CN106315830A - 一种钻井废水好氧处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请属于工业水处理领域，一种钻井废水好氧处理方法，包括如下步骤：a)驯化好氧降解菌；b)首次投放：向好氧处理设备中投放占好氧处理设备体积0.1%～0.5%好氧降解菌、20%好氧活性污泥和20%～30%生物填料；c)挂膜处理：向好氧处理设备内通入空气，每天向好氧处理设备中通入稀释后的钻井废水上清液，控制好氧处理设内废水的CODcr值在500～1000mg/L，直至有生物菌胶团形成；d)补充投放；e)沉淀：好氧处理装置内的出水导入好氧沉淀池内进行沉淀。本发明可以提升钻井废水的降解效果。

Description

一种钻井废水好氧处理方法

技术领域

本发明属于工业水处理领域。

背景技术

石油天然气勘探钻井生产作业中，为了保障钻井作业的正常进行，为后期作业提供高质量的井筒和稳定的井壁，则在钻井作业中大量使用具有高色度、高污染、难降解的聚合物泥浆体系。而大量的钻井液在使用过程中进入钻井废水，致使钻井废水成为固相含量高、色度高、有机物含量高、重金属含量高、矿物油含量高的工业废水,这种工业废水具有浓度高、污染大、难降解的特点。

此类工业废水排入环境中带来的危害有：①废水冲入河流或渗入地层，将使水体的CODcr、色度、悬浮物、石油类、挥发酚、硫化物、金属离子等超标，影响水生生物的正常生长，影响水体功能；②Cr6+，Hg2+，Cd2+，Pb2+等废水中有害的重金属离子，和不易被动植物降解的有机物易进入生物食物链，并在环境或动植物体内蓄积，从而危害人类的身体健康和生命安全；③废水中氯化物的含量很高，大量的氯化物排入土壤中，会造成土壤盐碱化，土壤的理化性能被改变，肥力下降，造成农作物减产；④高含盐浓度钻井废水排入农田，则将直接作用农作物上，造成农作物的细胞质壁分离而导致枯死，而且废水中的石油类物质会堵塞土壤颗粒缝隙，阻止农作物吸收水分和营养物质，油膜粘附在农作物上，会使农作物枯死而导致减产。

现有的钻井废水排放前通常要经过好氧微生物进行降解处理，现有的好氧微生物处理多采用好氧污泥法，大致包括如下步骤：①将准备用于驯化的好氧污泥装入将要进行废水处理运行的好氧处理设备中；②将需要处理的钻井废水通入装有好氧污泥的好氧处理设备中，使得好氧污泥中的微生物适者生存，存活下来的好氧微生物可以对后续废水进行降解，即驯化成熟；③驯化完成后就将好氧处理设备正式投入运行，大量钻井废水通入该好氧处理设备中，控制进水流量、溶解氧及其运行指标，对钻井废水进行降解处理。

上述好氧反应处理方法的缺点在于：①依靠好氧污泥中的好氧微生物，在刚开始运行时或许效果明显，但是在污水处理过程中，由于钻井废水中含有的污染物毒性较大时，会造成好氧微生物大量死亡，若微生物死亡的速度大于其生长速度，同时外界无补充的污水降解微生物至好氧反应器中，那么最后整个好氧处理系统将会瘫痪；②因该处理方法的反应器中只有好氧活性污泥，因此抗负荷性较差，钻井废水流量增大、水质变化、环境变化等波动会造成好氧活性污泥流失，好氧微生物也就随着污泥流失或者死亡，导致处理后的废水无法达到排放标准，或者达不到下一段废水处理工序的处理要求，比如CODcr偏高、废水中污染物仍然含量高等。③采用好氧污泥上附着的好氧微生物进行处理，没有对好氧污泥中好氧微生物进行分离和纯化，因此受影响的因素较多（例如好氧污泥中的好氧微生物数量、种类和降解能力等），运行过程中容易出现较大的波动。

发明内容

本发明意在提供一种提升钻井废水降解效果的好氧处理方法。

本发明的一种钻井废水好氧处理方法，包括如下步骤：

a)驯化好氧降解菌

分离好氧降解菌并采用冻干粉保种，再进行接种和扩大培养；

b)首次投放

向好氧处理设备中投放占好氧处理设备体积0.1%～0.5%好氧降解菌、20%好氧活性污泥和20%～30%生物填料；

取预处理后的钻井废水上清液进行稀释并调节pH值为8，再泵入好氧处理设备直至生物填料完全淹没，使其形成均匀的悬浮状态；

c)挂膜处理

向好氧处理设备内通入空气，每天向好氧处理设备中通入稀释后的钻井废水上清液，控制好氧处理设内废水的CODcr值在500～1000mg/L，直至有生物菌胶团形成；

d)补充投放

向好氧处理设备中再次投放好氧降解菌；

e)沉淀

好氧处理装置内的出水导入好氧沉淀池内进行沉淀。

有益效果：①因钻井废水的毒性较大，会使得大量的好氧降解菌致死，因此增加了补充投放步骤，可根据好氧处理设备内好氧降解菌的存活情况进行补充，保证好氧处理设备内有足够数量的好氧降解菌；②采用了挂膜处理，使好氧微生物（即好氧降解菌）附着在生物填料上生长，增加抗负荷的冲击性，生物膜上的附着的微生物在单位体积内，比传统的好氧污泥中的微生物数量较多，而且在处理过程中因微生物有附着点，所以不容易随着污泥而流失，相比传统的好氧污泥处理法，本发明通过污泥和生物膜法可以提高微生物的耐受性，能够降解一般单纯好氧活性污泥法不易降解的废水，提高对废水中污染物的处理能力；③此好氧处理方法将污水中降解效果最好的几种微生物分离出来，经过发酵工艺培养，形成强大的生物菌群，再针对性的投放至好氧处理设备中，使废水中污染物的降解速率和耐负荷冲击性大幅度提高；④通过间接或连续补充所培养的微生物，对废水污染物进行强制降解，提高水质的排放标准。

进一步地，所述好氧降解菌包括枯草芽孢杆菌、芽孢杆菌、酵母菌、红串红球菌、假单胞杆菌、球衣菌，选用这几种好氧降解菌的好处在于：①易形成稳定的微生物菌群，缩短好氧处理工序的调试启动时间；②这几种好氧降解菌对废水中的污染物都有很强的降解能力。

进一步地，所述好氧降解菌内菌种的体积比为：枯草芽孢杆菌：5～10%；短小芽孢杆菌：5～10%；酵母菌：20～25%；红串红球菌：20～35%；假单胞杆菌：20～25%；球衣菌：10～17%，使废水处理效果达到该工艺中好氧段的出水要求，并且能持续稳定。

进一步地，所述步骤c）中控制好氧处理设备内废水的溶解氧在2～4mg/L，满足微生物的生长繁殖和生化处理要求，并且不会造成生成的生物絮体碎裂和活性污泥的快速老化。

进一步地，步骤d)中采用间歇投放，每5～7天投放一次好氧降解菌，投放量为已处理的废水量的0.01%～0.02%。其好处在于：①对死亡和流失的好氧降解菌及时的补充，增加该工序的抗负荷冲击性；②对废水中的污染物进行强制降解；③0.01%～0.02%的投放量较为适宜，投放过少则可能达不到所要求的效果，投放过多则会导致处理成本的增加。

进一步地，步骤d)中连续投放好氧降解菌，投放量为废水流量的0.01%～0.015%，连续投放可以及时补充好氧降解菌。

进一步地，所述步骤e)中的好氧活性污泥一部分回流至好氧处理设备，对好氧处理设备的中流失的好氧活性污泥进行补充；另一部分经压滤后将滤渣作为水泥添加剂或耐火砖材料。污泥中钙镁含量高，可以将污泥资源化利用，并且在水泥或耐火砖烧制过程中，将污泥中的有机物用过高温燃烧的方式转化成二氧化碳，避免了环境污染。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

一种钻井废水好氧处理方法，包括如下步骤：

a)驯化好氧降解菌

分离菌种：将从污泥和土壤中驯化、分离出来的钻井废水6种降解菌（即枯草芽孢杆菌、芽孢杆菌、酵母菌、红串红球菌、假单胞杆菌、球衣菌）采用冻干粉保种。

配置培养基：使用时，先以100～200ml为基准，按以下的质量比例配制6份培养基：可溶性淀粉0.5%；蛋白胨1%；酵母粉0.05%；葡萄糖1%；磷酸二氢钾0.1%；磷酸氢二钾0.02%；硫酸镁0.02%；硝酸钠0.15%；亚硝酸钠0.15%；碳酸钙0.1%；硫酸铵0.05%；碳酸氢钠0.1%；无菌水200ml。

培养基灭菌：将上一步所配制的培养基分别倒入6个不同的250ml锥形瓶中摇匀，直至全部溶解，再置于123℃内的高压蒸汽灭菌锅内灭菌30min，灭菌完成后冷却至室温备用；

接种：将冻干粉保种的6种降解菌各取出1支，在无菌操作台上用灭菌后的移液枪分别吸取1ml无菌水至6支不同的安瓿瓶中，分别用6支不同的移液枪枪头搅动安瓿瓶促使冻干菌完全溶解，随即吸出安瓿瓶，分别接种至上述6个不同的所备用的250ml锥形瓶中，再用无菌透气封口膜密封，置于恒温摇床中，控制温度25～30℃，培养48小时。

扩大培养：将所培养的6种200ml不同的降解菌分别以10%的接种比例接种至已经过灭菌处理后的种子发酵罐中进行培养，控制温度25～30℃，pH在8左右，溶解氧控制在3～5mg/L。以同样的方式，将种子发酵罐中培养的6种降解菌，分别以10%的比例接种至已经过灭菌处理后的生产发酵罐中进行发酵培养控制温度25～30℃，pH在8左右，溶解氧控制在3～5mg/L。

b) 首次投放

以好氧处理设备的体积为基准，向好氧处理设备中投放20%的好氧活性污泥、20%～30%的生物填料、 0.1%～0.5%的好氧降解菌。好氧活性污泥来自于步骤e)。好氧降解菌内各菌种的体积比（即占整个好氧降解菌的体积比）如下：枯草芽孢杆菌：5～10%；短小芽孢杆菌：5～10%；酵母菌：20～25%；红串红球菌：20～35%；假单胞杆菌：20～25%；球衣菌：10～17% 。

钻井废水先经过预处理（混凝处理、破乳处理和微电解处理）后，取废水上清液进行稀释，其稀释的比例以控制该部分的废水的CODcr值在500～1000mg/L为准，并调节pH值在8左右。将稀释后的废水上清液泵入好氧处理设备直至生物填料完全淹没，使其形成均匀的悬浮状态。

c)挂膜处理

向好氧处理设备内通入空气，控制其溶解氧在2～4mg/L，进行好氧降解菌的挂膜处理，每天向好氧处理设备中通入稀释后的废水上清液，控制好氧处理设备内部的CODcr值在500～1000mg/L，直至有大量的生物菌胶团形成。

在此过程中采用间断进水，若好氧处理设备已完全充满，则将出水通入好氧沉淀池，并启动污泥泵，将沉淀池内的废水抽至好氧处理设备，形成全回流，控制流量为进水流量的1.5～2倍，或者在第二次进水时，将好氧处理设备的曝气全部关闭，静置沉淀2～3小时，将好氧处理设备内的上清液全部抽出，再通入废水。

d)补充投放

在好氧处理设备运行中间歇或连续性的投放好氧降解菌。若采用间歇投放，则每5～7天投放一次好氧降解菌，投放量为已处理的废水量的0.01%～0.02%；若采用连续投放，则其投放量为废水流量的0.01%～0.015%。

e)沉淀

将好氧处理装置内的出水进入好氧沉淀池内，好氧沉淀池底部的好氧活性污泥一部分回流至好氧处理设备，控制回流比为1.5～2之间，另一部分经压滤后将滤渣作为水泥添加剂或耐火砖材料（也可作无害化处理后填埋）。

Claims (7)

1.一种钻井废水好氧处理方法，包括如下步骤：

a)驯化好氧降解菌

分离好氧降解菌并采用冻干粉保种，再进行接种和扩大培养；

b)首次投放

向好氧处理设备中投放占好氧处理设备体积0.1%～0.5%好氧降解菌、20%好氧活性污泥和20%～30%生物填料；

取预处理后的钻井废水上清液进行稀释并调节pH值为8，再泵入好氧处理设备直至生物填料完全淹没，使其形成均匀的悬浮状态；

c)挂膜处理

向好氧处理设备内通入空气，每天向好氧处理设备中通入稀释后的钻井废水上清液，控制好氧处理设内废水的CODcr值在500～1000mg/L，直至有生物菌胶团形成；

d)补充投放

向好氧处理设备中再次投放好氧降解菌；

e)沉淀

好氧处理装置内的出水导入好氧沉淀池内进行沉淀。

2.根据权利要求1所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：所述好氧降解菌包括枯草芽孢杆菌、芽孢杆菌、酵母菌、红串红球菌、假单胞杆菌、球衣菌。

3.根据权利要求2所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：所述好氧降解菌内菌种的体积比为：枯草芽孢杆菌：5～10%；短小芽孢杆菌：5～10%；酵母菌：20～25%；红串红球菌：20～35%；假单胞杆菌：20～25%；球衣菌：10～17%。

4.根据权利要求3所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：所述步骤c）中控制好氧处理设备内废水的溶解氧在2～4mg/L。

5.根据权利要求4所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：步骤d)中采用间歇投放，每5～7天投放一次好氧降解菌，投放量为已处理的废水量的0.01%～0.02%。

6.根据权利要求4所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：步骤d)中连续投放好氧降解菌，投放量为废水流量的0.01%～0.015%。

7.根据权利要求5或6所述的一种钻井废水好氧处理方法，其特征在于：所述步骤e)中的好氧活性污泥一部分回流至好氧处理设备，另一部分经压滤后将滤渣作为水泥添加剂或耐火砖材料。