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微生物化学技术处理油田有机污水

发布时间:2019-10-18 17:26:48  中国yb体育平台工程网

引言

随着国内油田逐渐进入三次采油时期,由油田注水采油产生的油田有机污水的处理量逐渐增大,已逐渐超过了油田注水的需求。对于低渗等油层,产出水不能满足其水质要求,不可回注。因此,相当一部分污水需要外排。同时,由于聚合物驱、表面活性剂驱等技术的应用,产出水的粘度增加,有机物含量增加。油田污水外排前需要进行一定的处理,以符合 COD 及含硫量等指标。

1 国内油田yb体育平台背景

油田有机污水中主要含有烃类有机物、硫以及注水添加剂。对于不同的油田,其处理工艺和要求也不尽相同。在这种情况下,国内主要处理方法有生物处理、混凝沉淀、电化学。
其中,生物处理法主要通过向污水中加入经筛选的降解微生物,利用其生物分解作用,将油田污水中高分子烃类及有机添加剂分解为简单物质,将有毒物质降解为无毒或微毒物质,使污水得到充分净化。根据处理体系中是否有氧参与或采用微生物是否需氧,可将其分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。好氧处理法是在体系有氧参与的情况下,利用好氧微生物,将污水中的烃类及有机添加剂分解为 CO2、H2O 和 SO4  等。与
其相对应的厌氧处理法则是在厌氧环境中培养并保持足
够的厌氧微生物,在无氧条件下处理油田污水,使水中的有机物降解。
混凝沉淀法是通过向油田污水中加入混凝剂,利用混凝剂对胶体离子产生的静电 " 吸附 " 作用吸附胶体离子,再加入絮凝剂,将吸附物汇聚,并产生絮凝沉淀,从而达到去除油田污水中的悬浮物和部分可溶性物质的作用。通过将不同的混凝沉淀剂依次加入污水中,先使污水中的乳化油破乳并上浮,分离出采出液中原油,再使剩余污水中有机物质,悬浮物等在絮凝剂作用下聚集并下沉,达到去除污水中的原油和部分大分子有机物的目的。
电气浮法不同于前面两种温和的处理方法,采用了外加电流的电化学方法处理污水中污染物。通过将在污水中插入电极并通以直流电,在待处理污水中产生电解,电泳,氧化还原反应以及电解产物相互作用等,将污水中有机物分解,沉淀或运移,达到处理油田污水的目的。电气浮法可由其阳极材料是否溶解分为电凝聚气浮和电解气浮两种。

2 各yb体育平台方法特点

以上常用方法中,生物处理法虽然运行成本比较低,但处理过程中污水停留时间长,所需设备占据空间大,处理过程缓慢。
化学混凝法流程简单、建设周期短,但药剂消耗量大,造成yb体育平台成本高,同时由于油田污水的成分复杂多变,导致化学混凝不稳定。
电气浮法处理效果好、建设周期短,但耗电量过大,不适用于偏远地区油田处理,且不够经济环保。

3 优化方案

由此,笔者提出采用微生物化学方法处理油田含硫污水。微生物燃料电池(MFC)装置利用优选的油田yb体育平台微生物的代谢活动,将油田污水中残余烃类及复杂的有机废弃物分解并从中回收电能。因而具有广阔的前景,既完成污水的无害化处理,又可以产生可持续的能源。
常用微生物燃料电池的典型构造为一个阳极室、一个阴极室和一个质子交换膜,其中,质子交换膜用于分隔阳极室和阴极室,保证装置的正常运行。MFC 处理油田污水的工作原理为 :在阳极,产电菌通过自身代谢作用,将有机物氧化,并释放出质子和电子。然后电子经由阳极,外电路,最终到达阴极。反应中产生的质子释放到溶液中,并通过膜和电解质到达阴极。在阴极,受体得到电子被还原,MFC 的一个产电循环便完成。
2005  年邓振ft等研究了降解石油微生物的筛选及
其降解能力,分离筛选出 13 株原油降解菌,分解率最高的 2 株菌是 DYT2—2 和 DYSHX1,其原油降解率高达 98.2% 和 99.5%。

4 总结
 
根据油田有机污水的特点,选取适合的石油降解微生物,同时根据不同油田组分不同,可设计混合或多级微生物燃料电池,利用厌氧与好氧的同时作用与微生物燃料电池耦合处理油田废水。同时,可以向阴极加入藻类等光合生物,利用其光合作用产生氧气为阴极供氧。通过光合藻类和降解微生物的共生,同时实现阴极供氧和阴极氧的还原。从而解决生物阴极,由于阴极电子与氧气之间的传递阻力大,氧还原效率低的问题。

参考文献 :
[1] 国家环保局 . 石油石化工业废水治理 [M]. 北京 :中国环境科学出版社,1992.
[2] 阎安等 .  油田含油污水除油技术 [J].  水处理技 术,
1998.24(2).
[3] Logan B E.: Methodology and Technology[J]. Environ. Sci. Technol,  2006,17,40.
[4] Wang  Z,  Banks  C  J. Treatment  of  a  high-strength  sulphate- rich alkaline leachate using an anaerobic filter[J]. Waste management,   2007,27(3):359~366.

作者:王坤,梅宝泰,代力,张鑫

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