生物处理技术在采油废水治理中的应用

孟凡力， 杜胜男， 刘胜利， 米俊锋， 张 其

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）



生物处理技术在采油废水治理中的应用

孟凡力， 杜胜男， 刘胜利， 米俊锋， 张 其

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

摘 要：石油开采、获取过程中伴生的采油废水含有大量有机污染物质，对于环境可造成严重危害。目前，生物处理技术是水体污染治理过程中最常使用的技术手段，运用生物处理技术降解采油废水治理效果好，运行成本低。其类型主要包括活性污泥法、生物膜法、自然处理法及厌氧生物氧化法。对上述几类方法的研究进行了相应概述。

关 键 词：采油废水；活性污泥；生物膜；氧化塘

在目前石油开采、获取过程中所伴生的水体污染中，采油废水是最为重要的污染源。目前，我国油田开采大多已进入到中后期开采阶段，采用过程中已使用注水驱油技术［1］，而油田采出液中的含水率甚至可达95%［2］。由此产生的采油废水对环境可造成多方面的影响：造成水环境的破坏、影响水生生物、污染土壤、对人体健康造成威胁等等。所以，合理降解采油废水，是目前石油开采过程中需要关注的一个焦点。

目前，污水治理中最为常用的方法为生物处理技术，它处理费用较低、降解效果良好、不产生二次污染，因而受到广泛的应用和关注。而采油废水含有可供微生物代谢所需的有机物，早在20世纪70年代末期，生物处理技术就被尝试使用于采油废水的降解过程中［3］。直至今日，仍是研究热点。

在降解处理过程中，根据微生物对氧气是否需求，而将采油废水生化处理技术划分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。其中好氧微生物法又可划分为活性污泥法、生物膜法、自然处理法等。根据废水各自的特点不同，即可独立处理，也可酌情选取，组合完成降解。

1 活性污泥法

活性污泥法被广泛应用于各种污水治理之中，时值今日，已有上百年的工艺历史。在采油废水治理过程中，活性污泥法也得到了关注和运用。赵天亮等［4］以COD为监测指标，运用活性污泥法对中原油田采油废水进行降解，研究发现在高含盐环境下，经驯化的活性污泥菌种具有良好的适应性，经过4～6 d驯化后，可实现90%的COD去除率。马少华［5］运用驯化活性污泥降解采油废水，研究表明该方法可实现80%左右的COD去除率和超过76%的除油率效果。李秀珍等［6］采用间歇式活性污泥处理工艺尝试对高含氯采油废水进行降解，研究发现可通过筛选获得耐盐降解菌株，在氯根含量低于10 000 mg/L的情况下，可实现70%的COD去除率，处理后水质可达到国家二级排放标准。李顺成等［7］采用进口优势菌株，以间歇式活性污泥法处理采油废水8 h后，可使得采油废水中的COD明显下降，出水水质得以符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级标准。

2 生物膜法

生物膜法对于采油废水的降解于近几年得到了显著的发展。它主要是运用废水和生物膜之间的接触，使得生物膜对废水中的污染物质进行固化和分解，从而实现污水水质的净化。应用于采油废水的生物膜法主要包括生物滤池、生物接触氧化以及生物流化床。

林静雯等［8］自主研发设立一种复合生物膜反应器，利用经过加压驯化后的优势菌株进行挂膜，研究表明该反应器挂膜后优势种群生存状态稳定，对废水中的COD能够实现88%的去除效率，同时实现95.6%的含油量去除效果。李继宏等［9］针对大庆聚驱采油废水，采用浸没式膜生物反应器进行降解治理，通过加压驯化后筛选出的优势菌株降解效果良好，反应器抗冲击能力强，出水稳定，具有良好的净化功能。邹克华等［10］运用特种生物膜材料结合优势菌种处理采油废水，该处理方法运行费用低，处理效果稳定，在实际应用中具有相应价值，已成功运用于某油田的污水处理过程之中。石玲等［11］运用膜生物反应器对某油田联合站外排采出水进行处理，处理后COD去除显著，平均去除率可达到85%，最高可达到97.9%，悬浮物、浊度等指标均明显降低，出水水质可达到国家污水排放一级标准。

3 自然处理法

自然处理法主要包括氧化塘和人工湿地两种方式。

其中，氧化塘法已经广泛运用到采油废水的处理工艺之中。国内胜利油田桩西采油厂运用芦苇氧化塘对采油废水进行降解获取成功，废水中的COD、BOD、硫化物、挥发酚等多项指标均得到改善，实现达标排放［12］。大港油田运用兼性塘和好氧塘联合工艺处理采油废水，该氧化塘自2000年验收使用后，运行效果稳定，处理后废水中的COD、悬浮物、含油量等多项检测指标均得到显著改善，处理成本低于0.2元/m3［13］。师祥洪［14］将粉煤灰吸附和氧化塘结合运用于现河首站采油废水，处理工艺运行成本低，可靠性强，对废水中的污染物具有良好净化效果，处理后可实现达标排放。

人工湿地也是采油废水处理过程中运用到的一种工艺。Cynthia等［15］研究发现含盐采油废水经过反渗透预处理后进入湿地处理系统，可实现水质净化，出水水质满足灌溉要求。祝威等［16］比较研究了两种生物法分别和人工湿地结合处理胜利油田某联合处理站采油废水，研究表明经处理后的废水生态毒性明显降低，从处理前的高毒级别降至低毒程度。桂召龙等［17］研究表明水平潜流人工湿地中试系统对于治理采油废水是可行的，其中利用的湿地植物主要为芦苇，经治理后出水水质指标符合要求。黄翔峰等［18］将水解酸化与人工湿地结合处理采油废水，研究表明当水解酸化水力停留时间为20 h，人工湿地水力停留时间为4 d时，出水COD≤80 mg/L，水质得以明显改善。

4 厌氧生物氧化法

厌氧生物氧化法在处理过程中主要运用的厌氧微生物实现有机污染物质的分解氧化，该处理方法多和其它方法相结合，联合处理采油废水。

郭书海等［19］运用厌氧反应器对稠油炼化段废水进行处理，该废水可生化性较差，测定其BOD/COD值小于0.1，运用厌氧氧化降解后，BOD显著提高，可生化性得以改善，7 d日后基本达到预期要求。穆剑等［20］则针对大庆油田采油废水厌氧处理环节中的微生物群落展开了相应研究，结果显示，该厌氧处理系统中已建立起稳定的产甲烷厌氧烃降解微生物体系，废水中的石油烃类物质可在菌落的协同作用下实现矿化转变为甲烷。

5 结束语

采油废水的治理是目前石油开采过程中需要重点关注的问题之一。生物处理方法运行成本低，处理效果良好，无二次污染，这些优点使得其成为目前主要的处理工艺，但同时其占地面积大，污泥量多，也是制约其使用效果的问题所在。应该根据实际情况，结合相应物化处理手段，研发优势耐冲击菌株，进一步提高其处理效果和可应用性。

参考文献：

［1］杨双春， 孙锡博， 李蕾， 等. 采油废水物化处理法研究进展［J］. 环境科技， 2013， 26（2）：71-74.

［2］Ali S A， Henry L R， Darlington J W， et al. New filtration process cuts contaminants from offshore produced water［J］. Oil & gas journal， 1998，96（44）：73-78.

［3］Palmer L L， Beyer A H， Stock J. Biological oxidation of dissolved compounds in oilfield produced water by a field pilot biodisk［J］. Journal of Petroleum Technology， 1981， 33（06）：1136-1140.

［4］赵天亮， 秦芳玲. 活性污泥法处理高含盐采油废水研究［J］. 西安石油大学学报：自然科学版， 2008， 23（2）：63-66.

［5］马少华. 聚合物驱采油废水的活性污泥处理研究［J］. 应用化工，2013， 42（4）：710-712.

［6］李秀珍， 李斌莲. 高含氯采油废水生物治理技术研究［J］. 油气田环境保护， 2002， 12（2）：17-18.

［7］李顺成， 刘振华， 李哲， 等. SBR+高效菌种处理采油废水［J］. 城市环境与城市生态， 2003，16（S1）：74-75.

［8］林静雯， 单士亮， 胡筱敏， 等. 复合膜生物反应器处理采油废水的挂膜及污泥驯化［J］. 安全与环境学报， 2013， 13（4）：24-29.

［9］李继宏， 胡筱敏， 李亮， 等. 膜生物反应器处理聚驱采油废水研究［J］. 环境污染与防治， 2013， 35（2）：28-33.

［10］邹克华， 曹明伟. 高温优势菌生物膜法处理采油废水［J］. 城市环境与城市生态， 2002， 15（5）：32-33.

［11］石玲， 吴会胜， 刘强， 等. 利用膜生物反应器处理采油废水［J］. 油气田地面工程， 2014， 33（7）：32-33.

［12］胡亚伟. 利用氧化塘技术处理桩西联采油废水［J］. 商情， 2013 （10）：109-109.

［13］胡琦. 大港油田氧化塘生物处理采油废水［J］. 油气田环境保护，2006， 16（1）：21-22.

［14］师祥洪. 利用粉煤灰及氧化塘处理采油废水［J］. 油气田地面工程，2004， 23（1）：29-30.

［15］Murray-Gulde C， Heatley J E， Karanfil T， et al. Performance of a hybrid reverse osmosis-constructed wetland treatment system for brackish oil field produced water［J］. Water Research， 2003， 37（3）：705-713.

［16］祝威， 沈捷， 黄翔峰. 生物法/人工湿地工艺处理采油废水及其生态毒性削减研究［J］. 环境污染与防治， 2009， 31（11）：53-57.

［17］桂召龙， 李毅， 沈捷， 等. 采油废水人工湿地处理效果及植物作用分析［J］. 环境工程， 2011， 29（2）：5-9.

［18］黄翔峰， 沈捷， 闻岳， 等. 生物法-人工湿地工艺处理采油废水及其有机物的降解特性［J］. 环境科学， 2010， 31（2）：338-343.

［19］郭书海， 张海荣， 曲久辉， 等. 稠油乳化段废水厌氧处理过程中COD 与 BOD5的协同变化及可生化性研究［J］. 环境科学学报，2002， 22（1）：29-33.

［20］穆剑， 匡丽， 高迎新， 等. 采油废水厌氧处理系统的微生物群落特征［J］. 环境工程学报， 2014，8（3）：807-814.

Application of Biological Method in Oil Extraction Wastewater Treatment

MENG Fan-li，DU Sheng-nan，LIU Sheng-li，MI Jun-feng，ZHANG Qi
（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001， China）

Abstract:In the oil exploration and production process， there is oil extraction wastewater which contains large amounts of organic pollutants. So they can cause serious harm to the environment. Biological method is the most commonly used technology for water pollution. In the treatment process of the oil extraction wastewater， biological method has good effect and low operating cost. Its main types include activated sludge， biofilm， natural treatment method and anaerobic biological oxidation. In this paper， research situation of these methods was introduced.

Key words:Oil extraction wastewater； Activated sludge； Biofilm； Oxidation

中图分类号：X741

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0355-02

收稿日期：2015-10-23

作者简介：孟凡力（1990-），男，辽宁抚顺人，在读硕士研究生，就读于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：主要从事油气管道输送技术。E-mail：15242382132@163.com。

通讯作者：杜胜男（1984-），女，讲师，博士，研究方向：从事三废治理及能源方面工作。E-mail：dusn808@163.com。