生化去除南陽(yáng)油田污水 COD 的研究

化學(xué)與生物工程2014.Vol.31No.12--63)Chemistry & Bioengineeringdoi: 10.3969/j. issn. 1672 - 5425. 2014. 12. 018生化去除南陽(yáng)油田污水COD的研究，李榮強,孫威,王凱,理陽(yáng)過(guò)(黃淮學(xué)院化學(xué)化工系，河南駐馬店463000) .摘要:從南陽(yáng)油田污水和污泥中分離馴化了一種厭氧菌和一種好氧菌,初步鑒定為假單胞菌屬。兩種菌都能起到去除油田污水COD的作用,其中,厭氧菌的最適條件為:pH值7~8、磷酸二氫鈉添加量0.5g. L-'、溫度20~45 C;好氧菌的最適條件為:pH值6~7、硝酸銨添加量3g.L-'、磷酸二氫鈉添加量0.5g.L、接種量50mL.L-、溫度20~35 °C;在最適條件下,厭氧菌和好氧菌對油田污水COD去除率分別達到44%和84%。關(guān)鍵詞:油田污水;厭氧茵;好氧菌;化學(xué)需氧量(COD)中圖分類(lèi)號:X 703. 1文獻標識碼:A文章編號:1672-5425 (2014)12 0063-04采油污水經(jīng)過(guò)- -級處理后，雖然含油量、氨氮、總南陽(yáng)油田采油污水經(jīng)- -級處理后,其COD值為磷等指標能滿(mǎn)足國家外排指標要求，但化學(xué)需氧量450mg.L-,含油量為3mg●L'，氨氮10mg●(COD)高達450 mg. L'左右,不能滿(mǎn)足國家規定的L-1 ,BOD;/COD值為0.1左右,屬于難生化降解污廢水一級排放標準(COD≤50 mg●L1),尋找高效經(jīng)水。作者針對污水特性,對菌種進(jìn)行篩選和馴化,以期濟的廢水處理方法勢在必行。生化處理方法相對于高達到降低廢水COD值的目的。級氧化技術(shù)具有避免二次污染、凈化效果好、成本低、1實(shí)驗.操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應用前景([-6]。國內對生化處理采油污水開(kāi)展了很多研究。王英1.1 材料、試劑與儀器敏等[7]采用生化法處理雙河油田污水，可使污水的南陽(yáng)油田污水處理廠(chǎng)污水和污泥(起始COD值COD值從420 mg. L-'降到112.5 mg. L;龔爭輝為450 mg. L-1)。等[8]采用氣浮生物接觸氧化技術(shù)處理采油污水,再經(jīng)所用試劑均為市售分析純,實(shí)驗用水為超純水。2#、3#罐生物接觸氧化處理約9.2 h后,其COD值由COD值測定儀(青島路博公司),高壓蒸汽滅菌156 mg●L-'降至121.2 mg●L-1;馬帥[9]采用生物鍋,無(wú)菌操作臺，恒溫恒濕培養箱,恒溫搖床，電加熱接觸氧化技術(shù)處理江蘇油田7個(gè)采油廠(chǎng)的污水,COD爐,電動(dòng)攪拌儀,便攜式pH計。值由196~497.8 mg. L- 1降到67. 7~184.24 mg●L-1;李景全等[0]采用生物強化技術(shù)處理河南油田含1.2 培養基表面活性劑和聚合物的采油污水，在表面活性劑濃度營(yíng)養瓊脂培養基(g●L-'):牛肉膏3;蛋白胨10;不高時(shí),加入尿素、有機營(yíng)養劑,可有效降低含油量,使NaCl 5;瓊脂32;水1 000 mL。進(jìn)水COD值從251.3mg. L '降到124.7 mg. L-'。PDA培養基:200 g干凈的馬鈴薯加水煮爛,搗成盡管上述研究為油田污水處理提供了有價(jià)值的參考，糊狀,用8層紗布過(guò)濾,濾液加熱煮沸,根據需要加葡但目前還未發(fā)現能使出水COD值小于50mg.L一的萄糖和瓊脂,攪拌均勻,冷卻后補足水分至1 000 mL,生化方法。這可能是由于油田采油方式及- -級處理方120°C滅菌20min左右,冷卻備用。法的不同造成的,因此,需要針對油田的性質(zhì)進(jìn)行特定硝化細菌培養基(g●L-1): (NH4)2SO, 0.5;的生物菌種的分離和馴化,提高生化處理效率及CODNaCl 0. 3; FeSO, 0. 03; NaH,PO，1; MgSO, 0. 03;去除率。CaCl2 7.5?；痦椖?國家自然科學(xué)基金資助項目(U1204210)收稿8期:2014-09-01作者簡(jiǎn)介:李榮強(1974-),男，河南新縣人,博士,副教授,研究方向:膠體與界面化學(xué)中國煤化工. ac. cn。MHC NMH G^64 -李榮強等:生化去除南陽(yáng)油田污水COD的研究/2014年第12期.亞硝化細菌培養基(g●L-1):(NH4)2SO4 4. 12;為假單胞菌屬(Pseudomonas),該菌屬是石油及其烴NaCl 1. 7;FeSO4 0.03;NaHzPO.0. 87;MgSO, 0.76;降解菌種中比較常見(jiàn)的菌屬。CaCO3 1. 0;瓊脂20。2.2厭氧菌對油 田污水COD的去除效果1.3方法將培養12 h的厭氧菌投加到100 mL油田污水1.3.1 菌種的富集、分離和鑒定中,分別在不同pH值、不同磷源、不同溫度下恒溫培將采集的油田污水或污泥加入生理鹽水中稀釋養7d,測定COD值,以確定厭氧菌的最適條件。100倍,接種至上述4種培養基中,置于40 °C恒溫搖2.2.1pH值對COD去除效果的影響床(轉速130 r●min-l)中培養。以平板劃線(xiàn)分離,挑在不添加磷源、溫度為37 °C時(shí),不同pH值對取單菌落進(jìn)行純化。通過(guò)增殖得到大量菌種,置于COD去除效果的影響見(jiàn)圖2。4 C冰箱中備用。然后.根據細菌的個(gè)體形態(tài)、生化特10 F征等對其進(jìn)行鑒定111.3.2生化去除油田污水COD的效果研究! 400將篩選的菌種用無(wú)菌水制成菌懸液,以相同接種50量接種到油田污水中,并置于37°C恒溫培養箱中培養20-7d,分別考察pH值.氮源、磷源、接種量、溫度對厭氧菌和好氧菌去除污水COD效果的影響。0122結果 與討論圖2pH值對COD去除效果的影響2.1菌株的分離和篩選Fig.2 Effect of pH value on COD removal efficiency在厭氧和好氧條件下,分別篩選得到一種菌株 ,其.由圖2可看出,隨著(zhù)pH值的增大,COD值先降形態(tài)和生化特征見(jiàn)表1,鏡檢照片見(jiàn)圖1。低后升高,在pH值為8時(shí),COD值降至最低。因此，厭氧菌和好氧菌的形態(tài)及生化特征厭氧菌的最適pH值為7~8。Tab. 1 Morphology and biochemical characteristics of anaerobic2.2.2 磷源對COD去除效果的影響bacterium and aerobic bacterium研究表明,氮、磷源在自然環(huán)境中的含量非常有指標厭氧菌好氧菌限,不能滿(mǎn)足烴類(lèi)降解過(guò)程中微生物對原油的生物降菌落顏色黃色白色解,因此,限量添加氮、磷源對原油的生物降解與菌體菌落形態(tài)帶毛狀圓形圓形生長(cháng)都有著(zhù)重要影響。由于油田污水中含有一定的氮菌落形狀桿狀球狀元素,因此僅添加磷源(磷酸二氫鈉或磷酸氫二鈉),在革蘭氏染色pH值為7~8、溫度為37°C的條件下,考察磷源對運動(dòng)性+COD去除效果的影響,結果見(jiàn)圖3。氧化酶40 t注:“+”代表陽(yáng)性,“-”代表陰性?！?00|旨36080 t000.10.203040.50.6070.809圖3磷源對coD去除效果的影響Fig. 3 Effect of phosphorus source on COD removal efficiency圖1厭氧菌(a)和好氧菌(b)的光學(xué)顯微鏡照片Fig. 1 Optical micrographs of anaerobic bacteria(a) and由圖3可看出，以磷酸二氫鈉為磷源時(shí)的COD去aerobic bacteria(b)除效果好于磷中國煤化工0.5g.L-'.根據兩種菌株的個(gè)體形態(tài)、生化特征,可初步鑒定2.2.3溫度鄧MHCNMH G李榮強等:生化去除南陽(yáng)油田污水COD的研究/2014年第12期-的溫度對厭氧菌的作用效果有一定的影響,溫度太高容易導致菌株失活,溫度太低影響菌株的活性。固定pH值為7~8、添加0.5 g. L-'磷酸二氫鈉,考察;110t不同溫度對COD去除效果的影響。120結果發(fā)現,厭氧菌具有較高的溫度耐受性,最高耐100 t受溫度達45 C ,最低耐受溫度可達20 °C。該溫度耐受范圍有利于現場(chǎng)作業(yè)。80上在最適條件下,用厭氧菌去除油田污水COD,其COD值從450mg. L- '降到250mg. L- 1 ,COD去除圖5氮源對COD去除效果的影響率達到44%。這是由于,在此條件下,經(jīng)過(guò)厭氧處理Fig.5 Effect of nitrogen source on COD removal efficiency后的有機物轉化為小分子、易降解的有機物和部分有6: 1選擇磷源添加量為0.5g. L-,以磷酸二氫鈉或機酸,不僅降低了COD值,還提高了B/C值,增強了磷酸氫二鈉為磷源，考察其對COD去除效果的影響?？缮幚硇?為好氧處理單元的正常運轉提供了良結果發(fā)現,以磷酸二氫鈉為磷源時(shí)的COD去除好條件。效果好于磷酸氫二鈉,最佳添加量為0.5g. L。2.3好氧菌對油田污水COD的去除效果2.3.4接種量對COD去除效果的影響與厭氧菌接種條件一樣,考察了pH值、氮源、磷控制pH值為6~7、硝酸銨添加量為3g. L-'、源、接種量、溫度對好氧菌去除油田污水COD效果的磷酸二氫鈉添加量為0.5g. L',將培養12 h的菌種影響。以不同接種量接種到油田污水中，考察接種量對COD2.3.1pH值對COD去除效果的影響(圖4)去除效果的影響。400.、結果發(fā)現，接種量太高不能有效發(fā)揮菌群的作用，太低達不到有效降低COD值的目的,在接種量為50山350tmL. L-'時(shí)的COD去除效果最好,COD值能夠降至目30070 mg. L-左右。2.3.5溫度對COD去除效果的影響200在接種量為50 mL. L'、pH值為6~7、硝酸銨10添加量為3g. L-1、磷酸二氫鈉添加量為0.5 g. L-時(shí),不停向油田污水中通人空氣保持- - 定的氧濃度,在圖4pH值對COD去除效果的影響不同溫度下恒溫培養7 d后測定COD值。結果發(fā)現，Fig.4 Effect of pH value on COD removal efficiency好氧菌的耐受溫度范圍為20~35C。由圖4可看出,與厭氧菌不同的是,好氧菌更適合在最適條件下,用好氧菌去除油田污水COD,其.在偏酸性(pH值為6~7)環(huán)境下發(fā)揮最佳效果。這可COD值從450 mg. L-'降到70 mg. L-'左右,COD能與菌株的個(gè)體差異有關(guān),說(shuō)明經(jīng)過(guò)厭氧處理后的油去除率達84%。田污水可不經(jīng)過(guò)酸堿處理直接用于好氧作用,有利于3結論聯(lián)合利用厭氧好氧工藝處理油田污水。2.3.2氮源對COD去除效果的影響從南陽(yáng)油田污水和污泥中分離馴化得到一種厭氧單獨依靠油田污水本身的氮源,好氧菌不能使菌和一種好氧菌,初步鑒定為假單胞菌屬,這兩種菌均COD值降到100mg.L-以下。以尿素或硝酸銨為能有效降低污水COD值。厭氧菌的最適條件為:pH外加氮源,在pH值為6~7時(shí)考察氮源對COD去除值7~8、溫度20~45 °C、磷酸二氫鈉添加量0.5 g●效果的影響,結果見(jiàn)圖5。L-,7 d后可將油田污水COD值從450 mg●L-'降由圖5可看出,向油田污水中補加氮源,COD去到250 mg. L',去除率達44%。好氧菌的最適條件除效果明顯改善,其中以硝酸銨為氮源的COD去除為:pH值6~7.硝酸銨添加量3 g. L-1、磷酸二氫鈉效果明顯好于尿素,最佳添加量為3 g. L添加量0.5 g●L7、接種量50 mL. L-1、溫度202.3.3磷源對COD去除效果的影響35 C,7 d后中國煤化工50 mg.L-降基于硝酸銨最佳添加量為3g. L-',按氮磷比為到70mg.L-MHCNMH G66L-李榮強等:生化去除南陽(yáng)油田污水COD的研究/2014年第12期參考文獻:科學(xué),2011,37(5):23-25.[1] 仝坤，張以河，謝加才,等.提高稠油廢水可生化性的研究進(jìn)展7] 王英敏,劉寧,胡書(shū)奎,等.雙河油田污水生化處理技術(shù)研究與應[J].化工環(huán)保,2011,31(5):423-426.用[J].精細石油化工進(jìn)展.2010,11(10);35-37.[2] 張紅蓮,夏立群,段東霞,等.含油廢水中絮凝劑產(chǎn)生菌DX-3的分8]龔爭輝,呂興東,周雅芳,等.氣浮生物接觸氧化技術(shù)在采油廢水離鑒定及特性研究[J].化學(xué)與生物工程,2011,28(11):22-26.處理中的應用[J].黑龍江環(huán)境通報,2000,24<4):26-28.3]魏維利,劉金泉，王俊安，等.MBBR廢水處理工程應用關(guān)鍵問(wèn)題9]馬帥.生物接觸氧化工藝處理采油廢水效果研究[D].揚州:揚州探討[J].現代化工,2013,33(1):9-12.大學(xué),2012.4]楊玖坡,陳梅梅.張海濤，等.固定化微生物技術(shù)處理石油石化廢[10]李景全， 肖盟,石步乾，等。生物強化技術(shù)在油田污水處理工程中水研究進(jìn)展[].環(huán)境I程.2013,31(5):25-29.的應用[J].油田化學(xué)，2011,28(3) :338-341.[5] 王曉雪. 港口含油污水生化處理技術(shù)研究及應用[D].長(cháng)沙:長(cháng)沙[11]RE布坎南,NE吉本斯.中國科學(xué)院生物研究所《伯杰氏細菌理工大學(xué),2009.鑒定手冊》翻譯組譯.伯杰氏細菌鑒定手冊[M].第八版.北京:[6]湛美,陳丹.固定化菌劑處理含油廢水的試驗研究[J].環(huán)境保護科學(xué)出版社, 1984:274-648.Study on Biochemical Technology for RemovingCOD of Nanyang Oilfield WastewaterLI Rong-qiang,SUN Wei, WANG Kai,LI 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 phosphateof 0.5g. 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 nitrateof 3g●L~ 1 , the dosage of sodiumdihydrogen phosphate of0.5g. L-',inoculum amount of 50 mL. L- ' ,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頁(yè))155047] GARCIA- SEGURA s, CENTELLAS F, BRILLAS E. Unprece-THOMAS P W,GARY H G, TIMOTHY J N,et al. Enhanced lu-minescence procedure for sensitive determination of peroxidasela-dented electrochemiluminescence of luminol on a boron- doped dia-belled conjugates in immunoassy[J]. Nature, 1983 , 305; 158-159.ide radical 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 Unirversity ,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-Na2' CO3-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中國煤化工MHCNMH G