生化去除南阳油田污水 COD 的研究

化学与生物工程2014.vol.31No.12.-63)Chemistry & Bioengineeringdoi:10. 3969/j. issn. 1672 - - 5425. 2014. 12. 018生化去除南阳油田污水COD的研究李荣强,孙威,王凯,理阳过(黄淮学院化学化工系,河南驻马店463000)摘要:从南阳油田污水和污泥中 分离驯化了一种厌氧菌和一种好氧茵,初步鉴定为假单胞菌属。两种菌都能起到去除油田污水COD的作用,其中,厌氧菌的最适条件为:pH值7~8、磷酸二氢钠添加量0.5g. L-'、温度20~45 C;好氧菌的最适条件为:pH值6~7.硝酸铵添加量3g. L+、磷酸二氢钠添加量0.5g. L-1、接种量50mL. L、温度20~35 C;在最适条件下,厌氧菌和好氧菌对油田污水COD去除率分别达到44%和84%。关键词:油田污水;厌氧菌;好氧菌;化学需氧量(COD)中图分类号:X 703.1文献标识码:A文章编号:1672-5425(2014)12 0063-04采油污水经过一级处理后，虽然含油量、氨氮、总南阳油田采油污水经一级处理后,其COD值为磷等指标能满足国家外排指标要求，但化学需氧量450 mg. L-,含油量为3 mg●L7,氨氮10 mg(COD)高达450 mg. L 1左右,不能满足国家规定的L-1 ,BOD:/COD值为0.1 左右,属于难生化降解污废水一级排放标准(COD≤50 mg●L-),寻找高效经水。作者针对污水特性,对菌种进行筛选和驯化,以期济的废水处理方法势在必行。生化处理方法相对于高达到降低废水COD值的目的。级氧化技术具有避免二次污染、净化效果好、成本低、操作简单等优点.具有广阔的应用前景([16]。1实验国内对生化处理采油污水开展了很多研究。王英1.1 材料、试剂与仪器敏等口采用生化法处理双河油田污水，可使污水的南阳油田污水处理厂污水和污泥(起始COD值COD值从420 mg. L-'降到112.5 mg. L;龚争辉为450mg.L)。等8采用气浮生物接触氧化技术处理采油污水,再经所用试剂均为市售分析纯,实验用水为超纯水。2#、3*罐生物接触氧化处理约9.2 h后,其COD值由COD值测定仪(青岛路博公司),高压蒸汽灭菌156 mg. L一降至121.2 mg. L;马帅凹采用生物锅,无菌操作台,恒温恒湿培养箱，恒温摇床,电加热接触氧化技术处理江苏油田7个采油厂的污水,COD炉,电动搅拌仪,便携式pH计。值由196~497.8 mg. L 1降到67.7~184.24 mg●1.2培养基L-;李景全等[10采用生物强化技术处理河南油田含表面活性剂和聚合物的采油污水,在表面活性剂浓度营养琼脂培养基(g. L-):牛肉膏3;蛋白胨10;不高时，加人尿素、有机营养剂,可有效降低含油量,使NaCl 5;琼脂32;水1 000 mL。进水COD值从251.3 mg. L-1降到124.7 mg. L 1。PDA培养基:200g干净的马铃薯加水煮烂,捣成尽管上述研究为油田污水处理提供了有价值的参考，糊状,用8层纱布过滤,滤液加热煮沸,根据需要加葡但目前还未发现能使出水COD值小于50mg.L-的萄糖和琼脂,搅拌均匀,冷却后补足水分至1 000 mL,生化方法。这可能是由于油田采油方式及- - 级处理方120 °C灭菌20 min左右,冷却备用。法的不同造成的,因此,需要针对油田的性质进行特定硝化细菌培养基(g●L-1): (NH,)2SO4 0.5;的生物菌种的分离和驯化.提高生化处理效率及CODNaCl0.3;FeSO40.03;NaH2PO。1;MgSO,0.03;去除率。CaCl2 7.5。基金项目:国家自然科学基金资助项目(U1204210)收稿日期:2014-09-01作者简介:李荣强(1974-).男，河南新县人，博士,副教授,研究方向:胶体与界面化学、环境化学, E mail: rqli@ icas. ac. cn。64李荣强等:生化去除南阳油田污水COD的研究/2014年第12期亚硝化细菌培养基(g. L-'):(NH4)zSOt 4. 12;为假单胞菌属(Pseudomonas),该菌属是石油及其烃NaCl 1. 7;FeSO.0. 03;NaH:PO4 0. 87;MgSO, 0. 76;降解菌种中比较常见的菌属。CaCOs 1. 0;琼脂20。2.2厌氧菌对油 田污水COD的去除效果1.3方法将培养12 h的厌氧菌投加到100 mL油田污水1.3.1菌种的富集 、分离和鉴定中，分别在不同pH值、不同磷源、不同温度下恒温培将采集的油田污水或污泥加入生理盐水中稀释养7d.测定COD值.以确定厌氧菌的最适条件。100倍,接种至上述4种培养基中,置于40°C恒温摇2.2.1pH值对COD去除效果的影响床(转速130 r. min-1)中培养。以平板划线分离,挑在不添加磷源、温度为37 °C时,不同pH值对取单菌落进行纯化。通过增殖得到大量菌种,置于COD去除效果的影响见图2。4 C冰箱中备用。然后，根据细菌的个体形态、生化特40 t征等对其进行鉴定1。1.3.2生化去除油田污水COD的效果研究'400t将筛选的菌种用无菌水制成菌悬液,以相同接种60 t量接种到油田污水中,并置于37°C恒温培养箱中培养320-7d,分别考察pH值、氮源、磷源、接种量、温度对厌氧菌和好氧菌去除污水COD效果的影响。280L -0 iz2结果与讨论图2pH值对COD去除效果的影响2.1菌株的分 离和筛选Fig.2 Effect of pH value on COD removal efficiency在厌氧和好氧条件下,分别筛选得到一.种菌株,其由图2可看出,随着pH值的增大,COD值先降形态和生化特征见表1,镜检照片见图1。低后升高,在pH值为8时,COD值降至最低。因此，表1厌氧菌和好氧菌的形态及生化特征厌氧菌的最适pH值为7~8。Tab.1 Morphology and biochemical characteristics of anaerobic2.2.2磷源对COD去除效果的影响bacterium and aerobic bacterium研究表明，氮、磷源在自然环境中的含量非常有指标厌氧菌好氧菌限,不能满足烃类降解过程中微生物对原油的生物降菌落颜色白色解,因此.限量添加氮、磷源对原油的生物降解与菌体菌落形态带毛状圆形圆形生长都有着重要影响。由于油田污水中含有一定的氮菌落形状杆状球状元素,因此仅添加磷源(磷酸二氢钠或磷酸氢二钠),在革兰氏染色+pH值为7~8、温度为37 °C的条件下,考察磷源对运动性COD去除效果的影响,结果见图3。氧化酶+磷黎，台年注:“+"代表阳性.“- - "代表阴性。400旨360! 320-00010.203040.506070809图3磷源对COD去除效果的影响.图1厌氧菌(a)和好氧菌(b)的光学显微镜照片Fig. 3 Effect of phosphorus source on COD removal efficiencyFig. 1 Optical micrographs of anaerobic bacteria(a) and由图3可看出，以磷酸二氢钠为磷源时的COD去aerobic bacteria(b)除效果好于磷酸氢二钠，最佳添加量为0.5 g. L-'。根据两种菌株的个体形态、生化特征,可初步鉴定2.2.3温度对COD去除效果的影响李荣强等:生化去除南阳油田污水COD的研究/2014年第12期65温度对厌氧菌的作用效果有一-定的影响,温度太高容易导致菌株失活.温度太低影响菌株的活性。固定pH值为7~8、添加0.5g. L 1磷酸二氢钠,考察140不同温度对COD去除效果的影响。]120t结果发现，厌氧菌具有较高的温度耐受性,最高耐100 t受温度达45°C,最低耐受温度可达20°C。该温度耐受范围有利于现场作业。0在最适条件下,用厌氧菌去除油田污水COD,其COD值从450mg.L1降到250mg.L-',COD去除图5氮源对COD去除效果的影响Fig. 5 Effeet of nitrogen source on COD removal efficiency率达到44%。这是由于,在此条件下,经过厌氧处理后的有机物转化为小分子、易降解的有机物和部分有6: 1选择磷源添加量为0.5g. L-I ,以磷酸二氢钠或机酸,不仅降低了COD值,还提高了B/C值,增强了磷酸氢二钠为磷源.考察其对COD去除效果的影响。可生化处理性，为好氧处理单元的正常运转提供了良结果发现,以磷酸二氢钠为磷源时的COD去除好条件。效果好于磷酸氢二钠.最佳添加量为0.5g. L7。2.3好氧菌对油田污水COD的去除效果2.3.4接种量对COD去除效果的影响与厌氧菌接种条件一样,考察了pH值、氮源、磷控制pH值为6~7、硝酸铵添加量为3 g. L7'、源、接种量、温度对好氧菌去除油田污水COD效果的磷酸二氢钠添加量为0.5g. L',将培养12 h的菌种影响。以不同接种量接种到油田污水中，考察接种量对COD2.3.1pH值对COD去除效果的影响(图4).去除效果的影响。结果发现.接种量太高不能有效发挥菌群的作用，太低达不到有效降低COD值的目的，在接种量为50mL.L一'时的COD去除效果最好,COD值能够降至70mg.L1左右。3252.3.5温度对 COD去除效果的影响200在接种量为50 mL. L-'、pH 值为6~7、硝酸铵1(i2添加量为3g. L-1、磷酸二氢钠添加量为0.5g. L-1时,不停向油田污水中通人空气保持--定的氧浓度,在图4pH值对COD去除效果的影响不同温度下恒温培养7 d后测定COD值。结果发现，Fig.4 Efect of pH value on COD removal efficiency好氧菌的耐受温度范围为20~35 °C。由图4可看出，与厌氧菌不同的是,好氧菌更适合在最适条件下,用好氧菌去除油田污水COD,其在偏酸性(pH值为6~7)环境下发挥最佳效果。这可COD值从450 mg. L-降到70 mg. L-'左右,COD能与菌株的个体差异有关，说明经过厌氧处理后的油去除率达84%。田污水可不经过酸碱处理直接用于好氧作用,有利于;3结论联合利用厌氧好氧工艺处理油田污水。2.3.2氮源对COD去除效果的影响从南阳油田污水和污泥中分离驯化得到一种厌氧单独依靠油田污水本身的氮源，好氧菌不能使菌和一种好氧菌,初步鉴定为假单胞菌属,这两种菌均COD值降到100mg.L-以下。以尿素或硝酸铵为能有效降低污水COD值。厌氧菌的最适条件为:pH外加氮源,在pH值为6~7时考察氮源对COD去除值7~8、温度20~45 °C、磷酸二氢钠添加量0.5 g●效果的影响,结果见图5。L-1.7 d后可将油田污水COD值从450 mg. L-'降由图5可看出,向油田污水中补加氮源,COD去到250 mg. L',去除率达44%。好氧菌的最适条件除效果明显改善,其中以硝酸铵为氮源的COD去除为:pH值6~7、硝酸铵添加量3g. L-、磷酸二氢钠效果明显好于尿素,最佳添加量为3 g. L添加量0.5 g. L-1、接种量50 mL. L-、温度20~2.3.3磷源对COD去除效果的影响35 °C.7 d后可将油田污水COD值从450 mg. L一降基于硝酸铵最佳添加量为3g. L-',按氮磷比为到70mg. L左右,去除率达84%.66李荣强等:生化去除南阳油田污水COD的研究/2014年第12期参考文献:科学.2011.37<5):23-25.[1]仝坤,张以河，谢加才，等。提高稠油废水可生化性的研究进展7] 王英敏.刘宁,胡书奎,等双河油田污水生化处理技术研究与应[J].化工环保.2011,31(5):423-426.用[J].精细石油化工进展.2010.11(10):35-37. .[2] 张红莲,夏立群,段东霞,等.含油废水中絮凝剂产生菌DX-3的分8] 龚争辉,吕兴东,周雅芳,等.气浮生物接触氧化技术在采油废水离鉴定及特性研究[J].化学与生物工程.2011.2811-22-26.处理中的应用[J].黑龙江环境通报, 200.24<4):26-28.[3]魏维利,刘金泉，王俊安,等.MBBR废水处理工程应用关键问题9]马帅.生物接触氧化工艺处理采油废水效果研究[D].扬州:扬州探讨[J].现代化工,2013,33(1);9-12.大学,2012.4]杨玖坡.陈梅梅.张海涛.等固定化微生物技术处理石油石化废[10]李景全,肖盟,石步乾.等.生物强化技术在油田污水处理工程中水研究进展[J].环境工程,2013.31(5):25-29.的应用[J].油田化学2011.28<3).338-341.[5]王晓雪.港口含油污水生化处理技术研究及应用[D].长沙:长沙[11]RE布坎南.NE吉本斯.中国科学院生物研究所《伯杰氏细菌理工大学,2009.鉴定手册》翻译组译.伯杰氏细菌鉴定手册[M].第八版.北京:[6]湛美,陈丹.固定化菌剂处理含油废水的试验研究[J].环境保护科学出版社.1984:274-648.Study on Biochemical Technology for RemovingCOD of Nanyang Oilfield W astewaterLI Rong-qiang, SUN Wei, WANG Kai,Ll Yang-guo(De partment of Chemistry and Chemical Engineering ,Huanghuai University,Zhumadian 463000 ,China)Abstract:An anaerobic bacterium and an aerobic bacterium were isolated from wastewater and sludge inNanyang Oilfield, which were belong to Pseudomonas. The two bacteria could remove the COD of wastewater.The optimum conditions of the anaerobic bacterium were as follows:the pH value of 7~8, the dosage of sodiumdihydrogen phosphate of0.5g. L 1 ,the temperature of 20~45 C. The optimum conditions of the aerobic bac-terium were as follows:the pH value of 6 ~7 ,the dosage of ammonium nitrateof3g●L-1 ,the dosage of sodiumdihydrogen phosphate of0.5g. L- ,inoculum amount of 50 mL. L 1 ,the temperature of 20~35 °C. Under a-bove optimum conditions,the removal rate of COD for the anaerobic bacterium and the aerobic bacterium were44% and 84 % ,respectively.Keywords : oilfield wastewater ; anaerobic bacterium;aerobic bacterium;COD(上接第43页)15504.[7] GARCIA- SEGURA s, CENTELLAS F, BRILLAS E. Unprece-_8] THOMASP W.GARY H G. TIMOTHY J N,et al. Enhanced lu-dented electrochemiluminescence of luminol on a boron doped dia-minescence procedure for sensitive determination of peroxidasela-belled conjugates in immunoassy[J]. Nature, 1983 , 305; 158-159.mond thin film anode. Enhancement by electrogenerated superox-ide radial anion[J]. J Phys Chem C. 2012. 116(29): 15500-Study on Chemiluminescence Property of Luminol Catalyzed by BloodCAI Jun, WU Bin, DENG Luan-jiao, FENG Zhi-ming(Key Laboratory of Chemical Biology & Traditional Chinese Medicine Research.Hunan Normal University ,Changsha 410081 ,China)Abstract: Chemiluminescence system of hydrogen peroxide oxidation of luminol catalyzed by blood was es-tablised by fluorescence spectrophotometry. The effect of buffer system, pH value and blood concentration onthe chemiluminescence property of luminol were studied. Results showed that, when using 56. 60 mmol●L-Na2CO3 -NaHCO3 as buffer system, mixing with 30.0 mmol●L-' H2O2(solution B),pH value was 8. 98, thehigher the concentration of blood, the luminol chemiluminescence property catalyzed by blood was better.Keywords: fluorescence ;luminol ;chemiluminescence; property