提高稠油废水可生化性的研究进展

仝 坤，张以河，谢加才，禚月平，孙晓霞

(1.中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083;2.中国石油 辽河石油勘探局，辽宁 盘锦 124010)

专论与综述

提高稠油废水可生化性的研究进展

仝 坤1，2，张以河1，谢加才2，禚月平2，孙晓霞2

(1.中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083;2.中国石油 辽河石油勘探局，辽宁 盘锦 124010)

介绍了稠油废水的来源和种类，综述了提高稠油废水可生化性的主要方法的研究进展及各种方法的优缺点。氧化法、物化法和厌氧生物处理都可提高稠油废水的可生化性，厌氧生物处理是最经济有效的方法;各种方法协同使用处理效果更佳，其关键之处是微生物的筛选、培养和驯化。

稠油废水;可生化性;厌氧生物处理;微生物;筛选;驯化

稠油是指常温时密度大于等于0.934 g/cm3的重质原油［1］。稠油废水是在稠油开采、储存、运输和加工过程中产生的含一定量稠油的废水。稠油废水来源复杂［2－3］，由蒸汽辅助重力驱油(SAGD)废水［4］、深度处理回用尾水(包括浮渣脱出水、过滤浓水、离子交换废水等)［5－6］、油管洗涤水及其他杂水组成，污染物含量高、种类多［7］，处理难度大。常用的稠油废水处理方法有物化法、化学法、氧化法［8］和生物法。生物法因高效、经济，成为稠油废水处理的首选，但稠油废水中含有大量难降解的大分子有机物，BOD5/COD极低，可生化性差［9］，毒性大［10］，因此，采用生物法处理前需要对稠油废水进行预处理，以提高其可生化性。

本文综述了提高稠油废水可生化性的主要方法的研究进展，包括物化法(隔油和气浮)、氧化法(电化学氧化、臭氧氧化、Fenton试剂氧化、微电解)、生物法(水解酸化、SBR、ABR)以及多种方法的联合使用如高压脉冲放电 －臭氧协同作用、超声－气浮协同作用等。

1 提高稠油废水可生化性的主要方法

1.1 物化法

黎跃东等［11］利用超声气浮机处理胜利油田稠油废水，处理后稠油废水的BOD5/COD由0.18提高至0.31，废水的可生化性明显改善。

1.2 氧化法

1.2.1 电化学氧化法

张翼等［12］采用电化学氧化工艺处理稠油废水，在电解电压为20 V、废水 pH为5、极板间距为20 cm、阳极为Ti－Ir形稳电极、双向脉冲电源的最佳工艺条件下电解30 m in后，COD去除率达70%，出水BOD5/COD从0.10提高到0.31，废水可生化性显著提高。Ma等［13］采用贵金属催化氧化采油废水，可提高出水的可生化性，COD和BOD5去除率均达到90%以上。

电化学氧化法的优点是处理效率高、操作简便、对环境友好;缺点是受电极材料的限制，降解有机物的电流效率低、能耗高、易结垢，难以实现工业化。

1.2.2 臭氧氧化法

王英健［14］考察了臭氧通入时间、悬浮物含量和废水pH对提高稠油废水可生化性的影响。在臭氧流量为30～32 L/h的条件下，通入臭氧8 min后废水的可生化性达到最佳，悬浮物含量对废水的可生化性无影响，废水初始 pH对臭氧氧化效果影响较大。

12）其他数据。主要包括统计部门和公安部门提供的经济统计数据和人口统计数据，可作为后期地理国情综合统计分析数据源。

王嘉麟等［15］采用高压脉冲放电协同臭氧氧化处理辽河油田锦州采油厂稠油废水的研究表明，协同作用的处理效果好于高压脉冲放电或臭氧单独作用的效果，处理5 min后可使BOD5/COD提高至0.31，处理10 min后可使BOD5/COD达到0.46，其作用机理是将难生物降解的高分子有机物氧化成了易生物降解的低相对分子质量物质。

臭氧氧化法的优点是氧化能力强、反应迅速、流程简单、一般无污泥且无二次污染;缺点是处理成本高，需要改进工艺以降低电耗，同时需要加强对气水接触方式和接触设备的研究，提高臭氧的利用率。

1.2.3 Fenton试剂氧化法

汪严明等［16］采用Fenton试剂氧化与生化组合技术处理辽河油田稠油废水，在H2O2浓度为10 mmol/L、Fe2+与H2O2摩尔比为0.1的条件下，氧化30 m in后，废水的BOD5由原来的5 mg/L提高至40 mg/L;同时随着氧化时间的延长，废水中残余的有机物的相对分子质量逐渐降低，氧化30 min后的废水经过生物处理，出水COD为102 mg/L。仝坤等［17］采用Fenton试剂催化氧化处理辽河油田特稠油废水，COD去除率高，处理后废水经过简单生化处理即可达标排放。Fenton试剂氧化法不仅对稠油废水中的有机质有较好的去除率，而且可以明显改善废水的可生化性。

Fenton试剂氧化法的优点是有机物降解快，生物降解能力提高速度快，且不会产生二次污染［18］;缺点是需要调节水样至酸性，H2O2溶液的运输、储存和使用过程中存在较大的安全隐患，且产生大量污泥，需进一步处理。

1.2.4 微电解法

微电解法在稠油废水处理中较少单独应用，一般与Fenton试剂氧化法或其他方法联合使用。Li等［19］采用微电解法在废水pH为6.0、铁质量浓度为80 g/L、活性炭质量浓度为40 g/L的条件下处理辽河稠油废水，处理后出水的BOD5/COD从0.05提高到0.17，COD去除率为38.3%。

微电解法的优点是工艺简单、易操作、提高可生化性效果好;缺点是前处理需调至较强酸性、后处理要加碱回调至中性和絮凝除悬浮物，增加了运行成本，且易板结，铁泥难处理。

1.3 厌氧生物处理

1.3.1 SBR

李强等［20］以生活污水和农药厂生化池原菌种经过诱导驯化、培养，并利用厌氧菌种革兰氏阴性菌G－2，采用 SBR处理新疆稠油废水，可使其BOD5/COD从0.15提高到0.26。魏平方等［21］通过培养和驯化微生物，采用SBR处理吉林油田稠油废水达到了同样效果。王晗等［22］采用表面活性剂生化降解的优势菌种与稠油废水降解菌种复配后，采用SBR和生物膜法SBR处理河南稠油油田表面活性剂驱产出液，可使其BOD5/COD由0.25提高到0.37。

1.3.2 水解酸化法

王英健［23］采用水解酸化法提高辽河石化稠油废水的可生化性，进而提高了单纯用接触氧化法降解COD的能力，处理12 h后COD降至100 mg/L以下，COD去除率达80%。河南油田稠油废水采用隔油—水解酸化—三级好氧接触氧化工艺处理后，出水水质达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准［24－26］。姜海洋等［27］采用类似工艺处理绥中油田废水，出水COD小于60 mg/L，油质量浓度小于5 mg/L。

1.3.3 折流式厌氧反应器(ABR)

Su等［28－29］采用ABR处理江汉油田马－25废水处理站采油废水，石油类污染物去除率达84.5%，COD去除率达40.8%，废水流量为0.3 m3/h时，处理后出水BOD5/COD提高24.8%。Ji等［30］采用ABR处理辽河油田稠油废水，无控温条件下运行212 d(含启动164 d)，COD去除率达65%，石油类污染物去除率达88%。

ABR法的优点是既适用于高浓度有机废水，也适用于低浓度有机废水，能耗低，有机容积负荷高，剩余污泥量少，产生的沼气可利用，营养需要量少，被降解的有机物种类多，能承受较大的负荷变化和水质变化;缺点是启动时间长，出水水质差，受温度影响较大。

1.4 组合工艺

1.4.1 微电解法和厌氧生物处理组合工艺

Li等［19］采用微电解法和厌氧生物处理组合工艺处理辽河油田稠油废水。采用厌氧生物处理，最初的168 h内COD升高，360 h后COD降至222 mg/L，BOD5/COD从0.05升高至0.15;采用微电解处理，BOD5/COD从0.05升高至0.17;组合工艺处理后BOD5/COD则达到0.22。组合工艺对将大分子有机物降解为小分子物质特别有效。

1.4.2 物化—厌氧—好氧组合工艺

刘坤等［31］采用物化—厌氧—好氧组合工艺处理辽河油田稠油废水，经斜板气浮处理，BOD5/ COD从0.153提高至0.412，再经厌氧生物处理后BOD5/COD达到0.502，废水可生化性显著提高。何群彪等［32］采用物化—厌氧—好氧组合工艺也取得了相似效果，厌氧生物处理后出水COD去除率达95%，BOD5去除率达85%。郭书海等［33］通过隔油—混凝气浮—厌氧组合工艺处理辽河油田超稠油废水，处理288 h后，BOD5/COD由0.08提高到0.15。

2 结语

稠油废水是难降解废水，来源复杂，成分复杂，且毒性较强，可生化性差。采用氧化法、物化法和厌氧生物处理都可提高稠油废水的可生化性，厌氧生物处理是最经济有效的方法;各种方法协同使用处理效果更佳，其关键之处是微生物的筛选、培养和驯化。

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Research Progresses in Biodegradability Im provement of Viscous OilW astewater

Tong Kun1，2，Zhang Yihe1，Xie Jiacai2，Zhuo Yueping2，Sun Xiaoxia2

(1.School of Material Science and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China; 2.Liaohe Petroleum Exploration Bureau，CNPC，Panjin Liaoning 124010，China)

The sources and variety of viscous oil wastewater are introduced.The research progresses in biodegradability improvement methods for viscous oil wastewater，and the advantages and disadvantages of each method are summarized.Biodegradability of viscous oil wastewater can be improved by oxidation process，physicochemical process and anaerobic process，but anaerobic process is themosteconomical and effectivemethod.The treatment effect can be improved by the combination of several processes，and screening，cultivation and acclimatization of bacteria are the key point.

viscous oil wastewater;biodegradability;anaerobic treatment;m icroorganism;screening; acclimatization

X705

A

1006－1878(2011)05－0423－04

2011－05－17;

2011－06－03。

仝坤(1974—)，男，江苏省徐州市人，博士生，高级工程师，研究方向为油气田环境保护。电话13904279390，电邮 jiankang8848@sina.com。联系人:张以河，电话010－82323433，电邮zyh@cugb.edu.cn。

(编辑 祖国红)