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生物法处理磺化泥浆体系钻井废水的可行性初探

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生物 处理 磺化 泥浆 体系 钻井 废水 可行性 初探
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第2 2卷 第1期 2009年3月 石油化工高等学校学报 F 2 009 文章编号:1006—396X(2009)01—0005—04 生物法处理磺化泥浆体系钻井废水的可行性初探 郭振英, 吕荣湖 , 张红岩, 张志勇, 孙惠东 (中国石油大学(北京)化工学院环境研究中心,北京102249) 摘要: 针对采用混凝法处理磺化泥浆体系钻井废水难以达标排放,采用其它物化法处理成本太高的问题, 预期采用经生化呼吸曲线法和摇床模拟实验3种方法进行了可生化性评价,然后通过间歇式生物处理小试考察了好氧生物法 对废水的处理效果,并测定处理钻井废水后污泥的脱氢酶活性(结果表明,经体系钻井废水的可生化性较好,但对其处理时仍需要先进行菌种驯化;污泥经摇床驯化后,在间歇式生物处理小 试中,混合液悬浮固体质量浓度(S)为3 000 左右,水力停留时间为4 水化学需氧量(除率 最大可达6O.7 ,生化需氧量(除率最大可达94.2 ,而且此时污泥活性较高。初步证明了用化一好氧生物法处理钻井废水是可行的。 关键词:好氧生物法; 钻井废水; 可生化性;图分类号:献标识码:A U hi—ui—_,02249,P.R.6 008;1 008; 008 by it by to of V/to UR)tO of V/HA)of he I SS) 000 ,of OD)0.7 of OD)4.2 h by t V/is tO V/+86 10—89733254;86—10—89733254;井废水来源于钻井过程中产生的机械废水、 冲洗废水、钻井泥浆废水等,其所含污染物种类及复 杂程度取决于钻井泥浆添加剂的不同 引,磺化泥 收稿日期:2007 1 2—26 作者简介:郭振英(1984一),女,山西吕梁市,在读硕士。 基金项目:中国石油天然气集团公司十五攻关基金项目 (04 *通讯联系人。 浆体系的钻井泥浆是以磺化酚醛树脂(磺化 褐煤(磺化烤胶(钻井泥浆添加剂为 主处理剂的一种水基钻井泥浆,它具有较强的抗温 能力、很强的降滤失能力以及成本较低的优点,被广 泛应用于深井和超深井的钻探中。在使用磺化泥浆 体系钻井液的生产过程中所产生的钻井废水也称为 磺化泥浆体系钻井废水。其主要特点是水溶性 度大。 石油化工高等学校学报 第22卷 目前,钻井废水的研究主要集中在采用物化法 进行处理上_3 ]。但是,近来的一些实验已证明仅 采用混凝法无法使此类钻井废水达标排放;采用混 凝一吸附法虽然可以使出水是 吸附剂的再生困难较大;而采用混凝一臭氧氧化的 方法虽然可以使出水 理装置也比较容易携带,但是成本很高。 生物法处理成本低,且效果好,现在也被应用于 一些钻井废水处理的研究中。 臭 氧氧化法对提高钻井废水的可生化性进行了初步的 探索;彭娟华等 用水解酸化的方法来提高钻井废 水的可生化性;但最终都未使得出水达标排放。 本实验首次对经后的钻井废水进行了生物处理初探,并可使出水 水质达到《污水综合排放标准》(996)二 级标准。 1 实验部分 1.1 材 料 污泥:燕山石化污水处理厂活性污泥;钻井废 水:油田现场经混凝后的钻井废水。 1.2水质分析方法和仪器 铬酸钾法 ;生物传感器快速 测定法,津赛普环保科技发展有限 公司);溶解氧:海雷 磁仪器厂);pH:京海淀航天计算机 公司)。 1.3实验方法 1.3.1 用间歇操作的方式。 量取300 井废水,调节次加入 7H 2,其中H O 投加量为800 , (/m()一40,打开紫外灯开关开 始计时,反应时间为30 应结束后,调节7~8,沉淀铁离子后即可。 1.3.2耗氧呼吸速率的测定 采用溶氧仪进行测 定[9]:先在1 g(含 水率90 ),自来水500 证水样中污泥干重 为2 000~3 000 ,通入空气,曝气2 h,使微生 物处于饥饿状态。停止曝气,将泥水混合物离心,倒 掉上清液,将污泥转移入烧杯中,加入500 样,开始曝气和搅拌,待混合均匀后立即取样测定 呼吸速率(如果做内呼吸线,则不离心,曝气2 接开始测定呼吸速率),以后每隔30 ,3 做8 h。实验装 置如图1所示。 7 of of 1 耗氧呼吸速率测定装置 1搅拌子;2曝气头;3空气泵;4烧杯;5搅拌器;6溶氧仪 电极;7溶氧仪 1.3.3摇床模拟实验采用摇床模拟实验的方式, 摇床条件控制为180 r/0。C。先对取来的活 性污泥进行驯化:取2.0~3.0 人摇床中进行驯化,培养基由牛肉 膏、蛋白胨、着驯化的进行,逐 渐增大废水比例直至全部为废水。当全部为废水 时,按照/7/(Ⅲ(N)/m(P)一100:5:1加入 O ,继续驯化,直到出水,驯化结束。摇床批量处理:取驯化后的湿菌体 (含水率为90 )2.0~3.0 g,加入到100 ,并加入一定量的1和O 使得m (m(N)/m(P)一100:5:1。放入摇床中,恒 温振荡培养一定时间后,取出离心(4 000 r/ 所得上清液即为处理后出水,对其进行水质分析。 离心出的菌体加至新鲜水样中,继续摇床实验。 1.3.4 间歇式生物处理小试 实验装置如图2所 示,反应器为1 装700 化好的菌泥(00 左右),通 过气泵曝气提供氧气,反应器置于恒温水浴槽中以 保持反应温度的恒定(30℃)。 of 2 间歇式生物处理小试装置 1加热棒;2 1 曝气头;4温度计;5鼓风机 1.3.5脱氢酶活性(测定 采用析法进行测定n ,具体步骤如下:往离心管中依 次加入2 .1 8 的O。溶液、1 0 .45)、 Cl(5)缓冲液和 第1期 郭振英等.生物法处理磺化泥浆体系钻井废水的可行性初探 0.5 的匀;将其置 于黑布袋内,用纱布包好,在(37±1)。培养30 入2滴浓硫酸终止反应(对照管 不进行培养,直接加浓硫酸);离心,弃去上清液,再 加入10 玻璃棒搅拌使污泥分散均 匀,盖上盖子密闭于(37±I)℃恒温摇床中提取6 离心5 上层澄清液移人一具塞试管 中,在对照管 为参比;与所作标准曲线对照,计算出脱氢酶的活性 (2 结果与讨论 2.1废水的可生化性 2.1.1水质评价法 可生化性鉴定参考数据及氧 化前后钻井废水的水质见表1,2,将两表数据进行 对比,可以看出,未经氧化的钻井废水可生化性很 差,属于不宜生化的水样,说明在钻井废水中存在大 量难降解的大分子有机物,不适合直接用于生化处 理,经显提高,大于0.3,介于可生化与生化性较好的废 水之问。废水可生化性大大提高,这可能是由于,经 过氧化后,将其大分子有机物的长链打断变为小分 子有机物,提高了其可生化性,使其能够用于生物处 王早 表1 可生化性鉴定参考数据 of :表1数据来自文献[11]。 表2氧化前后水样的水质特征 of V/.1.2生化呼吸曲线法 通过溶氧仪测定出不同 水样在不同时间的溶解氧值,以溶解氧测定值为纵 坐标,时问为横坐标作图。则两个相邻时间所得到 的两个直线斜率的平均值即为该时间段的耗氧速 率,用耗氧速率乘以时间即其耗氧量,将所有时间段 的耗氧量相加即耗氧累积量。然后。以耗氧累积量 为纵坐标,时间为横坐标作图,即得到了生化呼吸曲 线(见图2)。 由图2中可以看出该废水的生化呼吸曲线明显 位于内呼吸线的上方,但两曲线距离较近,说明该废 水属于可生物处理的废水,但是废水中有些物质较 难降解,需要经过驯化才能达到较好的效果。 =.、 ● 晰 堪 t/ of 3 生化呼吸曲线 2.2摇床模拟实验结果 驯化结束后,在100 ~3.0 水率为9O ,相当于悬浮固体质量浓度 为2 000~3 000 )进行处理,污泥对废水去除效果随时间的变化如图4所示。从图4可以 看出,前4 水,4 8 到最低。10 可能是由 于细菌在内源呼吸条件下胞内物质溶出 ],导致水 中t of s 4废水水力停留时间控制为4 h,对废水进行连续 20个批次的处理,结果如表3所示。由表3可知, 在摇床实验中,微生物对废水54.6 ,%,进一步说 明用生物法处理废水是可行的。 2.3 间歇式生物处理小试结果 将在摇床实验驯化后的细菌进行富集后,投加 至反应器中,在悬浮固体质量浓度为3 000 左 右、温度为30℃条件下进行处理,处理效果见图5。 由图5可知,进水70 波动, 8 石油化工高等学校学报 第22卷 20 波动;出水02~131 波动,7 波 动; ,可达94.2 ;在经过15个周期处理后仍然能够达到56 ,说明菌泥吸附引起的,而是由于细菌的降解作用引起 的。 表3摇床实验结果 of 期/个 (b)b of s OD in 5 间歇式生物处理小试中废水.4脱氢酶活性(测定 分别测定正在运行的污水处理厂的活性污泥、 在摇床实验中处理废水后污泥和间歇式生物处理小 试装置中处理废水后污泥的脱氢酶活性(如 表4所示。 表4 3种污泥脱氢酶活性对比 of of 表4中可知,3种污泥的脱氢酶活性相差不 多,说明无论在摇床实验中还是在间歇式生物处理 小试中,处理废水后污泥活性仍较高,废水对细菌几 乎没有抑制作用。用生物法处理该钻井废水是可行 的。 综上所述,经后的钻井废水可以用于生物处理,且在间歇式生 物处理小试中,悬浮固体质量浓度为3 000 左 右、水力停留时间为4 水最大可达6O.7 9/6, , 处理效果稳定,处理废水后的污泥活性仍然较高。 本工作为后续采用理钻井废水应用于生产实践打下了基础。在接下 来的工作中需进一步优化条件、选择合适的好氧生 物工艺,使处理效果更好,也可使该方法更为有效地 应用于现场。 参 考 文 献 鄢捷年.钻井液工艺学[东:中国石油大学出版社,200立荣.新标准下川东钻井废水处理现状与对策[J].钻采工艺,2000,23(6):7王广金.钻井污水处理工艺的实验研究工业水处理,2004,24(10):17—20. 吕荣湖.混凝一吸附法处理油田三磺泥浆体系钻井废水的研究境工程,2002(增刊):3—5. 张红岩.混凝~臭氧氧化法处理三磺泥浆体系钻井废~过程工程学报,2007,7(4):718 722. M,,,et of of 2004,26:309—315. 彭娟华.水解酸化改善钻井废水可生化·t~-[井液与完井液,2007,24(5):68—70. 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社, 2002:210 213. 卢培利.废水生物处理中的呼吸测量技术进展重庆大学学报:自然科学版,2005,28(10):128—132. 沈耀良.固定化微生物污水处理技术北京:化学3002. 钱易.工业废水可生化性的探讨水排水,1979(3):5—11. () ]]]]]] ]] ]O 1 口 口
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