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油田压裂液废水的处理方法
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2019-12-09 16:22:03 浏览次数:

  摘要:为了有效解决干旱区油田压裂液废水超标排放对土壤、地下水及荒漠植被带来的危害,本文以臭氧为氧化剂,铜绿假单胞杆菌( P.Aeruginosa,A) 、油泥驯化后菌液( B) 及美国生态实验室Microbe-lift 水处理菌( C) 为生物菌剂,开展了臭氧和生物法单独处理以及二者联合处理吐哈油田压裂液废水实验.研究结果表明:3 种处理法以臭氧/生物法联合处理压裂液废水效果最优; 废水COD 初始值为3982.38 mg·L-1 时,经臭氧处理2.5 h 后可使废水COD 值降低62. 24%; 生物处理以多组混合菌群处理效果较好,使COD 值进一步降低34.37%,其中,A、B、C 菌群等比例混合后的接菌ABC 处理可在150 h 处理后使COD 值降至135 mg·L-1,达到《废水综合排放标准》( GB8978—1996) 二级排放标准.

  关键词:压裂液废水,氧化处理,生物法,COD.

  压裂技术是油井增产、增注的主要措施,压裂产生的压裂液成分复杂,具有COD 值高、矿化度高、黏度高等特点,是油田主要污染源之一.若压裂液不经过处理而直接排放至地表,不仅会对土壤与地下水环境造成污染,更对动植物及人群健康构成巨大而潜在的危害[1].目前,压裂液废水处理技术的研究主要集中于絮凝、微电解、氧化、气浮及其组合技术的使用[2-7].涉及的主要工艺有“氧化→絮凝→再氧化”、“破胶→絮凝→深度氧化”、“氧化→气浮”、“NaClO 氧化→漂白粉氧化→化学混凝→Fenton 氧化→活性炭吸附→TiO2光催化氧化”等[8-10].这些技术和工艺在油田的应用,一定程度上解决了压裂液废水难以达标处理的问题.但是,受油区部分区域地层条件、返排量及处理成本较高等条件的制约,有些油区产生的压裂液废水仍难以有效处理或全部回注.此外,受水质波动和污染物成分复杂等因素影响,各类技术在实际应用过程中时,也存在一定的局限性.如: 氧化与气浮时,絮凝剂的用量与絮凝效果会随水质波动而有所不同,导致出水不稳定; 微电解过程电极老化速度快、能耗高,需定期更换电极; 光催化过程中紫外灯的透光性较差,影响了光触媒材料的催化效果.因此,仍需要对传统的氧化、气浮、微电解、絮凝等技术进行深入研究,以不断提高废水处理效果,彻底解决压裂液废水难处理的问题.

  在干旱区,考虑到水资源的稀缺性和荒漠生态环境的脆弱性以及传统氧化、气浮、电解、絮凝等技术在处理压裂液废水成本过高的问题,本课题组提出“臭氧/生物/人工湿地”组合工艺进行压裂液废水处理的新思路,旨在将压裂液废水达标处理后,用于荒漠盐生植物绿化和再造,以构建沙漠腹地人工湿地,实现油田资源有序开发和环境可持续发展的目标.本文选取吐哈油田压裂液废水为研究对象,分别开展了臭氧和生物法单独处理及二者联合处理压裂液废水实验,旨在比较3 种方法对压裂液废水处理的效果,以确定最佳废水处理工艺及其运行参数,以期为后续人工湿地的构建提供基本依据.

  1 材料与方法( Materials and methods)

  1.1 实验材料

  供试水样: 采自XXX 油区露天存放的压裂液废水池,水样基本理化性质如表1 所示.

  实验菌种: 采用从油田污染土壤中分离获得的假单胞菌A[11]、油泥驯化培养后的菌液B[12]以及购自美国的水处理菌群C( Microbe lift) [13].

  实验设备: 臭氧发生器( 型号为XM-Y,青岛欣美净化设备有限公司) 、COD 测定仪( 型号为XM-Y,上海雷磁仪器有限公司) 和恒温振荡器( 型号为SHA-C,常州智博瑞仪器制造有限公司) .1.2 实验方法

  实验时,将废水充分混匀后用碱液调节废水pH 值至7.0,再分别开展臭氧与生物法单独处理,以及二者联合处理废水实验.

  1.2.1 臭氧单独处理废水实验

  实验时,先将连接于臭氧发生器的水处理曝气盘置于2.5 L 玻璃广口瓶瓶底,随后量取2 L 混合均匀的水样加入广口瓶中.开启臭氧发生器并计时后进行废水处理.实验设置2 个处理,一组为氧化处理,设置臭氧产生量为10 g·h-1,废水处理时间为0、0.5、1、1.5、2、2.5 h.另一组为对照样.当实验结束时,测定对照与氧化处理后废水的COD 值.

  1.2.2 生物法单独处理废水实验

  生物法处理废水实验采用摇瓶振荡培养法进行[14].实验时,量取一定量的废水于三角瓶中,并加入一定比例的降解菌群,随后将三角瓶置于30 ℃摇床中振荡培养.培养0、6、12、24、48 h 时取样测定废水COD 值.微生物菌群的添加设置两组方案: ( 1) 第一组为添加单组菌群,该组设置对照( 不接菌) 、接菌A、接菌B 及接菌C 等4 个处理,主要考察单组菌群添加对废水处理的效果,接菌量均为10%; ( 2) 第二组为添加多组混合菌群,共设置接菌AB、AC、BC 及ABC 等4 个处理,分别代表将A、B、C 菌群等份混合后的接菌处理,各处理废水中总的接菌量仍为10%,主要考察多组菌群混合后对废水处理的效果.

  1.2.3 臭氧/生物法联合处理废水实验

  实验时,将臭氧处理不同时间后的废水作为生物法处理废水的供试水样,以考察臭氧/生物法联合处理废水的效果.实验设置两组联合处理方案: ( 1) 臭氧/单组菌群联合处理; ( 2) 臭氧/多组混合菌群联合处理.两组联合处理方案中,单组菌群和多组混合菌群微生物总添加量均为10%.

  1.3 测定方法

  废水中COD 的测定方法采用高锰酸钾滴定法[15].