌提供适宜载体.通过调节碳氮磷的比例，使厌氧段的C∶N∶P达到100∶2.5∶1，好氧段的C∶N∶P达到100∶5∶1，分别使两段的碳氮磷比例达到最佳比例，以提高微生物的数量，刺激微生物生长，在合成代谢同时产生水解酸化酶，提高降解效果.

连续稳定运行两周后，出水水质逐渐变好，达到排放标准，通过生物相的观察结果发现，水解酸化段及好氧段的泥量及菌量增长很快，尤其水解酸化段的菌量一直保持在一个很高的水平，这次强化启动已经达到了培养生物膜的目的，挂膜结束.

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标之一，含聚废水中COD的主要来源是水中的聚合物和石油类物质，如图2所示，在稳定运行试验过程中，来水的COD有时会有较大波动，但出水COD变化不大，出水水质比较稳定，来水COD平均值为332 mg/L，处理出水平均值为89.5 mg/L，平均去除率73.0%，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.

图2 含聚废水COD的变化

2.2.2 BOD5的去除

如图3所示，来水的BOD5比较低，来水平均值为8.8 mg/L，在稳定运行试验过程中，处理出水BOD5平均值为3.5 mg/L，平均去除率60.2%，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.

图3 含聚废水中BOD5的变化

2.2.3 HPAM的去除

如图4所示，HPAM来水平均值为78.4 mg/L，在稳定运行试验过程中微生物能降解10%的HPAM，通过投加化学药剂絮凝沉淀，处理出水HPAM平均值为26.2 mg/L，平均去除率66.6%，大幅度降低了聚合物质量浓度.

图4 含聚废水中HPAM质量浓度的变化

2.2.4 含油的去除效能分析

如图5所示，稳定运行试验过程中，来水含油量变化较大，来水含油量平均值为21.8 mg/L，经处理后出水含油量比较稳定，平均值为1.0 mg/L，平均去除率95.2%，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.

图5 含聚废水中含油量的变化

2.2.5 悬浮物的去除

含聚废水中的悬浮物主要是岩石碎屑和黏土颗粒，由于含聚废水中的聚合物是阴离子型聚合物，土壤表面带负电，相互排斥，难以聚集沉降，另外水中聚合物的存在增加了水的黏度，使水中的悬浮物难以沉降[12].生物处理可以通过生物膜的吸附作用和填料的过滤作用去除悬浮物.如图6所示，稳定运行试验过程中，来水平均值为36.2 mg/L，好氧出水平均值为7.44 mg/L，沉淀出水平均值为46.2 mg/L，加药后，产生的絮体没能完全沉淀致使沉淀出水的悬浮物质量浓度较高，能够达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.[13]

图6 含聚废水中悬浮物的变化

2.2.6 硫化物的去除

如图7中所示，在稳定运行试验过程中，硫化物来水平均值为0.67 mg/L，厌氧出水平均值为1.43 mg/L，好氧出水平均值为0.12 mg/L，沉淀出水平均值为0.03 mg/L，去除率为96.1%，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.其中，厌氧池中的硫化物质量浓度高，原因是来水中含有6×100～103的硫酸盐还原菌，在厌氧池的环境下硫酸盐还原菌经过积累和繁殖，产生硫化物，同时来水中的硫化物在厌氧池中沉积，造成厌氧出水硫化物质量浓度高于来水.

图7 含聚废水硫化物质量浓度的变化

2.3运行成本

该工艺处理含聚废水，处理出水可达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准，其运行成本为0.19元/m3，其中电费为0.11元/m3，药剂费为0.08元/m3，成本较低，经济合理.

3 结 论

1)大庆油田采油一厂中一污水站含聚废水经生物和絮凝沉淀处理后，出水COD达到89.5 mg/L，BOD5达到3.5 mg/L，HPAM质量浓度达到26.2 mg/L，含油量达到1.0 mg/L，悬浮物质量浓度达到46.2 mg/L，硫化物质量浓度达到为0.03 mg/L，该生物处理工艺处理含聚废水效果较好，出水水质稳定.

2)运行成本为0.19元/m3，各项出水指标达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准排放要求.

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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.

城市水资源与水环境国家重点实验室开放研究基金(2015TS07)

赵云发(1993-)，男，硕士，研究方向：环境微生物以及污水处理.

魏 利(1978-)，男，博士，讲师，研究方向：环境微生物以及污水处理.

X703

A

1672-0946(2017)05-0526-04