废水中聚丙烯酰胺的生物降解实验研究
摘要:聚合物驱在油田三次采油中的广泛应用使得聚合物驱采油废水中含有越来越多的聚丙烯酰胺(PAM),由于PAM本身具有很高的稳定型,现有的油田废水处理工艺无法有效去除,给油田采出水的处理提高了新的课题。本文对实验室配置废水中PAM的生物降解特性进行了实验研究,初次在实验系统中引入了硫酸盐还原菌,结果表明硫酸盐还原菌对PAM有着某种特殊的降解作用,水解工艺可以获得35%-45%的去除效率,为进一步的生物降解去除PAM的研究提供了借鉴和参考。
1.前言
近年来,我国东部大多数油田开发尤其是大庆油田基本上都已进入高含水后期,聚合物驱油三次开采技术(在注入水中加入一定量高分子量的聚丙烯酰胺)得到广泛应用。从1996年起,聚合物驱油技术陆续步入工业化生产,2000年聚合物驱产油已达到900×10T以上,占大庆油田当年产油量的17%。预计到2010年,我国石油开采行业PAM需求量为10-11t/a,占总需求量的80%左右。
最初油田采出水主要用与处理后回注,随着油田综合含水率的提高,采油污水量不断增加,已超过注水量要求,相当一部分采油废水必须外排。随着聚合物驱的广泛应用,越来越多的PAM会随采出水带出,大庆油田有些采油厂采出水中PAM的浓度已经达到1000mg/L以上,然而现有工艺无法满足处理要求,需要对PAM降解的途径和机理进行全面深入的研究,寻找合适的处理方法。
聚丙烯酰胺是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称,为线性水溶性高分子的一种,亲水性高,能以各种百分比溶于水,不溶于大多数有机溶液。它是应用最广泛的水溶性高分子化合物之一。
目前,关于PAM生物降解性能研究的文献很少,而且多数研究结果表明高分子量PAM难于被微生物利用降解。jeanine L.Kay-Shoemake等研究出了农业土壤中存在的微生物对PAM的降解作用,研究结果表明,PAM能作为细菌的唯一氮源,但不能作为唯一的谈营养源。有些研究者试图通过高级氧化技术等发放降解PAM分子量来提高其可生化性,结果均不理想。例如Junzo Suzuki等研究出了PAM经臭氧氧化降低份子量后的可生化性,结果表明经氧化的PAM仍然难于生物降解,并认为PAM对生物降解的抵抗性不仅因为其分子量过高,而且因为分子结构中含有氨基。Rachid El-Mamouni等利用同为素标记的方法比较了经过紫外光氧化前后PAM的可生化性,研究结果表明,未经紫外光氧化处理的PAM的可生化性只有0.6%-0.7%,经过48小时的紫外光处理以及6个星期的驯化后,PAM的可生化性能得到一定提高,好氧去除PAM的效率为29±2%,厌氧去除PAM的效率为17±2%。
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