关于微生物污水处理技术的应用分析马骏

中国资源综合利用Vol.36，No.112018年11月污水治理关于微生物污水处理技术的应用分析马 骏（南京水务集团有限公司，南京 210000）摘要：油田污水主要来源于钻井、采油、压裂、脱水和洗井等流程，其他主要为油区站场附近的工业废水。为有效减少污水排放量，实现预期的环保目标，达到去除油和悬浮物的目标，目前常对油田污水进行净化处理再予以回注。针对油田污水及其处理，本文首先介绍了微生物污水处理技术原理和工艺流程，然后对其实际应用进行分析，研究发现该处理技术科学有效，值得大范围推广和应用。关键词：油田污水；微生物；污水处理中图分类号：X741文献标识码：A文章编号：1008-9500(2018)11-0045-03ApplicationAnalysisofMicrobialWastewaterTreatmentTechnologyMaJun(NanjingWaterAffairsGroupCo.,Ltd.,Nanjing210000,China)Abstract:Oilfieldwastewatermainlycomesfromdrilling,oilrecovery,fracturing,dewateringandwellwashingprocesses.Othersaremainlyindustrialwastewaternearoilfieldstations.Inordertoeffectivelyreducetheamountofsewagedischarged,achievetheexpectedenvironmentalprotectiongoals,andachievethegoalofremovingoilandsuspendedsolids,oilfieldsewageisoftenpurifiedandre-injected.Fortheoilfieldwastewateranditstreatment,thispaperfirstintroducestheprincipleandprocessflowofmicrobialwastewatertreatmenttechnology,andthenanalyzesitspracticalapplication.Theresearchfindsthatthetreatmenttechnologyisscientificandeffectiveandworthyofwide-scalepromotionandapplication.Keywords:oilfieldsewage;microorganism;sewagetreatment不同油田的污水在成分上有所不同，其处理工艺存在巨大差别，只采用一种处理方法往往难以达到预期效果。所以，在处理过程中，应先深入分析水质情况，对不同的处理技术进行综合分析及对比，选出多种方法进行联合使用，确保出水质量可以达到回用及排放标准。而微生物技术既是21世纪环境保护技术不断发展的重要产物，也是目前各行业发展的必然趋势。相较传统处理方法，该技术不仅运行高效、经济合理，而且工艺十分简单，操作便利，水质状况稳定，不需要添加其他药剂，也不会产生大量污泥，抗冲击性能强，安全环保，是一种值得推广应用的污水处理技术。1 油田污水及其处理现状分析以某地区油田为例，该地区油田以低渗透及特低渗透性为主，储层孔隙度及孔隙喉道均很小，且渗透率很低。为确保油藏地层压力满足要求，避免油藏被污染，需要对油田进行同步注水或超前注水，这就对水质提出了极高要求，单一运用传统方法进行处理根本不能达到要求[1]。该地区的油田实际埋深在1600～2070m范围内，其孔隙度的均值在14.5%左右，渗透率在12.30×10-3μm2左右，含油饱和度可以达到52%。从以上基本数据可以看出，采出水回注对水质提出了极高的要求。污水由现有处理工艺处理后，其水质基本可以达到直接回注的标准，但如果工艺选择不当、处理设备配置不合理或药剂添加方式不满足要求，则水质将很难控制。伴随油田开采持续深入，多种不同的化学新技术出现并得到应用，如复合驱采技术、注水开发开采技术和复合物驱采技术等，这虽然提高了开采效率，但使污水处理方面的问题变得更加严重。基于此，收稿日期：2018-09-28作者简介：马骏（1983-），男，江苏南京人，工程师，从事污水处理工作。中国资源综合利用第11期污水治理为提高油田注水系统的污水处理水平，保证污水处理质量，很多油田都开始研究采用微生物处理技术。微生物处理和膜分离相结合的污水处理方法是当前油田污水处理的重要趋势，在很多油田得到试验和应用，收获了较好的实际处理效果。2 微生物处理技术2.1基本原理污水中普遍含有一定对微生物生长有利的物质，如淀粉等糖类物质、蛋白质和油脂，微生物自身发生的包含氧化还原、水合活化等在内的一系列反应，能对有害物质进行降解与利用，使有机物降解为无机物，再进一步转化为二氧化碳与水，为水中微生物生存及繁殖创造良好条件。专性微生物专门针对某一类污水，在自然界中通过驯化、筛选及分离，人们可以得到能够良好适应这种水质的复合或联合式菌种，充分利用这种微生物具有的协同作用，对指定污水进行有效处理，有效防止二次污染。然而，微生物对其生存环境也提出了很高的要求，人们应对污水pH值、温度及盐度等进行严格控制，使微生物能够正常生长，发挥水质净化处理作用[2]。微生物处理实际上就是充分利用微生物的新陈代谢作用，对污水中的有机物进行分解与转化，实现强化处理有机物这一目标。然而，针对污水中的悬浮物，应联合使用膜分离与过滤法等多种方法，以对悬浮物实施截留。比如，MMBR技术是当前简单可行的污水处理工艺，共设两段。采用微生物对污水中的有机物进行降解，同时采用膜分离等技术对悬浮物进行分离，可达到污水净化目标，使菌体分离，系统出水细菌实际含量及悬浮物都能达到回水及排放标准。2.2活性污泥法活性污泥法是指将好氧性菌种作为核心主体的微生物与水中胶体、悬浮物等通过混合形成人类肉眼可见的细小絮状颗粒。颗粒直径一般为0.05～0.50mm，表面积在20～100cm2/mL，比重通常在1.002～1.006。在静置一段时间后，可凝聚成大颗粒不断沉降。絮状体多为黄褐色，由于水质存在一定差异，所以絮状体会有其他颜色，如灰白色、深灰色与灰褐色等。该方法主要具有以下特点：依靠微生物自身新陈代谢作用，对污水中的有机物进行氧化分解，达到净化目的；不论合成还是分解，均属于复杂过程，都需要在催化剂条件下进行；微生物会对有机质进行持续氧化分解，进而生成新细胞，弥补自身的耗损；有较好沉降性，能将水和污泥完全分开，实现净化目标[3]。活性污泥主要具有以下特征：一是吸附力强，比表面积很小，在菌胶团的表面存在很多黏液物质。相关研究表明，在10～30min的时间范围内，有85%～90%的BOD可在活性污泥作用下被除去；二是能对有机物进行氧化分解，这也是活性污泥处理污水的重要机制；三是沉降性能好，污水处理时，采用活性污泥可以吸附大量金属离子，并和有机物发生反应生成络合物，最后通过沉降去除金属离子。在采用活性污泥法进行污水处理时，人们应充分考虑以下影响因素。一是溶解氧，如果溶解氧较低，则会对微生物新陈代谢造成影响，使污泥的净化能力大幅降低，容易产生丝状菌，使污泥体积膨胀；如果溶解氧较高，则会影响其转移效率，造成动力浪费，还会使絮凝体产生分散。对此，需将溶解氧控制在2.0～4.0mg/L。氧气可采用机械曝气装置等提供。二是温度与pH值，通常在采用活性污泥法进行污水处理时，需将温度控制在15～30℃，如果低于10℃或超过30℃，都会对最终的处理效果造成影响。采用活性污泥法进行污水处理时，需将pH值控制在6～8。如果pH值小于4.5，则污泥中的原生动物将全部消失，使真菌占据主动，导致体积大幅膨胀；而如果pH值大于9.0，则会对微生物正常代谢造成影响，表现为减慢代谢速度[4]。2.3工艺流程因不同成因和区块产生的采出水在性质上存在明显差异，所以应在前期以微生物实际情况为依据通过试验来确定适宜的菌种及菌群。从某油田中采集采出水，将其作为试验对象，处理设备采用微生物反应池，添加经研究确定的联合菌群，命名为“倍加清”，由此开始驯化和培养，同时按照相关规定使污水在系统中持续运行，停留时间等必须满足规范要求。污水在经过除油罐以后，由泵机引入预设好的反应池中，若反应池的水温在40℃以上，则应先泵入一定量的冷却水，以降低污水实际温度，确保微生物能够正常生长繁殖，反应中需将环境温度严格控制在理想范围内，一般为10～45℃；反应时的压力为常压，个别情况下也可在0.5MPa条件下进行；反应时溶解氧的实际浓度一般不能超过2mg/L；系统进水的pH值在6～9，实际含油量在20～300mg/L，悬浮物的第11期马骏：关于微生物污水处理技术的应用分析污水治理浓度为50～300mg/L，硫化物的浓度不超过50mg/L，矿化度不超过150000mg/L，聚合物浓度不超过200mg/L。在此基础上，向反应池中添加经驯化而成的联合菌群，通常情况下，水力停留时间应控制在4～8h。污水中的微生物将有机物作为营养源，通过一系列反应，对污水中的油类物质和有机物进行降解处理，再由生物膜进行吸附氧化，除掉原油及有机物[5]。3 微生物处理技术实际应用对1#、2#两个层位的采出水实施微生物处理，以此分析验证这项技术的有效性及适用性。将本次试验的时间确定为7d，对以上层位对应的不同采出水采用专性联合菌群进行处理，处理时，污水的停留时间按8h/d控制，在每天的8:00与16:00实施样品采集。本次试验所得数据如表1、表2所示。运行刚开始时，向池内定量和定期加入经驯化而成的联合菌种，与此同时，为了确保所用菌群的活性，充分发挥应有优势，还要添加抗表面活性剂和专性活性剂等。表1 微生物处理数据结果统计（层位1#）序号油机械杂质总铁进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）121.1718.4413.161591.6140.597.2221.1717.2418.561495.2140.498.2327.4421.9720.282790.270.493.7427.442.4491.382496.070.199.0527.441.9593.082496.070.199.0表2 微生物处理数据结果统计（层位2#）序号油机械杂质总铁进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）121.950.7796.534485.63.30.197.0221.950.7796.534485.63.30.197.0320.770.7796.352492.00.70.262.4420.770100.052297.00.80.187.5520.771.1794.532388.23.20.196.6620.771.9690.532195.53.20.196.6由表1、表2可知，这一技术的合理应用能使水质得以显著改善，但前两次测试的去油率较低，其原因为运行早期菌膜处在驯化过程中，伴随试验不断进行，菌膜开始与水质相适应，相应地，实际去油率也从最初的13.1%增加至93.0%。上述两个层位污水的含油量、机械杂质量与总铁量均有了很大程度的降低，最终的实际去除率均不低于90%，能使污水达到回注及直接排放标准。但相比之下，微生物对污水中的油有较好处理效果，其次是机械杂质，最后是总铁[6]。此外，2#层位总铁实际去除率有一定程度的波动，说明去除效果不稳定。微生物除了能够起到以上作用，还能杀灭所有有害细菌，防止生物腐蚀。4 结语微生物污水处理是一种和传统理化处理方法完全不同的污水处理手段，它将微生物作为核心，利用其新陈代谢功能消解污水中的有机物，生成无污染的水和二氧化碳等无机物，并且具有操作简单、效果显著、稳定可靠等特点，值得各行业推广应用。参考