复合高效微生物处理高含盐石油开采废水

复合高效微生物处理高含盐石油开采废水石油开采废水处理已成为国内外研究的重要课题。大港油田石油开采废水组成复杂，含盐量高，难降解物质浓度高，是难处理的工业废水。从水的角度看，废水中无机盐含量的高低直接影响水的活度，从而导致水的渗透压发生改变。一般来说微生物在适当的渗透压下生长良好，渗透压过高会导致微生物细胞因脱水过多而无法进行正常的代谢活动，过低则易因基质中缺乏必要的无机离子而影响细胞的存活。废水处理微生物对于水环境渗透压的适应能力的不同，主要是由于不同微生物对于渗透压的调节能力的不同所致。因此，通过筛选驯化过程培养出耐高渗透压具有良好有机物降解性能的耐盐微生物是对该类有机工业废水进行处理的重要前提。1试验条件与方法1.1试验分析方法细菌数的测定：采用血球计数板计数和平板统计菌落数；pH值测定：玻璃电极法；石油类含量：非分散红外法；矿化度测定：重量法；氯离子测定：铬酸钾指示剂滴定法；生物需氧量测定(BOD5)：5日生化法；化学需氧量(COD)测定：(1)当水样氯离子浓度mg/Ｌ/稀释倍数(Ａ)1000mg/Ｌ且水样COD/稀释倍数(Ａ)50mg/Ｌ时采用ＧＢ11914-89方法测定；(2)当水样氯离子浓度mg/Ｌ/稀释倍数(Ａ)1000mg/Ｌ且水样COD/稀释倍数(Ａ)≤50mg/Ｌ时采用密封消解法测定[1]。1.2废水来源大港油田12#井石油开采废水，废水水质情况：样品外观：深褐色，浑浊液体；pH值7～8(玻璃电极法)；化学需氧量(COD)：4.01×103mg/Ｌ；石油类135.5mg/Ｌ；矿化度：3.6×104mg/Ｌ；氯离子含量：23000mg/；生物需氧量(BOD5)：2.04×103mg/Ｌ。通过检测可以看出12#井废水属于高色度、高矿化度、高COD、高BOD、高石油类含量的开采废水。BOD/COD的比例约50%，可初步定为可部分生化降解废水。如此高的含盐量及有机物浓度对微生物有较强的抑制作用，大大降低微生物的降解效率，因而拟采用物化前处理方法去除部分有机物后再进行生物处理的复合处理工艺路线。2高含盐石油开采废水的前处理通过对不同前处理方法的筛选和优化并从实际工程处理考虑，采用前处理方法为12#井废水调pH7.5～8.2后加入0.3%硫酸铝絮凝。处理后，处理液pH6.0，颜色淡黄色，透明，COD由原水的3800mg/Ｌ降至2360mg/Ｌ。3针对高含盐石油开采废水的微生物筛选、驯化经资料文献检索及检测分析，油田井下作业废水有机物组成十分复杂，以酚类、碳氢烃类等有机物为主[2]，此有针对性地从长期被石油开采及炼油废水污染的土壤底泥及深井油泥中进行菌种筛选工作以及选用部分本室保藏菌种。3.1耐盐性菌种的筛选及驯化由于12#井石油开采废水含盐量较高，对微生物的生长有抑制作用，因此在菌种筛选过程中需进行菌种耐盐驯化。在筛选、驯化培养基中加入氯化钠溶液，浓度由低到高逐步加入，观察所筛选出的菌种在氯化钠浓度为2%～10%的培养基内的生长情况。单株兼性氧菌及单株好氧菌耐盐驯化试验结果，见图1单株兼性厌氧菌耐盐试验及图2单株好氧菌耐盐试验。图1单株兼性厌氧菌耐盐试验图2单株好氧菌耐盐试验由图1可见FY-1菌种、FY-2菌种可以耐受的NaCl浓度为7%，FY-3可以耐受的NaCl浓度为10%，FY-4耐受NaCl浓度小于2%。因此选择耐盐性比较好的FY-1、FY-2、FY-3为试验用兼性厌氧菌种。由图2可见F1、F2、F3、F4、F5可以耐受的NaCl浓度为分别10%、2%、5%、5%、2%，F6、F7耐受NaCl浓度小于2%。因此选择耐盐性比较好的F1、F2、F3、F4、F5为试验用好氧菌种。3.2单株菌对废水COD的去除作用分别将已筛选、驯化的耐盐性及降解效率好的初筛菌液，置于前处理后废水中，废水处理前COD：2360mg/ＬpH：7.2颜色：++++。F1～F5号菌种进行好氧培养，12ｈ，30℃。FY1～FY3号兼性厌氧菌采用静止深层培养法，30℃，12ｈ。单株菌处理废水结果见表1。表1单株菌降解废水COD测定结果菌种处理后COD(mg/l)pH颜色去除率(%)F17107.0+++69.9F24107.0+++82.6F34507.0+++80.9F46266.8+++73.4F54926.5+++79.2FY111237.0++52.4FY28017.0++66.1FY39617.0++59.2由结果可看出，好氧菌具有较好的COD去除效果。F2、F3号菌株COD去除效果最好，处理后水样COD可达到410mg/Ｌ及450mg/Ｌ，COD去除率82.6%、80.9%。兼性厌氧菌COD去除效果不理想，但其有良好的去除色度的效果。3.3复合菌对废水的COD去除作用针对单株菌株处理中COD去除效能的限制(最高82。6%)另考虑到各菌株的共生协同处理作用以及兼性厌氧菌去除色度的良好效果。采用组合方式对上述8株菌株进行进一步组合使用以及兼性厌氧菌与好氧菌串联处理的方法。3.3.1F1～F5号好氧菌组合处理试验分别将组合菌液置于前处理后废水中，废水处理前COD：2360mg/ＬpH：7.2颜色：++++。对F1～F5号组合菌进行好氧培养，12ｈ，30℃。试验结果见表2。表2F1～F5号好氧菌株组合后对COD去除效果菌种处理后COD(mg/l)pH颜色去除率(%)F1+F23987.0++83.1F2+F32627.0+++88.9F3+F43157.0+++86.6F4+F53507.0+++85.2F1+F2+F33147.0+++86.7F2+F3+F42417.0+++89.8F2+F3+F52476.8++89.5F2+F3+F4+F52266.8++90.43.3.2FY1～FY3号兼性厌氧菌组合处理试验分别将组合菌液置于前处理后废水中，废水处理前COD：2360mg/Ｌ；pH：7.2；颜色：++++。对FY1～FY3号组合菌进行兼性厌氧培养，12ｈ，30℃。试验结果FY1～FY3号兼性厌氧菌株组合后对COD去除效果见表3。表3FY1～FY3号兼性厌氧菌株组合后对COD去除效果菌种处理后pH颜色去除率(%)COD(mg/l)FY1+FY211297.5++52.2FY1+FY311267.5+52.3FY2+FY310967.5+53.6FY1+FY2+FY39917.5+58由试验结果可以看出，FY1、FY2、FY3菌种经组合后，其COD降解率与单株菌种基本相同但其色度去除效果较明显。其中FY1+FY2+FY3菌组合COD降解率为58%，色度去除效果最好。3.3.3组合兼性厌氧处理后的废水串联组合好氧菌处理试验先将经过前处理后的废水采用FY1+FY2+FY3兼性厌氧组合菌进行处理，处理后串联F2、F3、F4、F5好氧组合菌进行处理，经FY1+FY2+FY3兼性厌氧组合菌进行处理后废水COD降为1009mg/Ｌ，pH：7.5，颜色：+，COD去除率57.2%。在此基础上串联好氧处理结果见表4。表4串联好氧组合菌处理结果菌种处理前处理后去除率(%)COD(mg/l)pH颜色COD(mg/l)pH颜色F2+F3+F410097.5+124.27.0+87.7F2+F4+F510097.5+116.47.0+88.4F2+F3+F4+F510097.5+1007.0+90.1通过以上实验证明，经过兼性厌氧处理后废水COD下降不明显(52.2%～58%)但颜色去除效果较好，而且通过厌氧处理后大分子有机物降解为小分子有机物为进一步好氧处理达标提供条件。所以在工艺上考虑将厌氧处理置于好氧处理前，即先经FY1+FY2+FY3复合菌处理后再经F2+F3+F4+F5复合菌处理，停留时间为12ｈ。废水经物化前处理及兼性厌氧复合菌处理串联好氧复合菌处理后废水的COD浓度为150mg/Ｌ以下，达到二级排放标准。4结论4.1针对大港油田12#井废水的特性及实际工程处理的特点筛选、优化了废水的前处理方法，使其COD降解率达到37.9%，为进一步微生物处理提供条件。4.2通过筛选、驯化培养出耐盐兼性厌氧微生物菌种及好氧微生物菌种共8株，其中FY-1菌种、FY-2菌种可以耐受的NaCl浓度为7%，FY-3可以耐受的NaCl浓度为10%，F1可以耐受的NaCl浓度为10%；F2、F3、F4、F5可以耐受的NaCl浓度为2%～7%。4.3筛选出的耐盐兼性厌氧微生物及好氧微生物菌种，其单株微生物菌种的COD降解率分别为兼性厌氧菌种52.4%～66.1%，好氧菌种69.9%～82.6%。4.4进行了兼性厌氧菌种FY-1、FY-2、FY-3和好氧菌种F1、F2、F3、F4、F5、的组合，使组合后的复合兼性厌氧菌群COD降解率达到58%，复合好氧菌群COD降解率达到90.1%。组合后兼性厌氧菌群对废水的色度去除效果明显。4.5采用物化前处理及兼性厌氧生物处理与好氧生物处理相串联的工艺进行废水处理，COD去除率达到97.37%，处理后废水由COD浓度3800mg/Ｌ降至100mg/Ｌ，达到二级排放标准。