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油田含聚污水处理技术研究进展-技术文献-无锡市绿之星环保有限公司提供工业污水处理设备,油田污水,污泥处理工艺技术设备服务
 
油田含聚污水处理技术研究进展
 

目前,我国聚合物驱油技术广泛采用聚丙烯酰胺(PAM),其产生的含有PAM 的污水粘度大、水中油滴及固体悬浮物在PAM 及其水解产物的作用下乳化稳定性强,处理起来非常困难。随着使用聚合物驱的三次采油新技术的推广,三采污水量逐年增加,而外排污水中的PAM 由于不能被完全降解而形成在环境中的累积效应,进而造成环境污染。因此,寻找一种高效、无二次污染的PAM 降解方法是环境保护者研究的重要课题。

1 油田含聚污水的处理现状

采油污水经处理后大部分作为回注水注入地层用于二次采油,部分排放或者作为蒸汽采油的锅炉用水,不同用途的水处理要求不同,采用的方法也有区别。国内大多数油田对于采油污水只做了一些简单的处理,这种处理后的污水往往很难达到国家排放标准。目前,国内关于采油污水处理方面的研究工作开展较少 。

2 聚丙烯酰胺的降解技术

PAM 降解技术包括机械降解、热降解、化学降解 和生物降解等。

2.1 机械降解

机械降解是采油含聚污水经自然沉降、二次沉降 和过滤,除去油滴及悬浮物。单纯的物理方法不适 宜处理含聚污水,对于环境的危害仍然存在,传统的机 械降解方法主要包括气浮法、膜分离法和过滤法。

2.2 热降解

热降解是PAM 在热作用下化学键发生断裂。目 前,对PAM 热降解的研究主要采用热重分析和微分 扫描量热法,根据不同升温速率下PAM 的失重曲线 判断PAM 的降解机理。

2.3 化学降解

化学降解主要有氧化降解、光降解和光催化降解。 (1)氧化降解是利用强氧化剂、光能或其它能量催 化,终将PAM 氧化降解为无机物。目前研究较多 的氧化剂有Fenton试剂r2]、高铁酸钾 等。氧化法是 一种潜在的、非常有发展前途的、对环境友好的含聚污 水处理技术。

(2)光降解是利用自然光和紫外光照射使PAM 降解。紫外光照射下,PAM 会发生自由基链断裂。 在脉冲激光下也会引发PAM 降解。

(3)光催化降解是在光催化过程中产生强氧化性 基团,通过自由基可将很多难生物降解的物质完全矿 化。光催化降粘性能非常显著,光照5~10 rain,含 PAM 的油田污水的粘度下降至蒸馏水的粘度。

2.4 生物降解

生物处理法作为对环境污染物高效的处理手段, 由于其技术成熟、无二次污染、运行费用低廉,已经在 多种难降解污染物的无害化处理领域发挥着核心作用。生物处理法是去除废水中有机污染物经济效益和 环境效益好、应用广泛的废水处理方法。

生物方法处理含聚污水主要是利用微生物通过其 特定酶的作用,以PAM 为营养源,在其生长和代谢过 程中将PAM 转化为小分子有机物和无机物。PAM 的降解产物可作为细菌生命活动的营养物质,反过来 营养物质又会促进PAM 的降解。生物降解PAM 主 要受酸碱度、温度、盐分、氧、养料等因素的影响。 生物法处理油田采出水大致可分为好氧生物处理 和厌氧生物处理。

(1)好氧生物处理方法主要有活性污泥法和生物 膜法。在采油污水处理中应用多的工艺为间歇式活 性污泥法,生物膜法主要有生物滤池、生物流化床和生 物接触氧化等。

(2)厌氧处理可以使高分子有机物质降解为低分 子的酸和醇类,并去除一部分的S卜,提高好氧可生化 性。

2.5 其它技术

近几年来,研究者在PAM 降解方面运用了一些 先进的新技术,如超声波技术、激光脉冲技术、超声光 催化技术等。

3 生物降解聚丙烯酰胺的研究现状及发展前景

目前,国内外对PAM 的生物降解研究基本停留 在初级阶段。国外研究一般集中在PAM 对土壤中微 生物群落和土壤生态环境的影响以及作为絮凝剂沉淀 后的废渣对存放环境的影响。

1999年,黄峰等研究了硫酸盐还原菌对PAM 的降解。韩昌福等采用葡萄糖、酒石酸铵、苯甲醇、 MgSO4、KH2PO4、VB 、微量元素液为培养基,以黄孢 原毛平革菌为菌种,在35℃ 经21 d培养出黄孢原毛平 革菌,该菌对PAM 具有特殊的酶催化降解能力。张 英筠等lg 培养的优势菌种在降解PAM 的同时,可迅 速降解掉脱落的丙烯酰胺单体,使降解过程不会对环 境造成二次污染。在美国组织的可持续环境中的生物 技术大会上,提出了基因工程微生物、优选微生物菌株 和生物传感技术中可利用菌株等三大新发展技术领 域。构建含有功能基因并且具有较强竞争力的基因工 程菌(GEM)是现代环境生物技术的主要目标之一。

寻找高效降解PAM 的微生物是研究者下一步的工作 目标。随着石油工业的不断发展,对采油污水的处理 和回用的要求将会13益提高。在原有的初级处理基础 上,结合油田实际情况增加深度处理单元可以进一步 净化污水,满足油田的发展需要。基于微生物自身的 刘江红等:油田含聚污水处理技术研究进展/2011年囊1期 特点,以及目前飞速发展的分子生物学技术和基因工 程技术,微生物法必将成为解决PAM 及其降解物引 起的环境污染问题的重要手段。

4 微生物固定化技术

针对传统生物处理技术的不足和缺点,近几年,人 们采用微生物固定化技术。微生物固定化技术是利用 化学或物理手段将游离的细胞定位于限定的空间区 域,并使之不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的 方法[7j。微生物固定化技术与其它环境治理技术相 比,具有以下特点:(1)微生物固定化可以保持反应器 内微生物的高浓度和高活性,有助于提高污染物的处 理负荷和去除效率;(2)污泥产量低,减轻了后续污泥 处置的负担;(3)微生物固定化利于沉淀过程的泥水分 离;(4)微生物固定化对有毒物质的承受能力强,稳定 性好。在废水生物治理领域中具有独特的优势和巨大 的潜力。

4.1 微生物固定化的方法

微生物固定化方法分为吸附法、包埋法、包络法、 共价结合法和交联法。

(1)吸附法

吸附法分为物理吸附和离子吸附。物理吸附所使 用的吸附剂有硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、焦炭、硅 藻土等。离子交换剂有DEAE一纤维素、CM-纤维素 等。

(2)包埋法

包埋法是将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝 胶或膜中,小分子的底物和产物可以自由出入,而微生 物却不会漏出。常用的包埋法固定微生物的载体材料 有天然高分子多糖,如海藻酸钙凝胶和卡拉胶及聚乙 烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺等有机合成高分子材料。

(3)包络法

包络法可增大微生物的聚集密度并提高生物粒子 承受水力负荷的能力。

(4)共价结合法

共价结合法固定化微生物稳定性好,不易脱落但 限制了微生物的活性,同时反应激烈,操作与控制复杂 苛刻。

(5)交联法

交联法是微生物通过与具有两个或两个以上官能 基团的试剂发生反应,使微生物菌体相互连接成网状 结构而达到固定化微生物的目的。交联剂比较昂贵, 限制了该方法的应用。

4.2 微生物固定化的发展现状

目前,微生物固定化技术及其应用研究已经涉及 到食品与发酵工业、化学合成工业、医疗诊断、环境净 化、能源开发等各个领域。

杨基先等探索了采用微生物固定化技术除油的可 能性;李伟光等利用活性炭为载体固定微生物处理含 油废水,结果表明,生物活性炭对污染物的去除率明显 高于颗粒活性炭,除油率和COD去除率分别提高 28.8%和10.4% ;与传统工艺中的二级气浮池相比, 水中油类、COD、挥发酚、悬浮物等主要污染物质的平 均去除效率分别提高46% 、39%、62% 、25% 。朱文芳 等利用固定化除油菌处理含油废水,结果表明,固定化 微生物反应器比相同条件下未经固定化反应器的除油 效率提高约2O%。由此可见,微生物固定化技术在处 理油田含聚污水领域有着良好的前景。

5 结语

降解PAM 的方法包括机械降解、热降解、化学降 解和生物降解。微生物降解PAM 因高效、对环境无 二次污染,必将成为解决PAM 及其降解物引起的环 境污染问题的重要手段。目前,超声波技术等一些降 解PAM 的新技术已经得到应用。微生物经固定化 后,对有毒物质的承受和降解能力明显提高,在众多的 固定化方法中,包埋法有较好的综合性能,应用也广 泛。微生物固定化技术在处理油田含聚污水领域有着 良好的前景。(谷腾水网)

 
 
 
 
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