高盐度气田废水处理试验研究

高盐度气田废水处理试验研究张喜刚1刘宏菊1祖世强2殷焕召1(1.北京航空航天大学环境工程系;2.中国石油华北油田分公司采油工艺研究院)摘要以某污水厂好氧污泥为接种污泥,半软性纤维填料为载体,采用逐步提高盐度和有机负荷的方法对生物膜进行耐盐性和高有机负荷驯化。结果表明:经过一段时间驯化所得异养生物膜能够适应高盐度和高有机负荷的环境;生物膜对环境盐度变化的适应性有一定的波动;生物膜对有机物的降解能力随系统有机负荷增大而降低,连续进水、出水不回流且流量为0.292L/h,HRT为24h条件下,COD去除率最后保持在65%左右;COD去除率达到65%的时间与系统有机负荷呈线性正相关,相关系数为0.9112;驯化后耐盐微生物对温度和酸碱度不敏感,最佳生长温度为23℃,pH值为7～8。关键词生物膜高盐度气田废水有机负荷耐盐性0引言天然气生产中常向集输管道喷注大量天然气抑制剂、缓蚀剂,形成抑制剂水化物[1]。气田废水透明度低,含盐量高,密度和粘度大;含有多种重金属离子、盐类,环烷酸、酚、氮、硫等含量甚微;此外,还含有一些长链化合物。其中的甲醇、乙醇、高级醇及醛类是造成COD高(达数万毫克每升)的主要原因。国内外对工业废水生化处理研究报道很多[2～6],但有关高盐度气田废水的生化处理研究报道较少。气田外排水量大,且我国部分气田废水具有高盐度、高COD以及成分复杂的特性,对微生物有毒害作用,使生物驯化周期长,反应系统有机负荷增大,影响处理效率和工艺稳定性,使用现有生化技术处理后不能达标排放。因此,采用一种处理效果较好,成本低,且工艺较简单的技术处理高盐度气田废水成为一个重要研究课题。本研究利用驯化嗜盐抗氯微生物,采用半软性纤维填料载体生物膜技术对高盐度气田废水进行试验,为气田废水处理与资源化利用中关于生物膜驯化提供了一种参考方法。1试验部分1.1试验器材与水质生物膜反应器材料为有机玻璃,装置总高700mm,有效段540mm,装置内径120mm,有效容积为6.1L,内部采用半软性纤维填料,利用多孔曝气头连续曝气,控制DO在6～9mg/L。试验接种污泥为北京清河污水处理厂好氧污泥,接种量占反应器容积的10%。试验所用含盐污水为长庆气田采气废水,水质指标为:CODCr3213.6mg/L、BOD5245mg/L、矿化度40594mg/L、Cl-131762～32886mg/L、pH5.34、温度23℃。试验水质可生化指数为0.08<0.1,说明试验水质生物降解难度较大。1.2原理与工艺流程此反应为生物接触氧化反应,溶解氧量主要由曝气装置连续提供,若曝气强度太小,则会抑制微生物生长,或者不能抑制悬浮态颗粒污泥下沉,导致装置堵塞;若曝气强度太大,会加快载体表面吸附态生物膜的脱落,使得悬浮态的颗粒污泥量增多,影响出水水质。因此,必须控制合适溶解氧量。水中的盐度达到一定量时会对微生物产生抑制作用,因此本研究针对接种污泥进行耐高盐驯化与培养,先采用逐步增大矿化度和COD浓度的方法,进行周期性换水(3d为一个周期)的封闭循环试验,以筛选出适合本试验的耐盐微生物;再采用逐渐增大出水水量、减少水力停留时间HRT和减小回流比的方法,考察耐盐微生物膜的稳定性。期间定期添加氮、磷、钾等营养元素,用量为C∶N∶P=100∶5∶1,10d左右反应器的填料表面附着大量的微生物。试验工艺流程为:原水样进入配水箱,调节矿化度和COD浓度后,以蠕动泵加压,从生物接触氧化反应器底部进水,上部溢流出水进入到沉淀池,经沉淀后,上清液部分回流到生物接触氧化反应器内,其余为出水。其中沉淀池每3d排泥一次。张喜刚,北京航空航天大学环境工程系硕士,研究方向:水污染控制理论与技术。通讯地址:北京航空航天大学7283信箱,100191·6·第19卷·第1期油气田环境保护治理技术与研究1.3分析方法采用国家标准方法测定pH、温度、矿化度、COD对生物膜的影响。2结果与讨论2.1驯化期间生物膜对矿化度的适应性为驯化得到能耐受高盐度和高有机负荷的生物膜,试验初期反应系统采用定期换水、出水全部回流的方式,逐步增大反应系统矿化度和COD,并且调节流量为0.292L/h,HRT为24h。驯化期间反应系统矿化度的变化情况见图1和图2。从图1和图2可看出矿化度变化情况为:矿化度在前9d的每个周期内逐渐减小;在9～21d的每个周期内逐渐增大;在21～30d的每个周期内又逐渐减小。由此可说明环境盐分变化对微生物生长情况的影响,以及微生物逐渐适应环境盐分变化的相互关系为:反应启动初期(1～9d),系统矿化度较低,而耐盐微生物对盐分需求量相对较大,将环境盐分积累到体内形成高浓度离子来对抗胞外的高渗环境,从而导致反应系统矿化度降低;随着反应进行(9～21d),系统矿化度逐渐增大,当环境盐分增大到一定程度时,微生物对盐分的积累相