CN101659461A - 新型复合絮凝剂处理气田废水 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到复合絮凝剂处理气田废水的应用。1.从气田废水污染的土壤中分离筛选出一株高效絮凝剂产生菌MBF－28，以生物絮凝剂MBF－28为主体，研究其与无机絮凝剂FeCl₃复合处理外排油气田废水。复合絮凝剂的组成为，絮凝剂产生菌MBF－28，在发酵培养基中，120－200rpm，30－35℃，培养3d，8000－10000rpm高速离心后，取上清发酵液1－3ml，同时复配无机絮凝剂1－3ml的0.1％FeCl₃。分离培养基：牛肉膏2－4g，酵母膏0.5－1.0g，NH₄NO₃ 0.2－0.4g，KH₂PO₄ 0.5－1.0g，K₂HPO₄ 1.0－2.0g，MgSO₄·7H₂O 0.2－0.5g，FeSO₄ 0.01－0.05g，溶于稀释1－5倍气田废水至1000ml。发酵培养基：葡萄糖20g，酵母膏0.5－1.0g，KH₂PO₄ 0.5－1.0g，K₂HPO₄ 1.0－2.0g，(NH₄)₂SO₄ 0.2－0.5g，NaCl 0.1－0.5g，CaCl₂ 0.5－1g，MgSO₄·7H₂O 0.2－0.5g，FeSO₄0.01－0.02g，H₂O 1000ml，pH 7.0－8.0。2.复合絮凝剂对气田废水色度的去除效果：取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1－3％的生物絮凝剂发酵液和废水体积1－3％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120－140S，静置10－20min，测量吸光度。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水色度的去除率为75.1－92.5％。3.复合絮凝剂对气田废水SS的去除效果：采用上述2所用方法测试去除SS效果。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水中SS的去除率为82.8－90.5％。4.复合絮凝剂对气田废水中油分的去除效果：采用上述2所用方法测试去除含油量。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水中油分的去除率为60.2－75.4％。5.复合絮凝剂对气田废水COD的去除效果：采用上述2所用方法测试去除COD效果。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水COD的去除率为50.5－66.1％。

Description

新型复合絮凝剂处理气田废水

技术领域

本发明涉及一种新型复合絮凝剂的筛选方法及其在处理气田废水的应用。

背景技术

气田废水是产生于钻井作业过程中的一种特殊的工业废水。其水质特点：色度大、含油量高，COD浓度较高，并含有大量的无机盐类物质，如：Na⁺，Ca²⁺，Cl^-，HCO₃ ^-等，还含有许多悬浮物SS、重金属等。该类废水如果没有得到有效处理，会对周围水体，尤其是土壤、地下水系统水质造成了严重的污染。目前，大多数油田废水中油分、色度和悬浮物较多，必须经过隔油和絮凝处理阶段，然后，再经膜分离反渗透工艺除盐，但是由于有时采油出水COD偏高，致使出水无法再次利用而外排。

絮凝法一直是污水处理领域中常用的方法，但是，目前使用的絮凝剂主要是以铝系和铁系混凝剂为代表的无机高分子类和以聚丙烯酰胺为代表的合成有机高分子絮凝剂。它们在使用过程中存在着较大的不安全性和潜在的二次污染的问题。如无机絮凝剂中的铝离子容易引起老年痴呆症，铁盐絮凝剂对设备的腐蚀作用及易形成某些难絮凝沉淀的化合物；聚合单体丙烯酰胺具有强烈的神经毒性，是强致癌物。所以开发新型、安全、高效的絮凝剂尤为重要。而生物絮凝剂由于不存在二次污染，使用方便，且价格较低，引起了国内外学者的注意。日本在生物絮凝剂这一领域的研究一直处于遥遥领先的地位，发表了很多研究论文并获得了多项专利。但是，我国对微生物絮凝剂的研制和应用工作大部分还处于起步阶段，国内以马放为代表的学者从环境中分离几种不同类型的絮凝剂产生菌，以河水、泥浆废水、松花江源水为研究对象，均取得良好的絮凝效果。但在气田废水中的应用，国内尚未见到具体报道。

发明内容

本发明的目的在于以生物絮凝剂为主体，针对外排油气田废水，采用优化的生物絮凝剂与无机絮凝剂组成的复合絮凝剂，按照不同的配合比例，研究新型高效生物复合絮凝剂处理油气田废水的应用性能。

1)絮凝剂产生菌的分离：

取气田废水污染的土壤0.2-1g，溶于100ml的分离培养基中，30-35℃好氧培养1-3天，待试管培养基变混浊，说明细菌已经生长，然后平板稀释涂布，挑取在菌落特征上有明显差异的单菌，直至获得单一菌株，并于斜面培养基上保存；

2)絮凝剂产生菌的筛选和絮凝活性的测定：

挑取上述分离出的单菌落，分别接种于发酵培养基内，30-35℃好氧120-200r/min培养3天，所得的培养液进行絮凝活性的测定：在100mL的烧杯里加入0.4g的高岭土、100mL的蒸馏水、2ml 1％的CaCl₂溶液，1-3ml发酵液(以不加发酵液处理的样品做对照实验)调节pH值7.0，用磁力搅拌器将其混合均匀，静止5min后，取上清液用分光光度计测其在550nm处的吸光度。用絮凝率来表示絮凝活性。

絮凝率(％)＝(A-B)/A×100％

式中：A-未絮凝处理的对照液在550nm处的吸光度；B-絮凝处理后的上清液在550nm处的吸光度。经过筛选，获得一株絮凝活性较高的菌株MBF-28。

分离培养基：牛肉膏2-4g，酵母膏0.5-1.0g，NH₄NO₃ 0.2-0.4g，KH₂PO₄ 0.5-1.0g，K₂HPO₄ 1.0-2.0g，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.5g，FeSO₄ 0.01-0.05g，稀释1-5倍的气田废水1000ml。

发酵培养基：葡萄糖20g，酵母膏0.5-1.0g，KH₂PO₄ 0.5-1.0g，K₂HPO₄ 1.0-2.0g，(NH₄)₂SO₄ 0.2-0.5g，NaCl 0.1-0.5g，CaCl₂ 0.5-1g，，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.5g，FeSO₄0.01-0.02g，H₂O 1000ml，pH 7.0-8.0。

斜面培养基：蛋白胨10g；牛肉膏5g；氯化钠；5g；磷酸二氢钾2g；氯化铵1g；琼脂20g；蒸馏水1000ml；pH＝7.0-7.5。

葡萄糖在0.05MPa下灭菌30min，其它成分0.1MPa灭菌20min。

3)复合絮凝剂的复配：

从气田废水污染的土壤中分离筛选出一株高效絮凝剂产生菌MBF-28，在发酵培养基中，120-200rpm，30-35℃，培养3d，8000-10000rpm高速离心后，取上清发酵液1-3ml，同时复配协同絮凝效果的无机絮凝剂1-3ml的0.1％FeCl₃。

4)复合絮凝剂应用于气田废水的处理方法为：

取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1-3％的生物絮凝剂发酵液和废水体积1-3％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120-140S，静置10-20min，测量废水的色度、SS、油分和COD浓度。结果表明：复合絮凝剂对气田废水的色度、SS、油分和COD的絮凝率分别为75.1-92.5％，82.8-90.5％，60.2-75.4％和50.5-66.1％。实验结果见图2-1a，图2-1，图2-1c，图2-1d。

附图说明

图1-1a废水体积为2％的0.1％FeCl₃絮凝后，气田废水絮凝物照片

图1-1b废水体积为1.5％的生物絮凝剂发酵液絮凝后，气田废水絮凝物照片

图1-1c复合生物絮凝剂絮凝后，气田废水絮凝物照片

图2-1a复合生物絮凝剂对气田废水色度的絮凝效果

图2-1b复合生物絮凝剂对气田废水SS的絮凝效果

图2-1c复合生物絮凝剂对气田废水油分的絮凝效果

图2-1d复合生物絮凝剂对气田废水COD的絮凝效果

表1复合絮凝剂对油气田废水实例应用的絮凝效果

具体实施方式

一、微生物絮凝剂产生菌的分离、筛选

(一)、材料准备：

1、菌源和实验废水：

(1)菌源：气田废水污染的土壤。

(2)实验废水：取自西南某采油站高含盐含油废水。废水各主要指标浓度如下：

COD：200-1600mg/l，SS：80-260mg/l，BOD：420-850mg/l，油分：140-642mg/l，Cl^-：30000-60000mg/l，Na⁺：17000-22000mg/l，Ca²⁺：6400-8940mg/l，Mg²⁺：423-950mg/L，K⁺：210-280mg/l，pH6.2-6.5，色度：200-500。实验废水根据实验目的作适当调节。

2、培养基：

分离培养基：牛肉膏2g，酵母膏0.5g，NH₄NO₃ 0.2g，KH₂PO₄ 0.5g，K₂HPO₄ 1.0g，MgSO₄·7H₂O 0.2g，FeSO₄ 0.01g，溶于原液气田废水1000ml。

发酵培养基：葡萄糖20g，酵母膏1.0g，KH₂PO₄ 1.0g，K₂HPO₄ 2.0g，(NH₄)₂SO₄0.5g，NaCl 0.0.5g，CaCl₂ 1.0g，，MgSO₄·7H₂O 0.5g，FeSO₄ 0.02g，H₂O 1000ml，pH7.5。

斜面培养基：蛋白胨10g；牛肉膏5g；氯化钠；5g；磷酸二氢钾2g；氯化铵1g；琼脂20g；蒸馏水1000ml；pH＝7.0-7.5。

葡萄糖在0.05MPa下灭菌30min，其它成分0.1MPa灭菌20min。

(二)、菌株的分离与筛选：

1)絮凝剂产生菌的分离：

取气田废水污染的土壤0.5g，溶于100ml的分离培养基中，35℃好氧培养1-3天，待试管培养基变混浊，然后平板稀释涂布，挑取在菌落特征上有明显差异的单菌，直至获得单一菌株，并于斜面培养基上保存；

2)絮凝剂产生菌的筛选和絮凝活性的测定：

挑取上述分离出的单菌落，分别接种于发酵培养基内，35℃好氧160r/min培养3天，所得的培养液进行絮凝活性的测定：在100ml的烧杯里加入0.4g的高岭土、100ml的蒸馏水、2ml 1％的CaCl₂溶液，1mL发酵液(以不加发酵液处理的样品做对照实验)调节pH值7.0，用磁力搅拌器将其混合均匀，静止5min后，取上清液用分光光度计测其在550nm处的吸光度。经过筛选，获得一株絮凝活性较高的菌株(编号为MBF-28)。测得其絮凝处理后的上清液在550nm处的吸光度为0.029，未絮凝处理的对照液在550nm处的吸光度为0.389，其絮凝率为：

絮凝率(％)＝(0.389-0.029)/0.389×100％＝93.5％

二、无机絮凝剂：配置0.1％的FeCl₃溶液，待用。

三、复合絮凝剂的配比：从气田废水污染的土壤中分离筛选出一株高效絮凝剂产生菌MBF-28，在发酵培养基中，160rpm，35℃恒温培养3d，10000rpm高速离心后，取上清发酵液1.5ml，协同絮凝效果的无机絮凝剂2ml 0.1％FeCl₃。

四、复合絮凝剂处理油气田废水的应用：

(1)复合絮凝剂对气田废水色度的去除效果：

取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1.5％的生物絮凝剂发酵液和废水体积2％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120S，静置20min，测量吸光度。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水色度的去除率为92.3％。絮凝实验结果见表1。

(2)复合絮凝剂对气田废水SS的去除效果：

取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1.5％的生物絮凝剂发酵液和废水体积2％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120S，静置20min，测其SS浓度。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水中SS的去除率为90.3％，絮凝实验结果见表1。

(3)复合絮凝剂对气田废水中油分的去除效果：

取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1.5％的生物絮凝剂发酵液和废水体积2％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120S，静置20min，测其含油量。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水中油分的去除率为74.4％，絮凝实验结果见表1。

(4)复合絮凝剂对气田废水COD的去除效果：

取一定量气田废水于容器中，加入1ml CaCl₂(1％)，快速搅拌1min，加入废水体积1.5％的生物絮凝剂发酵液和废水体积2％的0.1％FeCl₃溶液后，快速搅拌40S，慢速搅拌120S，静置20min，测其COD浓度。经测试计算，复合絮凝剂对气田废水COD的去除率为65.2％，絮凝实验结果见表1。

表1

项目	絮凝前	絮凝后	絮凝率(％)
				色度	0.260	0.020	92.3
SS	80.6	7.8	90.3
				油分	156.2	38.5	75.4
COD	1200.4	418.2	65.2

Claims (4)

1.所述的新型复合絮凝剂处理气田废水，其特征在于：复合絮凝剂可用于处理外排油气田废水。

2.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于：复合絮凝剂的组成为，从气田废水污染的土壤中分离筛选出一株高效絮凝剂产生菌MBF-28，在发酵培养基中，120-200rpm，30-35℃，培养3d，8000-10000rpm高速离心后，取上清发酵液，协同絮凝效果的无机絮凝剂FeCl₃；

1)根据权利要求2所述的微生物絮凝剂产生菌的MBF-28的分离方法，其特征在于：分离培养基：牛肉膏2-4g，酵母膏0.5-1.0g，NH₄NO₃ 0.2-0.4g，KH₂PO₄ 0.5-1.0g，K₂HPO₄1.0-2.0g，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.5g，FeSO₄ 0.01-0.05g，稀释1-5倍的气田废水1000ml；

2)根据权利要求2所述的微生物絮凝剂产生菌MBF-28的分离方法，其特征在于：发酵培养基：葡萄糖20g，酵母膏0.5-1.0g，KH₂PO₄ 0.5-1.0g，K₂HPO₄ 1.0-2.0g，(NH₄)₂SO₄ 0.2-0.5g，NaCl 0.1-0.5g，CaCl₂0.5-1g，，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.5g，FeSO₄ 0.01-0.02g，H₂O 1000ml，pH 7.0-8.0。

3.根据权利要求2所述的复合絮凝剂，其特征在于：复合絮凝剂中，生物絮凝剂发酵液1-3ml，协同无机絮凝剂1-3ml 0.1％FeCl₃溶液。

4.根据权利要求1所述的复合絮凝剂处理气田废水，其特征在于：当加入废水体积1.5％的生物絮凝剂发酵液和废水体积2％的0.1％FeCl₃溶液时，对气田废水的絮凝效果最好。

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