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一種鉆井廢水厭氧處理方法與流程

文檔序號(hào):12339439閱讀:378來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明屬于工業(yè)水處理領(lǐng)域。



背景技術(shù):

石油天然氣勘探鉆井生產(chǎn)作業(yè)中,為了保障鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行,為后期作業(yè)提供高質(zhì)量的井筒和穩(wěn)定的井壁,則在鉆井作業(yè)中大量使用具有高色度、高污染、難降解的聚合物泥漿體系。而大量的鉆井液在使用過(guò)程中進(jìn)入鉆井廢水,致使鉆井廢水成為固相含量高、色度高、有機(jī)物含量高、重金屬含量高、礦物油含量高的工業(yè)廢水,這種工業(yè)廢水具有濃度高、污染大、難降解的特點(diǎn)。

此類工業(yè)廢水排入環(huán)境中帶來(lái)的危害有:①?gòu)U水沖入河流或滲入地層,將使水體的CODcr、色度、懸浮物、石油類、揮發(fā)酚、硫化物、金屬離子等超標(biāo),影響水生生物的正常生長(zhǎng),影響水體功能;②Cr6+,Hg2+,Cd2+,Pb2+等廢水中有害的重金屬離子,和不易被動(dòng)植物降解的有機(jī)物易進(jìn)入生物食物鏈,并在環(huán)境或動(dòng)植物體內(nèi)蓄積,從而危害人類的身體健康和生命安全;③廢水中氯化物的含量很高,大量的氯化物排入土壤中,會(huì)造成土壤鹽堿化,土壤的理化性能被改變,肥力下降,造成農(nóng)作物減產(chǎn);④高含鹽濃度鉆井廢水排入農(nóng)田,則將直接作用農(nóng)作物上,造成農(nóng)作物的細(xì)胞質(zhì)壁分離而導(dǎo)致枯死,而且廢水中的石油類物質(zhì)會(huì)堵塞土壤顆粒縫隙,阻止農(nóng)作物吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),油膜粘附在農(nóng)作物上,會(huì)使農(nóng)作物枯死而導(dǎo)致減產(chǎn)。

現(xiàn)有的鉆井廢水排放前通常要經(jīng)過(guò)厭氧微生物處理,現(xiàn)有的厭氧微生物處理多采用厭氧污泥處理法,大致包括如下步驟:①將準(zhǔn)備用于馴化的厭氧污泥裝入將要進(jìn)行廢水處理運(yùn)行的厭氧處理設(shè)備中;②將需要處理的鉆井廢水通入裝有厭氧污泥的厭氧處理設(shè)備中,使得厭氧污泥中的微生物適者生存,存活下來(lái)的厭氧微生物可以對(duì)后續(xù)廢水進(jìn)行降解,即馴化成熟;③馴化完成后就將厭氧處理設(shè)備正式投入運(yùn)行,大量鉆井廢水通入該厭氧處理設(shè)備中,控制進(jìn)水流量、溶解氧及其運(yùn)行指標(biāo),對(duì)鉆井廢水進(jìn)行降解處理。

上述厭氧反應(yīng)處理方法的缺點(diǎn)在于:①依靠厭氧污泥中的厭氧微生物,在剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)或許效果明顯,但是在污水處理過(guò)程中,由于鉆井廢水中含有的污染物毒性較大時(shí),會(huì)造成厭氧微生物大量死亡,若微生物死亡的速度大于其生長(zhǎng)速度,同時(shí)外界無(wú)補(bǔ)充的污水降解微生物至厭氧反應(yīng)器中,那么最后整個(gè)厭氧處理系統(tǒng)將會(huì)癱瘓;②因該處理方法的反應(yīng)器中只有厭氧活性污泥,因此抗負(fù)荷性較差,鉆井廢水流量增大、水質(zhì)變化、環(huán)境變化等波動(dòng)會(huì)造成厭氧活性污泥流失,厭氧微生物也就隨著污泥流失或者死亡,導(dǎo)致處理后的廢水無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),或者達(dá)不到下一段廢水處理工序的處理要求,比如CODcr偏高、廢水中污染物仍然含量高等。③采用厭氧污泥上附著的厭氧微生物進(jìn)行處理,沒(méi)有對(duì)厭氧污泥中厭氧微生物進(jìn)行分離和純化,因此受影響的因素較多(例如厭氧污泥中的厭氧微生物數(shù)量、種類和降解能力等),運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)較大的波動(dòng)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明意在提供一種提升鉆井廢水降解效果的厭氧處理方法。

本發(fā)明一種鉆井廢水厭氧處理方法,包括如下步驟:

a)馴化厭氧降解菌

分離厭氧降解菌并采用凍干粉保種,再進(jìn)行接種和擴(kuò)大培養(yǎng);

b)首次投放

向厭氧處理設(shè)備中投放占厭氧處理設(shè)備體積0.1%~0.5%厭氧降解菌、20%厭氧活性污泥和20%~30%生物填料;

取預(yù)處理后的鉆井廢水上清液進(jìn)行稀釋并調(diào)節(jié)pH值在6.5~7,再泵入?yún)捬跆幚碓O(shè)備直至生物填料完全淹沒(méi),使其形成均勻的懸浮狀態(tài);

c)掛膜處理

向厭氧處理設(shè)備內(nèi)通入氮?dú)饣蚨趸迹刻煜騾捬跆幚碓O(shè)備中通入稀釋后的鉆井廢水上清液,控制厭氧處理設(shè)內(nèi)廢水的CODcr值在2000~3000mg/L,直至有甲烷氣體生成;

d)補(bǔ)充投放

向厭氧處理設(shè)備中再次投放厭氧降解菌;

e)沉淀

厭氧處理裝置內(nèi)的出水導(dǎo)入?yún)捬醭恋沓貎?nèi)進(jìn)行沉淀。

有益效果:①因鉆井廢水的毒性較大,會(huì)使得大量的厭氧降解菌致死,因此增加了補(bǔ)充投放步驟,可根據(jù)厭氧處理設(shè)備內(nèi)厭氧降解菌的存活情況進(jìn)行補(bǔ)充,保證厭氧處理設(shè)備內(nèi)有足夠數(shù)量的厭氧降解菌;②采用了掛膜處理,使厭氧微生物(即厭氧降解菌)附著在生物填料上生長(zhǎng),增加抗負(fù)荷的沖擊性,生物膜上的附著的微生物在單位體積內(nèi),比傳統(tǒng)的厭氧污泥中的微生物數(shù)量較多,而且在處理過(guò)程中因微生物有附著點(diǎn),所以不容易隨著污泥而流失,相比傳統(tǒng)的厭氧污泥處理法,本發(fā)明通過(guò)污泥和生物膜法可以提高微生物的耐受性,能夠降解一般單純厭氧活性污泥法不易降解的廢水,提高對(duì)廢水中污染物的處理能力;③此厭氧處理方法將污水中降解效果最好的幾種微生物分離出來(lái),經(jīng)過(guò)發(fā)酵工藝培養(yǎng),形成強(qiáng)大的生物菌群,再針對(duì)性的投放至厭氧處理設(shè)備中,使廢水中污染物的降解速率和耐負(fù)荷沖擊性大幅度提高;④通過(guò)間接或連續(xù)補(bǔ)充所培養(yǎng)的微生物,對(duì)廢水污染物進(jìn)行強(qiáng)制降解,提高水質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地,所述厭氧降解菌包括丁酸梭菌、乳酸桿菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷短桿菌、產(chǎn)甲烷八疊球菌。這幾類厭氧降解菌的優(yōu)點(diǎn)在于:①易形成穩(wěn)定的微生物菌群,縮短厭氧處理工序的調(diào)試啟動(dòng)時(shí)間;②菌種之間具有相輔相成,有機(jī)協(xié)調(diào)的功能,極大的增強(qiáng)對(duì)廢水中的污染物的降解能力。

進(jìn)一步地,所述厭氧降解菌各菌種的體積比為:丁酸梭菌:5~10%;乳酸桿菌:5~10%;產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌:25~30%;產(chǎn)酸菌:20~25%;產(chǎn)甲烷桿菌:5~10%;產(chǎn)甲烷短桿菌:10~15%;產(chǎn)甲烷八疊球菌:10~20%,使廢水處理效果達(dá)到該工藝中厭氧段的出水要求,并持續(xù)穩(wěn)定

進(jìn)一步地,所述步驟c)中進(jìn)行連續(xù)攪拌,其作用在于:①使厭氧污泥更快的形成顆粒狀,并且顆粒逐漸增大,并促進(jìn)微生物在生物填料上生長(zhǎng);②使整個(gè)厭氧處理設(shè)備中的厭氧污泥和生物填料形成均勻、穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),提高在正常投入運(yùn)行過(guò)程中整個(gè)厭氧設(shè)備的流化態(tài)。

進(jìn)一步地,所述步驟d)中采用間歇投放,每5~7天投放一次,投放量為已處理的廢水量的0.005%~0.02%。其好處在于:①對(duì)死亡和流失的厭氧降解菌及時(shí)的補(bǔ)充,增加該工序的抗負(fù)荷沖擊性;②對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行強(qiáng)制降解;③0.01%~0.02%的投放量較為適宜,投放過(guò)少則可能達(dá)不到所要求的效果,投放過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致處理成本的增加。

進(jìn)一步地,所述步驟d)中采用連續(xù)投放,連續(xù)投放可以及時(shí)補(bǔ)充厭氧降解菌,則其投放量為廢水流量的0.005%~0.015%。

進(jìn)一步地,所述步驟e)中的厭氧活性污泥一部分回流至厭氧處理設(shè)備,對(duì)厭氧處理設(shè)備的中流失的厭氧活性污泥進(jìn)行補(bǔ)充。另一部分經(jīng)壓濾后將濾渣作為水泥添加劑或耐火磚材料。污泥中鈣鎂含量高,可以將污泥資源化利用,并且在水泥或耐火磚燒制過(guò)程中,將污泥中的有機(jī)物用過(guò)高溫燃燒的方式轉(zhuǎn)化成二氧化碳,避免了環(huán)境污染。

進(jìn)一步地,所述步驟b)中的預(yù)處理包括混凝處理、破乳處理和微電解處理。混凝處理使得廢水中的懸浮物、膠體沉淀;破乳處理使得廢水中的乳化油與水進(jìn)行徹底分離,降低預(yù)處理出水的油含量,防止乳化油對(duì)設(shè)備造成損傷;強(qiáng)化微處理則可以降低廢水中的CODcr和重金屬。

進(jìn)一步地,所述厭氧活性污泥為顆粒狀,這種顆粒狀的厭氧污泥是由相互聚集的多種微生物構(gòu)成的團(tuán)體,具有很大的生物致密性,具有沉降速度快、較高的污泥濃度和抗負(fù)荷性。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:

一種鉆井廢水厭氧處理方法,包括如下步驟:

1)馴化厭氧降解菌

分離菌種:將從污泥和土壤中馴化、分離出來(lái)的鉆井廢水7種厭氧降解菌(即丁酸梭菌、乳酸桿菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷短桿菌、產(chǎn)甲烷八疊球菌)采用凍干粉保種。

配置培養(yǎng)基:先以100~200ml為基準(zhǔn),按以下的比例配制4份培養(yǎng)基:牛肉膏0.5%;蛋白胨0.5%;維生素10ml;葡萄糖1%;磷酸氫二鉀0.15%;硫酸鎂0.05%;硫酸錳0.025%;丙酸鈉2%;半胱氨酸0.05%;丁酸鈉2%;無(wú)菌水100~200ml。另外,按以下比例配置3份培養(yǎng)基:氯化銨0.1%;氯化鎂0.1%;氯化鈉0.05%;磷酸氫二鉀0.04%;磷酸二氫鉀0.04%;蛋白胨0.2%;酵母浸出粉0.2%;乙酸鈉1%;半胱氨酸0.05%;0.1%刃天青2ml;維生素10ml;無(wú)菌水100~200ml。

培養(yǎng)基滅菌:將所配制的培養(yǎng)基分別倒入7個(gè)不同的250ml錐形瓶中搖勻,直至全部溶解,再置于123℃內(nèi)的高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)滅菌30min,滅菌完成后冷卻至室溫,向培養(yǎng)基中注入二氧化碳?xì)怏w密封后置于厭氧無(wú)菌操作箱中備用。

接種:將凍干粉保種的7種厭氧降解菌分別各取出1支,在厭氧無(wú)菌操作箱中用滅菌后的移液槍分別吸取1ml無(wú)菌水至7支不同的安瓿瓶中,分別用7支不同的移液槍槍頭攪動(dòng)安瓿瓶促使凍干菌完全溶解,隨即吸出安瓿瓶,分別接種至上述7個(gè)不同的所備用的250ml錐形瓶中,再用無(wú)菌不透氣封口膜密封,置于厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng),控制溫度35~37℃,培養(yǎng)5~7天。

將所培養(yǎng)的7種200ml的降解菌分別以10%的接種比例接種至已經(jīng)過(guò)滅菌處理后的種子發(fā)酵罐中,控制溫度35~37℃,調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH在7左右,培養(yǎng)5~7天。

將種子發(fā)酵罐中培養(yǎng)的7種降解菌,分別以10%的比例接種至已經(jīng)過(guò)滅菌處理后的無(wú)氧生產(chǎn)發(fā)酵罐中,控制溫度35~37℃,調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH在7左右,厭氧發(fā)酵培養(yǎng)5~7天,最后形成成品包裝備用。

2)首次投放

以厭氧處理設(shè)備的體積為基準(zhǔn),向厭氧處理設(shè)備中投放20%的顆粒狀的厭氧活性污泥、20%~30%的生物填料、0.1%~0.5%厭氧降解菌。厭氧降解菌內(nèi)各菌種的體積比(占整個(gè)厭氧降解菌體積的體積比)為:丁酸梭菌:5~10%;乳酸桿菌:5~10%;產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌:25~30%;產(chǎn)酸菌:20~25%;產(chǎn)甲烷桿菌:5~10%;產(chǎn)甲烷短桿菌:10~15%;產(chǎn)甲烷八疊球菌:10~20%。生物填料選用活性炭或纖維球或塑料球。

鉆井廢水先經(jīng)過(guò)預(yù)處理(混凝處理、破乳處理和微電解處理)后,取其上清液進(jìn)行稀釋,其稀釋的比例以控制該部分的廢水的CODcr值在2000~3000mg/L為準(zhǔn),并調(diào)節(jié)pH值在6.5~7。將稀釋后的上清液泵入?yún)捬跆幚碓O(shè)備直至生物填料完全淹沒(méi),使其形成均勻的懸浮狀態(tài),

3)掛膜處理

向厭氧處理設(shè)備內(nèi)通入氮?dú)饣蚨趸?,控制其厭氧處理設(shè)備內(nèi)部形成微正壓,若厭氧處理設(shè)備有攪拌裝置,那么開(kāi)啟攪拌裝置連續(xù)攪拌運(yùn)行,進(jìn)行降解菌的掛膜處理。每天向厭氧處理設(shè)備中通入稀釋后的上清液,控制內(nèi)部的CODcr值在2000~3000mg/L,直至有大量的甲烷氣體生成。出口采用液封槽進(jìn)行液封,使整個(gè)厭氧處理設(shè)備內(nèi)部形成絕對(duì)厭氧區(qū)域,而產(chǎn)生的甲烷氣體直接排放或通過(guò)燃燒裝置作燃燒處理。

在此過(guò)程中采用間斷通入稀釋后的上清液,若厭氧處理設(shè)備已完全充滿,則將出水通入?yún)捬醭恋沓?,并啟?dòng)污泥泵,將沉淀池內(nèi)的廢水抽至厭氧處理設(shè)備,形成全回流,控制流量為進(jìn)水流量的1.5~2倍,或者在第二次進(jìn)水時(shí),將厭氧處理設(shè)備的曝氣全部關(guān)閉,靜置沉淀2~3小時(shí),在氮?dú)饣蛘叨趸?或氫氣)氣體的保護(hù)下將厭氧處理設(shè)備內(nèi)的上清液全部抽出,再通入廢水。

4)補(bǔ)充投放

在厭氧處理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)或間歇的投放厭氧降解菌,若采用間歇投放,則每5~7天投放一次,投放量為已處理的廢水量的0.005%~0.02%;若采用連續(xù)投放,則其投放量為廢水流量的0.005%~0.015%。廢水在厭氧處理設(shè)備內(nèi)停留的時(shí)間為8~12h;

5)沉淀

將厭氧處理裝置內(nèi)的出水進(jìn)入?yún)捬醭恋沓貎?nèi),厭氧沉淀池底部的厭氧活性污泥一部分回流至厭氧處理設(shè)備,控制回流比為1.5~2之間,另一部分經(jīng)壓濾后將濾渣作為水泥添加劑或耐火磚材料(也可作無(wú)害化處理后填埋)。

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