關于微生物污水處理技術的應用分析

馬 駿

（南京水務集團有限公司，南京 210000）

不同油田的污水在成分上有所不同，其處理工藝存在巨大差別，只采用一種處理方法往往難以達到預期效果。所以，在處理過程中，應先深入分析水質情況，對不同的處理技術進行綜合分析及對比，選出多種方法進行聯(lián)合使用，確保出水質量可以達到回用及排放標準。而微生物技術既是21世紀環(huán)境保護技術不斷發(fā)展的重要產(chǎn)物，也是目前各行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。相較傳統(tǒng)處理方法，該技術不僅運行高效、經(jīng)濟合理，而且工藝十分簡單，操作便利，水質狀況穩(wěn)定，不需要添加其他藥劑，也不會產(chǎn)生大量污泥，抗沖擊性能強，安全環(huán)保，是一種值得推廣應用的污水處理技術。

1 油田污水及其處理現(xiàn)狀分析

以某地區(qū)油田為例，該地區(qū)油田以低滲透及特低滲透性為主，儲層孔隙度及孔隙喉道均很小，且滲透率很低。為確保油藏地層壓力滿足要求，避免油藏被污染，需要對油田進行同步注水或超前注水，這就對水質提出了極高要求，單一運用傳統(tǒng)方法進行處理根本不能達到要求[1]。

該地區(qū)的油田實際埋深在1600～2070 m范圍內(nèi)，其孔隙度的均值在14.5%左右，滲透率在12.30×10-3μm2左右，含油飽和度可以達到52%。從以上基本數(shù)據(jù)可以看出，采出水回注對水質提出了極高的要求。

污水由現(xiàn)有處理工藝處理后，其水質基本可以達到直接回注的標準，但如果工藝選擇不當、處理設備配置不合理或藥劑添加方式不滿足要求，則水質將很難控制。伴隨油田開采持續(xù)深入，多種不同的化學新技術出現(xiàn)并得到應用，如復合驅采技術、注水開發(fā)開采技術和復合物驅采技術等，這雖然提高了開采效率，但使污水處理方面的問題變得更加嚴重?；诖?，為提高油田注水系統(tǒng)的污水處理水平，保證污水處理質量，很多油田都開始研究采用微生物處理技術。微生物處理和膜分離相結合的污水處理方法是當前油田污水處理的重要趨勢，在很多油田得到試驗和應用，收獲了較好的實際處理效果。

2 微生物處理技術

2.1 基本原理

污水中普遍含有一定對微生物生長有利的物質，如淀粉等糖類物質、蛋白質和油脂，微生物自身發(fā)生的包含氧化還原、水合活化等在內(nèi)的一系列反應，能對有害物質進行降解與利用，使有機物降解為無機物，再進一步轉化為二氧化碳與水，為水中微生物生存及繁殖創(chuàng)造良好條件。專性微生物專門針對某一類污水，在自然界中通過馴化、篩選及分離，人們可以得到能夠良好適應這種水質的復合或聯(lián)合式菌種，充分利用這種微生物具有的協(xié)同作用，對指定污水進行有效處理，有效防止二次污染。然而，微生物對其生存環(huán)境也提出了很高的要求，人們應對污水pH值、溫度及鹽度等進行嚴格控制，使微生物能夠正常生長，發(fā)揮水質凈化處理作用[2]。

微生物處理實際上就是充分利用微生物的新陳代謝作用，對污水中的有機物進行分解與轉化，實現(xiàn)強化處理有機物這一目標。然而，針對污水中的懸浮物，應聯(lián)合使用膜分離與過濾法等多種方法，以對懸浮物實施截留。比如，MMBR技術是當前簡單可行的污水處理工藝，共設兩段。采用微生物對污水中的有機物進行降解，同時采用膜分離等技術對懸浮物進行分離，可達到污水凈化目標，使菌體分離，系統(tǒng)出水細菌實際含量及懸浮物都能達到回水及排放標準。

2.2 活性污泥法

活性污泥法是指將好氧性菌種作為核心主體的微生物與水中膠體、懸浮物等通過混合形成人類肉眼可見的細小絮狀顆粒。顆粒直徑一般為0.05～0.50 mm，表面積在20～100 cm2/mL，比重通常在1.002～1.006。在靜置一段時間后，可凝聚成大顆粒不斷沉降。絮狀體多為黃褐色，由于水質存在一定差異，所以絮狀體會有其他顏色，如灰白色、深灰色與灰褐色等。

該方法主要具有以下特點：依靠微生物自身新陳代謝作用，對污水中的有機物進行氧化分解，達到凈化目的；不論合成還是分解，均屬于復雜過程，都需要在催化劑條件下進行；微生物會對有機質進行持續(xù)氧化分解，進而生成新細胞，彌補自身的耗損；有較好沉降性，能將水和污泥完全分開，實現(xiàn)凈化目標[3]。

活性污泥主要具有以下特征：一是吸附力強，比表面積很小，在菌膠團的表面存在很多黏液物質。相關研究表明，在10～30 min的時間范圍內(nèi)，有85%～90%的BOD可在活性污泥作用下被除去；二是能對有機物進行氧化分解，這也是活性污泥處理污水的重要機制；三是沉降性能好，污水處理時，采用活性污泥可以吸附大量金屬離子，并和有機物發(fā)生反應生成絡合物，最后通過沉降去除金屬離子。

在采用活性污泥法進行污水處理時，人們應充分考慮以下影響因素。一是溶解氧，如果溶解氧較低，則會對微生物新陳代謝造成影響，使污泥的凈化能力大幅降低，容易產(chǎn)生絲狀菌，使污泥體積膨脹；如果溶解氧較高，則會影響其轉移效率，造成動力浪費，還會使絮凝體產(chǎn)生分散。對此，需將溶解氧控制在2.0～4.0 mg/L。氧氣可采用機械曝氣裝置等提供。二是溫度與pH值，通常在采用活性污泥法進行污水處理時，需將溫度控制在15～30℃，如果低于10℃或超過30℃，都會對最終的處理效果造成影響。采用活性污泥法進行污水處理時，需將pH值控制在6～8。如果pH值小于4.5，則污泥中的原生動物將全部消失，使真菌占據(jù)主動，導致體積大幅膨脹；而如果pH值大于9.0，則會對微生物正常代謝造成影響，表現(xiàn)為減慢代謝速度[4]。

2.3 工藝流程

因不同成因和區(qū)塊產(chǎn)生的采出水在性質上存在明顯差異，所以應在前期以微生物實際情況為依據(jù)通過試驗來確定適宜的菌種及菌群。從某油田中采集采出水，將其作為試驗對象，處理設備采用微生物反應池，添加經(jīng)研究確定的聯(lián)合菌群，命名為“倍加清”，由此開始馴化和培養(yǎng)，同時按照相關規(guī)定使污水在系統(tǒng)中持續(xù)運行，停留時間等必須滿足規(guī)范要求。

污水在經(jīng)過除油罐以后，由泵機引入預設好的反應池中，若反應池的水溫在40℃以上，則應先泵入一定量的冷卻水，以降低污水實際溫度，確保微生物能夠正常生長繁殖，反應中需將環(huán)境溫度嚴格控制在理想范圍內(nèi)，一般為10～45℃；反應時的壓力為常壓，個別情況下也可在0.5 MPa條件下進行；反應時溶解氧的實際濃度一般不能超過2 mg/L；系統(tǒng)進水的pH值在6～9，實際含油量在20～300 mg/L，懸浮物的濃度為50～300 mg/L，硫化物的濃度不超過50 mg/L，礦化度不超過150000 mg/L，聚合物濃度不超過200 mg/L。在此基礎上，向反應池中添加經(jīng)馴化而成的聯(lián)合菌群，通常情況下，水力停留時間應控制在4～8 h。污水中的微生物將有機物作為營養(yǎng)源，通過一系列反應，對污水中的油類物質和有機物進行降解處理，再由生物膜進行吸附氧化，除掉原油及有機物[5]。

3 微生物處理技術實際應用

對1#、2#兩個層位的采出水實施微生物處理，以此分析驗證這項技術的有效性及適用性。將本次試驗的時間確定為7 d，對以上層位對應的不同采出水采用專性聯(lián)合菌群進行處理，處理時，污水的停留時間按8 h/d控制，在每天的8:00與16:00實施樣品采集。本次試驗所得數(shù)據(jù)如表1、表2所示。運行剛開始時，向池內(nèi)定量和定期加入經(jīng)馴化而成的聯(lián)合菌種，與此同時，為了確保所用菌群的活性，充分發(fā)揮應有優(yōu)勢，還要添加抗表面活性劑和專性活性劑等。

表1 微生物處理數(shù)據(jù)結果統(tǒng)計（層位1#）

表2 微生物處理數(shù)據(jù)結果統(tǒng)計（層位2#）

由表1、表2可知，這一技術的合理應用能使水質得以顯著改善，但前兩次測試的去油率較低，其原因為運行早期菌膜處在馴化過程中，伴隨試驗不斷進行，菌膜開始與水質相適應，相應地，實際去油率也從最初的13.1%增加至93.0%。上述兩個層位污水的含油量、機械雜質量與總鐵量均有了很大程度的降低，最終的實際去除率均不低于90%，能使污水達到回注及直接排放標準。但相比之下，微生物對污水中的油有較好處理效果，其次是機械雜質，最后是總鐵[6]。此外，2#層位總鐵實際去除率有一定程度的波動，說明去除效果不穩(wěn)定。微生物除了能夠起到以上作用，還能殺滅所有有害細菌，防止生物腐蝕。

4 結語

微生物污水處理是一種和傳統(tǒng)理化處理方法完全不同的污水處理手段，它將微生物作為核心，利用其新陳代謝功能消解污水中的有機物，生成無污染的水和二氧化碳等無機物，并且具有操作簡單、效果顯著、穩(wěn)定可靠等特點，值得各行業(yè)推廣應用。