高鹽度石油廢水處理工藝綜述

◇桂林理工大學環境科學與工程學院 周沁宇 陳立明 劉澤華 黃英才 申泰銘

21世紀以來，各國大幅加速勘探采油作業，同時招致環境污染問題。高鹽度石油廢水已成為污染控制中的技術桎梏。它的強腐蝕性，高溫等理化性質亟待解決。本文將討論石油廢水的處理方法。

1 高鹽度石油廢水的出產及特性

開采石油通過油氣分離等方式出產大量的有毒廢水，隨后再次注入地下，在中后期時，由于地下原油的含水量遠高出開采需求，該高濃度的石油廢水不得已作為污染物排放至外界。該廢水含油大量的石油烴族，在環境中存續時間長，生物學毒性強，難降解，水溶性差且極易產生二次污染。目前進行石油廢水處理的工藝可分為，物理、化學和生物法，楊玉楠等[1]發現生物法的降解效率和成本更為優異，依靠微生物進行降解更為徹底。

2 生物處理法

2.1 嗜鹽菌的馴化與培養

嗜鹽菌（Halophile）屬革蘭氏陰性異養菌，它主要生存在鹽湖、鹽田等高濃度環境，其細胞壁主要成分為偽肽聚糖，而大量的鈉離子可以穩定糖蛋白的生物活性狀態與殘基，且其體內多分泌嗜鹽酶,此由高鹽度環境進行維穩，在白光環境下其紫膜會加速鉀離子的細胞交換，而鈉離子加速調節平衡電位和細胞堿度，同時進行氨基酸和糖類分子的化學反應以維持細胞活性。李艷紅等人馴化培養此類細菌進行降解烴族達到60%，但是鹽度的短期急速降低又導致了微生物的異常死亡，則需要進行更多的保護工作。

2.2 ABR+SBR工藝處理

在SBR池內投放碳源及有機物以培養并馴化高生化性污泥，ABR池連接SBR池進行連續流接種以強化污泥，期間COD含量穩定于預期標準，培養時控制高鹽度狀態以便篩選強化型耐鹽菌，同時繼續投放尿素等有機營養物質，ABR時間較短，生化性繼續提高，同時抗沖擊負荷的幅度上升，但是在運行期間，常出現污泥膨脹或者流失等情況，需要崗位規范操作與人員素質教育。

2.3 紫外線誘變除油菌

申泰銘等[2]對耐鹽菌株進行紫外線誘變，共獲3株，其除油能力達到89%，經測量COD也被大幅清降。具體方法為馴化篩選高耐鹽除油菌體，取各種菌懸液按照1:1:1:1的比例，配制成混合菌懸液，加入至廢水中，在不同的天數進行計量與分析實驗效果。根據非分散紅外分光光度法原理[3]，高效菌種在3030 nm處的吸收峰值與該樣品中所含芳香類物質的含量正相關，石油中芳香類物質的最終降解量各有不同，混合菌株的處理效果幾乎達到理想狀態。

3 影響微生物降解高鹽度采油廢水的因素

3.1 廢水的鹽度

采油廢水普遍呈現鹽含量高、礦化明顯的性質，此理化性質與水的活性呈現負相關，且高含量的重金屬離子不利于活細胞的生命活動，可能會造成微生物的急性死亡與生命運動遲緩，以及相關的功能缺陷，鹽度的抑制恰好有利于石油中烴族的微生物降解作用[4]，行業主流的解放方法是馴化培養高耐鹽菌株。

3.2 高水溫

一般情況下，微生物對環境溫度敏感較強，在一定理想條件下，反應速度與溫度呈現正相關態勢分布，而生物酶存在于活細胞，也需要一個理想合適的溫差范圍，由于采油污水的作業裝置影響，對于普通的細菌則展現出極強的高溫，在酶體被滅活的前提下反應無法正常進行，此外高溫依舊影響油的原子狀態與排列布局，烴的膜毒性與溫度成正比，溫度越高則毒性越強。相反，在毒性很低時，即溫度相對較低時，油膜的黏度極速增強，反而使得生物的生理運動變得停滯下來，進而在最終處置是大大降低降解效率。

3.3 污水中的營養平衡

微生物的正常活動需要微量元素與有機物進行輔助，而比例的控制與投放量需合理操作，含有污水一般來說其有機碳源比較富足，但缺少高磷高氮此類影響因子，而且氮磷元素恰好是降解菌的關鍵促成因素，需要試驗人員加入適量的相關元素以促進降解作業的進行。大量的研究試驗表明，上述兩種元素有利于石油中降解菌的耐性，且弱化石油烴的有機環裂解上限，促進毒性烴的被降解工作，同時也避免了多環芳烴對細胞酶的受限缺陷。

4 結語

利用新型生物法處理一般采油廢水時，培養出高耐鹽度的超級石油降解菌，即可在成本和效率上先比較傳統方法，顯得更加快捷、高效、安全與環保，20世紀的大方向為生物層面占優，實際上微生物降解陸地原油以及海洋原油的技術正處于起步階段，一些實驗觀察僅僅針對于高鹽度抑制的維度，并沒有深入探究其內部的自然科學原理，而細化到微生物裂解開環石油烴的工程研究為數較少，也只能處理單一的一種抑或是一類，呈現出一菌單用的劣勢，同時希望未來能進行對降解菌進行基因工程改造，實現一菌多用，細菌馴化周期驟降等良好趨勢。