化學(xué)預(yù)氧化-生化處理油田含聚丙烯酰胺污水研究.pdf

1、聚合物驅(qū)油在提高原油采收率的同時(shí)也產(chǎn)生了大量含聚污水，現(xiàn)有污水處理工藝難以對(duì)含聚污水進(jìn)行有效處理。生物處理工藝由于成本較低且處理較徹底，近年來(lái)已應(yīng)用于含油污水處理領(lǐng)域。但含聚污水中大量聚丙烯酰胺的存在導(dǎo)致其可生化性差，直接采用生物處理難度較大。Fenton氧化由于操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低、處理效率高，并可以顯著提高污水的可生化性。因此，本論文采用Fenton預(yù)氧化-生化聯(lián)合處理工藝，研究了其對(duì)含聚污水的處理效果。
　　 從含聚污水中篩

2、選出6株同時(shí)降解聚丙烯酰胺與原油的功能降解菌，對(duì)菌株降解含聚污水的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)化其營(yíng)養(yǎng)及降解條件，并探討其對(duì)聚丙烯酰胺與原油降解特性；通過(guò)添加功能降解菌提高活性污泥的活性應(yīng)用于含聚污水降解處理，利用Fenton氧化提高含聚污水的可生化性；并對(duì)含聚污水進(jìn)行Fenton預(yù)氧化-生化處理小試實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：
　　 1)從含聚污水中篩選分離出6株降解菌，分別為Bacillus sp.PAM-1、Bacillussp.PAM-2、

3、Ochrobactrum sp.PAM-3、Acinetobacter sp.PAM-4、Bacillus sp。PAM-5、Bacillus sp.PAM-6?；旌暇哂袇f(xié)同作用，對(duì)聚丙烯酰胺及原油的降解率分別可達(dá)46.1％和47.5％，明顯高于單株菌?；旌暇趐H5～9、溫度30～45℃、鹽度5～12.5 g·L-1、氧含量4～6 mg·L-1條件下對(duì)聚丙烯酰胺與原油具有較高的去除率。微量的Fe3+和Mn2+(濃度≤0.01 g·L

4、-1)可促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)代謝。
　　 2)考察了原油與聚丙烯酰胺共存對(duì)各自生物降解的影響。結(jié)果表明，在各自較低含量范圍內(nèi)(原油0～5 g·L-1，聚丙烯酰胺0～1 g·L-1)，聚丙烯酰胺與原油的共存可促進(jìn)各自被生物利用的效率；考察了聚丙烯酰胺與原油共存對(duì)各自Fenton氧化去除的影響。結(jié)果表明，原油的存在降低了聚丙烯酰胺的氧化去除效率，但在其含量較低時(shí)(0～600 mg·L-1)對(duì)聚丙烯酰胺的去除影響不大；而聚丙烯酰胺在較低含

5、量時(shí)(0～500 mg·L-1)對(duì)原油的氧化去除有促進(jìn)作用。
　　 3)在H2O215 mL·L-1、FeSO4·7H2O700 mg·L-1、pH5.0、溫度30℃、反應(yīng)時(shí)間1 h條件下，F(xiàn)enton氧化對(duì)含聚污水的COD、聚丙烯酰胺及原油的去除率可分別達(dá)到61.5％、74.0％和47.2％，對(duì)懸浮物的去除效率在80％以上，對(duì)硫酸鹽還原菌的去除率可達(dá)98％以上，且可生化性改善明顯(BOD5/CODCr提高至0.4)。在Fent

6、on氧化反應(yīng)結(jié)束處理后殘余的H2O2不僅不會(huì)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，反而促進(jìn)其對(duì)有機(jī)物的降解。Fenton預(yù)氧化-生化聯(lián)合工藝對(duì)COD、聚丙烯酰胺及原油的去除效率分別可達(dá)84.7％、92.1％和83.1％。
　　 4)混合菌對(duì)聚丙烯酰胺的降解過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。利用生物降解前后聚丙烯酰胺的紅外光譜圖及飛行時(shí)間質(zhì)譜推測(cè)的生物降解后的產(chǎn)物片段結(jié)合對(duì)混合菌對(duì)聚丙烯酰胺生物降解特性，并在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，推斷了在有氧條件下聚丙烯酰胺的生物降解

7、機(jī)理。初步認(rèn)為，混合菌通過(guò)生物催化類Fenton反應(yīng)將聚丙烯酰胺分解為可被其利用的小分子片段作為碳源，利用酰胺水解酶水解聚丙烯酰胺的酰胺基獲得可被其利用的氮源，進(jìn)而促進(jìn)微生物自身的生長(zhǎng)。不同處理后的聚丙烯酰胺樣品的掃描電鏡、紅外光譜及飛行時(shí)間質(zhì)譜分析結(jié)果表明，F(xiàn)enton氧化對(duì)聚丙烯酰胺的降解比生物降解更為徹底，降解后的小分子產(chǎn)物生物毒性降低，被微生物利用率提高。
　　 利用GC-FID及GC-MS對(duì)混合菌降解原油的特性進(jìn)行分析

8、。結(jié)果表明，混合菌對(duì)原油中的芳烴利用率高于烷烴，且對(duì)不同烴利用呈現(xiàn)不同特點(diǎn)。對(duì)不同處理后原油樣品進(jìn)行的GC-FID及GC-MS分析結(jié)果表明，聚丙烯酰胺的存在提高了生物降解、Fenton氧化以及Fenton預(yù)氧化-生化對(duì)原油的去除效率。
　　 5)對(duì)從城市污水處理廠取得的好氧污泥在模擬含聚污水中馴化，添加功能降解混合菌群來(lái)提高污泥對(duì)模擬含聚污水的處理效率。結(jié)果表明，功能降解菌添加后的活性污泥對(duì)COD去除率提高了30％。
　　

9、 在連續(xù)進(jìn)水中，考察水解酸化-生物接觸氧化對(duì)含聚污水的處理，并對(duì)進(jìn)水條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，進(jìn)水pH7.0、水力停留時(shí)間72 h、進(jìn)水溫度30～40℃時(shí)生化反應(yīng)器對(duì)含聚污水具有較高的處理效率。反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后對(duì)含聚污水COD、聚丙烯酰胺及原油的去除率最高分別可達(dá)67.6％、63.7％和58.7％，懸浮物的含量穩(wěn)定在15～30 mg·L-1，硫酸鹽還原菌含量降至102cell·L-1。
　　 6)對(duì)勝利油田含聚水樣進(jìn)行了Fen

10、ton預(yù)氧化-生化處理小試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，F(xiàn)enton預(yù)氧化-生化處理對(duì)COD、聚丙烯酰胺及原油的去除率分別可達(dá)94％、93％和95％，懸浮物與硫酸鹽還原菌去除率分別可達(dá)90％、99％。采用絮凝處理進(jìn)一步降低各指標(biāo)值，絮凝處理后，COD穩(wěn)定在20 mg·L-1左右，聚丙烯酰胺含量低于5 mg·L-1，原油含量低于2.5 mg·L-1，懸浮物含量低于5 mg·L-1，各指標(biāo)可滿足回注或外排的需求。
　　 采用Fenton預(yù)氧化-生