微生物化學技術(shù)處理油田有機污水

隨著國內(nèi)油田逐漸進入三次采油時期，由油田注水采油產(chǎn)生的油田有機污水的處理量逐漸增大，已逐漸超過了油田注水的需求。對于低滲等油層，產(chǎn)出水不能滿足其水質(zhì)要求，不可回注。因此，相當一部分污水需要外排。同時，由于聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)等技術(shù)的應用，產(chǎn)出水的粘度增加，有機物含量增加。油田污水外排前需要進行一定的處理，以符合 COD 及含硫量等指標。

1 國內(nèi)油田污水處理背景

油田有機污水中主要含有烴類有機物、硫以及注水添加劑。對于不同的油田，其處理工藝和要求也不盡相同。在這種情況下，國內(nèi)主要處理方法有生物處理、混凝沉淀、電化學。

其中，生物處理法主要通過向污水中加入經(jīng)篩選的降解微生物，利用其生物分解作用，將油田污水中高分子烴類及有機添加劑分解為簡單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)降解為無毒或微毒物質(zhì)，使污水得到充分凈化。根據(jù)處理體系中是否有氧參與或采用微生物是否需氧，可將其分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩種。好氧處理法是在體系有氧參與的情況下，利用好氧微生物，將污水中的烴類及有機添加劑分解為 CO2、H2O 和 SO4  等。與其相對應的厭氧處理法則是在厭氧環(huán)境中培養(yǎng)并保持足夠的厭氧微生物，在無氧條件下處理油田污水，使水中的有機物降解。

混凝沉淀法是通過向油田污水中加入混凝劑，利用混凝劑對膠體離子產(chǎn)生的靜電 " 吸附 " 作用吸附膠體離子，再加入絮凝劑，將吸附物匯聚，并產(chǎn)生絮凝沉淀，從而達到去除油田污水中的懸浮物和部分可溶性物質(zhì)的作用。通過將不同的混凝沉淀劑依次加入污水中，先使污水中的乳化油破乳并上浮，分離出采出液中原油，再使剩余污水中有機物質(zhì)，懸浮物等在絮凝劑作用下聚集并下沉，達到去除污水中的原油和部分大分子有機物的目的。

電氣浮法不同于前面兩種溫和的處理方法，采用了外加電流的電化學方法處理污水中污染物。通過將在污水中插入電極并通以直流電，在待處理污水中產(chǎn)生電解，電泳，氧化還原反應以及電解產(chǎn)物相互作用等，將污水中有機物分解，沉淀或運移，達到處理油田污水的目的。電氣浮法可由其陽極材料是否溶解分為電凝聚氣浮和電解氣浮兩種。

2 各污水處理方法特點

以上常用方法中，生物處理法雖然運行成本比較低，但處理過程中污水停留時間長，所需設(shè)備占據(jù)空間大，處理過程緩慢。

化學混凝法流程簡單、建設(shè)周期短，但藥劑消耗量大，造成污水處理成本高，同時由于油田污水的成分復雜多變，導致化學混凝不穩(wěn)定。

電氣浮法處理效果好、建設(shè)周期短，但耗電量過大，不適用于偏遠地區(qū)油田處理，且不夠經(jīng)濟環(huán)保。

3 優(yōu)化方案

由此，筆者提出采用微生物化學方法處理油田含硫污水。微生物燃料電池（MFC）裝置利用優(yōu)選的油田污水處理微生物的代謝活動，將油田污水中殘余烴類及復雜的有機廢棄物分解并從中回收電能。因而具有廣闊的前景，既完成污水的無害化處理，又可以產(chǎn)生可持續(xù)的能源。

常用微生物燃料電池的典型構(gòu)造為一個陽極室、一個陰極室和一個質(zhì)子交換膜，其中，質(zhì)子交換膜用于分隔陽極室和陰極室，保證裝置的正常運行。MFC 處理油田污水的工作原理為 ：在陽極，產(chǎn)電菌通過自身代謝作用，將有機物氧化，并釋放出質(zhì)子和電子。然后電子經(jīng)由陽極，外電路，最終到達陰極。反應中產(chǎn)生的質(zhì)子釋放到溶液中，并通過膜和電解質(zhì)到達陰極。在陰極，受體得到電子被還原，MFC 的一個產(chǎn)電循環(huán)便完成。

2005  年鄧振ft等研究了降解石油微生物的篩選及其降解能力，分離篩選出 13 株原油降解菌，分解率最高的 2 株菌是 DYT2—2 和 DYSHX1，其原油降解率高達 98.2% 和 99.5%。

4 總結(jié)

根據(jù)油田有機污水的特點，選取適合的石油降解微生物，同時根據(jù)不同油田組分不同，可設(shè)計混合或多級微生物燃料電池，利用厭氧與好氧的同時作用與微生物燃料電池耦合處理油田廢水。同時，可以向陰極加入藻類等光合生物，利用其光合作用產(chǎn)生氧氣為陰極供氧。通過光合藻類和降解微生物的共生，同時實現(xiàn)陰極供氧和陰極氧的還原。從而解決生物陰極，由于陰極電子與氧氣之間的傳遞阻力大，氧還原效率低的問題。

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作者：王坤，梅寶泰，代力，張鑫