（黃淮學(xué)院化學(xué)化工系，河南駐馬店463000）

采油污水經(jīng)過一級處理后，雖然含油量、氨氮、總磷等指標(biāo)能滿足國家外排指標(biāo)要求，但化學(xué)需氧量（COD）高達(dá)450mg·L－1左右，不能滿足國家規(guī)定的廢水一級排放標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg·L－1），尋找高效經(jīng)濟(jì)的廢水處理方法勢在必行。生化處理方法相對于高級氧化技術(shù)具有避免二次污染、凈化效果好、成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景［1－6］。

國內(nèi)對生化處理采油污水開展了很多研究。王英敏等［7］采用生化法處理雙河油田污水，可使污水的COD 值從420mg·L－1降到112.5mg·L－1；龔爭輝等［8］采用氣?。锝佑|氧化技術(shù)處理采油污水，再經(jīng)2＃、3＃罐生物接觸氧化處理約9.2h后，其COD 值由156mg·L－1降至121.2 mg·L－1；馬帥［9］采用生物接觸氧化技術(shù)處理江蘇油田7個(gè)采油廠的污水，COD值由196～497.8mg·L－1降到67.7～184.24 mg·L－1；李景全等［10］采用生物強(qiáng)化技術(shù)處理河南油田含表面活性劑和聚合物的采油污水，在表面活性劑濃度不高時(shí)，加入尿素、有機(jī)營養(yǎng)劑，可有效降低含油量，使進(jìn)水COD 值從251.3mg·L－1降到124.7mg·L－1。盡管上述研究為油田污水處理提供了有價(jià)值的參考，但目前還未發(fā)現(xiàn)能使出水COD 值小于50mg·L－1的生化方法。這可能是由于油田采油方式及一級處理方法的不同造成的，因此，需要針對油田的性質(zhì)進(jìn)行特定的生物菌種的分離和馴化，提高生化處理效率及COD去除率。

南陽油田采油污水經(jīng)一級處理后，其COD 值為450mg·L－1，含油量為3 mg·L－1，氨氮10 mg·L－1，BOD5／COD 值為0.1 左右，屬于難生化降解污水。作者針對污水特性，對菌種進(jìn)行篩選和馴化，以期達(dá)到降低廢水COD 值的目的。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

南陽油田污水處理廠污水和污泥（起始COD 值為450mg·L－1）。

所用試劑均為市售分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

COD 值測定儀（青島路博公司），高壓蒸汽滅菌鍋，無菌操作臺，恒溫恒濕培養(yǎng)箱，恒溫?fù)u床，電加熱爐，電動(dòng)攪拌儀，便攜式pH 計(jì)。

1.2 培養(yǎng)基

營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基（g·L－1）：牛肉膏3；蛋白胨10；NaCl 5；瓊脂32；水1 000mL。

PDA 培養(yǎng)基：200g干凈的馬鈴薯加水煮爛，搗成糊狀，用8層紗布過濾，濾液加熱煮沸，根據(jù)需要加葡萄糖和瓊脂，攪拌均勻，冷卻后補(bǔ)足水分至1 000mL，120 ℃滅菌20min左右，冷卻備用。

硝化細(xì)菌培養(yǎng)基（g·L－1）：（NH4）2SO40.5；NaCl 0.3；FeSO40.03；NaH2PO41；MgSO40.03；CaCl27.5。

亞硝化細(xì)菌培養(yǎng)基（g·L－1）：（NH4）2SO44.12；NaCl 1.7；FeSO40.03；NaH2PO40.87；MgSO40.76；CaCO31.0；瓊脂20。

1.3 方法

1.3.1 菌種的富集、分離和鑒定

將采集的油田污水或污泥加入生理鹽水中稀釋100倍，接種至上述4種培養(yǎng)基中，置于40 ℃恒溫?fù)u床（轉(zhuǎn)速130r·min－1）中培養(yǎng)。以平板劃線分離，挑取單菌落進(jìn)行純化。通過增殖得到大量菌種，置于4 ℃冰箱中備用。然后，根據(jù)細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)、生化特征等對其進(jìn)行鑒定［11］。

1.3.2 生化去除油田污水COD 的效果研究

將篩選的菌種用無菌水制成菌懸液，以相同接種量接種到油田污水中，并置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)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。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌株的分離和篩選

在厭氧和好氧條件下，分別篩選得到一種菌株，其形態(tài)和生化特征見表1，鏡檢照片見圖1。

表1 厭氧菌和好氧菌的形態(tài)及生化特征Tab.1 Morphology and biochemical characteristics of anaerobic bacterium and aerobic bacterium

圖1 厭氧菌（a）和好氧菌（b）的光學(xué)顯微鏡照片F(xiàn)ig.1 Optical micrographs of anaerobic bacteria（a）and aerobic bacteria（b）

根據(jù)兩種菌株的個(gè)體形態(tài)、生化特征，可初步鑒定為假單胞菌屬（Pseudomonas），該菌屬是石油及其烴降解菌種中比較常見的菌屬。

2.2 厭氧菌對油田污水COD的去除效果

將培養(yǎng)12h 的厭氧菌投加到100 mL 油田污水中，分別在不同pH 值、不同磷源、不同溫度下恒溫培養(yǎng)7d，測定COD 值，以確定厭氧菌的最適條件。

2.2.1 pH 值對COD 去除效果的影響

在不添加磷源、溫度為37 ℃時(shí)，不同pH 值對COD 去除效果的影響見圖2。

圖2 pH 值對COD去除效果的影響Fig.2 Effect of pH value on COD removal efficiency

由圖2可看出，隨著pH 值的增大，COD 值先降低后升高，在pH 值為8時(shí)，COD 值降至最低。因此，厭氧菌的最適pH 值為7～8。

2.2.2 磷源對COD 去除效果的影響

研究表明，氮、磷源在自然環(huán)境中的含量非常有限，不能滿足烴類降解過程中微生物對原油的生物降解，因此，限量添加氮、磷源對原油的生物降解與菌體生長都有著重要影響。由于油田污水中含有一定的氮元素，因此僅添加磷源（磷酸二氫鈉或磷酸氫二鈉），在pH 值為7～8、溫度為37 ℃的條件下，考察磷源對COD 去除效果的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 磷源對COD去除效果的影響Fig.3 Effect of phosphorus source on COD removal efficiency

由圖3可看出，以磷酸二氫鈉為磷源時(shí)的COD 去除效果好于磷酸氫二鈉，最佳添加量為0.5g·L－1。

2.2.3 溫度對COD 去除效果的影響

溫度對厭氧菌的作用效果有一定的影響，溫度太高容易導(dǎo)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0.5g·L－1磷酸二氫鈉，考察不同溫度對COD 去除效果的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厭氧菌具有較高的溫度耐受性，最高耐受溫度達(dá)45 ℃，最低耐受溫度可達(dá)20 ℃。該溫度耐受范圍有利于現(xiàn)場作業(yè)。

在最適條件下，用厭氧菌去除油田污水COD，其COD 值從450mg·L－1降到250mg·L－1，COD 去除率達(dá)到44%。這是由于，在此條件下，經(jīng)過厭氧處理后的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子、易降解的有機(jī)物和部分有機(jī)酸，不僅降低了COD 值，還提高了B／C 值，增強(qiáng)了可生化處理性，為好氧處理單元的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了良好條件。

2.3 好氧菌對油田污水COD的去除效果

與厭氧菌接種條件一樣，考察了pH 值、氮源、磷源、接種量、溫度對好氧菌去除油田污水COD 效果的影響。

2.3.1 pH 值對COD 去除效果的影響（圖4）

圖4 pH 值對COD去除效果的影響Fig.4 Effect of pH value on COD removal efficiency

由圖4可看出，與厭氧菌不同的是，好氧菌更適合在偏酸性（pH 值為6～7）環(huán)境下發(fā)揮最佳效果。這可能與菌株的個(gè)體差異有關(guān)，說明經(jīng)過厭氧處理后的油田污水可不經(jīng)過酸堿處理直接用于好氧作用，有利于聯(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

單獨(dú)依靠油田污水本身的氮源，好氧菌不能使COD 值降到100mg·L－1以下。以尿素或硝酸銨為外加氮源，在pH 值為6～7時(shí)考察氮源對COD 去除效果的影響，結(jié)果見圖5。

由圖5可看出，向油田污水中補(bǔ)加氮源，COD 去除效果明顯改善，其中以硝酸銨為氮源的COD 去除效果明顯好于尿素，最佳添加量為3g·L－1。

2.3.3 磷源對COD 去除效果的影響

基于硝酸銨最佳添加量為3g·L－1，按氮磷比為6∶1選擇磷源添加量為0.5g·L－1，以磷酸二氫鈉或磷酸氫二鈉為磷源，考察其對COD 去除效果的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以磷酸二氫鈉為磷源時(shí)的COD 去除效果好于磷酸氫二鈉，最佳添加量為0.5g·L－1。

圖5 氮源對COD去除效果的影響Fig.5 Effect of nitrogen source on COD removal efficiency

2.3.4 接種量對COD 去除效果的影響

控制pH 值為6～7、硝酸銨添加量為3g·L－1、磷酸二氫鈉添加量為0.5g·L－1，將培養(yǎng)12h的菌種以不同接種量接種到油田污水中，考察接種量對COD去除效果的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接種量太高不能有效發(fā)揮菌群的作用，太低達(dá)不到有效降低COD 值的目的，在接種量為50 mL·L－1時(shí)的COD 去除效果最好，COD 值能夠降至70mg·L－1左右。

2.3.5 溫度對COD 去除效果的影響

在接種量為50mL·L－1、pH 值為6～7、硝酸銨添加量為3g·L－1、磷酸二氫鈉添加量為0.5g·L－1時(shí)，不停向油田污水中通入空氣保持一定的氧濃度，在不同溫度下恒溫培養(yǎng)7d后測定COD 值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，好氧菌的耐受溫度范圍為20～35 ℃。

在最適條件下，用好氧菌去除油田污水COD，其COD 值從450mg·L－1降到70 mg·L－1左右，COD去除率達(dá)84%。

3 結(jié)論

從南陽油田污水和污泥中分離馴化得到一種厭氧菌和一種好氧菌，初步鑒定為假單胞菌屬，這兩種菌均能有效降低污水COD 值。厭氧菌的最適條件為：pH值7～8、溫度20～45 ℃、磷酸二氫鈉添加量0.5g·L－1，7d后可將油田污水COD 值從450 mg·L－1降到250mg·L－1，去除率達(dá)44%。好氧菌的最適條件為：pH 值6～7、硝酸銨添加量3g·L－1、磷酸二氫鈉添加量0.5g·L－1、接種量50 mL·L－1、溫度20～35 ℃，7d后可將油田污水COD 值從450mg·L－1降到70mg·L－1左右，去除率達(dá)84%。

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