生物法处理压裂返排液的实验研究_何红梅

＊本文系CNPC科研项目(编号:200112—3—2)。作者简介:何红梅,女,1972生;1996年毕业于西南石油学院环境工程专业,现为西南石油学院应用化学在读硕士研究生。地址:(610500)四川省成都市新都区西南石油学院硕2002级5班。电话:13540140626。生物法处理压裂返排液的实验研究＊何红梅赵立志范晓宇(西南石油学院化学化工学院)何红梅等.生物法处理压裂返排液的实验研究.天然气工业,2004;24(7):71～73摘要压裂返排液是井下作业废弃液的一种,它的有机物浓度非常高,采用单一的处理方法很难达标。为此,文章提出用混凝—Fe/C微电解—活性炭吸附的方法对大港油田港深11—8井的压裂返排液进行预处理,然后采用直接投加细菌的方法进行生化处理研究。实验结果表明:预处理不仅可以使压裂返排液的CODcr去除65%,而且提高了压裂返排液的可生化性,降低了后续生化处理的负荷;经过15d的生化处理,CODcr值可降到100mg/L以下,其他各项污染指标均达到国家一级排放标准。主题词压裂返排液预处理生化达标排放压裂是油气田开发过程中的重要增产措施。压裂返排液由于CODcr值高而使其处理十分困难〔1〕。笔者采用混凝—微电解—吸附的方法对其进行预处理,然后进行了生化处理研究。水样来源及水质特征实验采用大港油田港深11—8井的压裂返排液为研究对象。该压裂液为水基压裂液,其增粘剂为羟丙基胍胶,另外加有交联剂、防膨剂和助排剂等,其组成具有代表性。压裂返排液外观粘稠,呈黑色。水质分析结果如表1所示。表1港深11—8井压裂返排液水质分析结果pH值石油类SSS2-CODcr挥发酚Cr6+色度6.0<107300.2565001.41.054注:除pH值和色度外单位均为mg/L。从表1可见,超标最严重的污染物是CODcr,其次是SS(总悬浮物),但后者容易去除,而挥发酚、Cr6+和色度仅略有超标。故本研究工作的重点是CODcr的去除,在CODcr处理的过程中,其他污染物亦将被去除。实验(1)废水的预处理。因压裂返排液的CODcr值很高,实验表明,原废水几乎没有可生化性。必须进行预处理,预处理过程为:①混凝沉降—取5L压裂返排液,加入一定量的聚铁(PFS)、阴离子聚合物(PHP)、粉煤灰搅拌,再加氢氧化钠调pH,静置分层,取上清液进行后续处理;②微电解—取混凝出水用硫酸调pH为2后,加入Fe/C微电解反应器内(Fe/C体积比为1:1),反应一定时间,加氢氧化钠去除Fe2+;③吸附—取微电解出水放入装有粉末状活性炭的反应容器内,反应一定时间后,过滤上层废水,详见参考文献〔1〕。经过预处理,压裂返排液的CODcr值由6500mg/L降至2260mg/L,去除率为65%,不仅减少了生化处理的负荷,而且提高了废水的可生化性。(2)菌种的培养。取1000mL湖水,加蔗糖20g,磷酸二氢钾1g,氯化铵1g,搅拌均匀,在室温20℃放置10d,可见水表面有一层绿膜,用显微镜观察,发现有球菌、放线菌、鞭毛菌等。绿膜即是生物处理所需的菌种。(3)压裂返排液可生化性实验。实验目的是考察原压裂返排液和经以上预处理后的压裂返排液的可生化性。在250mL的锥形瓶中加入一定量的预处理压裂废液和培养的微生物,用装有溶解氧探头的橡皮塞子迅速塞紧瓶口,将瓶子放在控温电磁搅拌器上,启动搅拌器,控制温度为20℃后定期测定并记录溶解氧浓度,以累积耗氧量对时间作图,得生化·71·第24卷第7期天然气工业钻井工程呼吸线(预处理后生化线)。以原水做同样试验。在瓶中只加同量的微生物,以同样方法进行实验作图,得内源呼吸线。如果废水的生化呼吸线在内源呼吸线之上,说明有机物的存在使微生物的耗氧速率加快,则该废水可生化;反之,说明有机物对微生物有抑制作用,则该废水不可生化〔2,3〕。经过预处理后的压裂废水的可生化性实验结果见图1。图1预处理后废水的可生化性实验结果表明,原压裂返排液不可生化,而经预处理后的压裂返排液具有可生化性,可采用生化法处理。(4)压裂返排液的生化处理。实验以一个1L的大烧杯作为氧化塘反应器,装入预处理过的压裂返排液,加入培养的菌种,对压裂返排液采取曝气和不曝气处理进行对比实验,每3天测一次CODcr值,直至CODcr值降至100mg/L以下。并用显微镜观察生物相。结果及讨论(1)曝气与不曝气对CODcr去除率的影响。将预处理后的废水在室温进行曝气生化处理与不曝气生化处理,每3天取样测CODcr,试验结果见图2。由图2可知,曝气的水样CODcr低,即CODcr去除率高。可见曝气是影响CODcr去除率的重要因素,曝图2曝气与否对COD去除率的影响气不仅可以使废水与微生物充分混合,而且使水中溶解氧增加,促进了氧气,微生物与废水三相之间的混合,接触与传质,提高了好氧微生物的活性和氧化分解