本發(fā)明屬于工業(yè)水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油天然氣勘探鉆井生產(chǎn)作業(yè)中，為了保障鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行，為后期作業(yè)提供高質(zhì)量的井筒和穩(wěn)定的井壁，則在鉆井作業(yè)中大量使用具有高色度、高污染、難降解的聚合物泥漿體系。而大量的鉆井液在使用過(guò)程中進(jìn)入鉆井廢水，致使鉆井廢水成為固相含量高、色度高、有機(jī)物含量高、重金屬含量高、礦物油含量高的工業(yè)廢水,這種工業(yè)廢水具有濃度高、污染大、難降解的特點(diǎn)。
此類工業(yè)廢水排入環(huán)境中帶來(lái)的危害有：①?gòu)U水沖入河流或滲入地層，將使水體的CODcr、色度、懸浮物、石油類、揮發(fā)酚、硫化物、金屬離子等超標(biāo)，影響水生生物的正常生長(zhǎng)，影響水體功能；②Cr6+，Hg2+，Cd2+，Pb2+等廢水中有害的重金屬離子，和不易被動(dòng)植物降解的有機(jī)物易進(jìn)入生物食物鏈，并在環(huán)境或動(dòng)植物體內(nèi)蓄積，從而危害人類的身體健康和生命安全；③廢水中氯化物的含量很高，大量的氯化物排入土壤中，會(huì)造成土壤鹽堿化，土壤的理化性能被改變，肥力下降，造成農(nóng)作物減產(chǎn)；④高含鹽濃度鉆井廢水排入農(nóng)田，則將直接作用農(nóng)作物上，造成農(nóng)作物的細(xì)胞質(zhì)壁分離而導(dǎo)致枯死，而且廢水中的石油類物質(zhì)會(huì)堵塞土壤顆粒縫隙，阻止農(nóng)作物吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，油膜粘附在農(nóng)作物上，會(huì)使農(nóng)作物枯死而導(dǎo)致減產(chǎn)。
現(xiàn)有的鉆井廢水排放前通常要經(jīng)過(guò)厭氧微生物處理，現(xiàn)有的厭氧微生物處理多采用厭氧污泥處理法，大致包括如下步驟：①將準(zhǔn)備用于馴化的厭氧污泥裝入將要進(jìn)行廢水處理運(yùn)行的厭氧處理設(shè)備中；②將需要處理的鉆井廢水通入裝有厭氧污泥的厭氧處理設(shè)備中，使得厭氧污泥中的微生物適者生存，存活下來(lái)的厭氧微生物可以對(duì)后續(xù)廢水進(jìn)行降解，即馴化成熟；③馴化完成后就將厭氧處理設(shè)備正式投入運(yùn)行，大量鉆井廢水通入該厭氧處理設(shè)備中，控制進(jìn)水流量、溶解氧及其運(yùn)行指標(biāo)，對(duì)鉆井廢水進(jìn)行降解處理。
上述厭氧反應(yīng)處理方法的缺點(diǎn)在于：①依靠厭氧污泥中的厭氧微生物，在剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)或許效果明顯，但是在污水處理過(guò)程中，由于鉆井廢水中含有的污染物毒性較大時(shí)，會(huì)造成厭氧微生物大量死亡，若微生物死亡的速度大于其生長(zhǎng)速度，同時(shí)外界無(wú)補(bǔ)充的污水降解微生物至厭氧反應(yīng)器中，那么最后整個(gè)厭氧處理系統(tǒng)將會(huì)癱瘓；②因該處理方法的反應(yīng)器中只有厭氧活性污泥，因此抗負(fù)荷性較差，鉆井廢水流量增大、水質(zhì)變化、環(huán)境變化等波動(dòng)會(huì)造成厭氧活性污泥流失，厭氧微生物也就隨著污泥流失或者死亡，導(dǎo)致處理后的廢水無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，或者達(dá)不到下一段廢水處理工序的處理要求，比如CODcr偏高、廢水中污染物仍然含量高等。③采用厭氧污泥上附著的厭氧微生物進(jìn)行處理，沒(méi)有對(duì)厭氧污泥中厭氧微生物進(jìn)行分離和純化，因此受影響的因素較多(例如厭氧污泥中的厭氧微生物數(shù)量、種類和降解能力等)，運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)較大的波動(dòng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明意在提供一種提升鉆井廢水降解效果的厭氧處理方法。
本發(fā)明一種鉆井廢水厭氧處理方法，包括如下步驟：
a)馴化厭氧降解菌
分離厭氧降解菌并采用凍干粉保種，再進(jìn)行接種和擴(kuò)大培養(yǎng)；
b)首次投放
向厭氧處理設(shè)備中投放占厭氧處理設(shè)備體積0.1％～0.5％厭氧降解菌、20％厭氧活性污泥和20％～30％生物填料；
取預(yù)處理后的鉆井廢水上清液進(jìn)行稀釋并調(diào)節(jié)pH值在6.5～7，再泵入?yún)捬跆幚碓O(shè)備直至生物填料完全淹沒(méi)，使其形成均勻的懸浮狀態(tài)；
c)掛膜處理
向厭氧處理設(shè)備內(nèi)通入氮?dú)饣蚨趸迹刻煜騾捬跆幚碓O(shè)備中通入稀釋后的鉆井廢水上清液，控制厭氧處理設(shè)內(nèi)廢水的CODcr值在2000～3000mg/L，直至有甲烷氣體生成；
d)補(bǔ)充投放
向厭氧處理設(shè)備中再次投放厭氧降解菌；
e)沉淀
厭氧處理裝置內(nèi)的出水導(dǎo)入?yún)捬醭恋沓貎?nèi)進(jìn)行沉淀。
有益效果：①因鉆井廢水的毒性較大，會(huì)使得大量的厭氧降解菌致死，因此增加了補(bǔ)充投放步驟，可根據(jù)厭氧處理設(shè)備內(nèi)厭氧降解菌的存活情況進(jìn)行補(bǔ)充，保證厭氧處理設(shè)備內(nèi)有足夠數(shù)量的厭氧降解菌；②采用了掛膜處理，使厭氧微生物(即厭氧降解菌)附著在生物填料上生長(zhǎng)，增加抗負(fù)荷的沖擊性，生物膜上的附著的微生物在單位體積內(nèi)，比傳統(tǒng)的厭氧污泥中的微生物數(shù)量較多，而且在處理過(guò)程中因微生物有附著點(diǎn)，所以不容易隨著污泥而流失，相比傳統(tǒng)的厭氧污泥處理法，本發(fā)明通過(guò)污泥和生物膜法可以提高微生物的耐受性，能夠降解一般單純厭氧活性污泥法不易降解的廢水，提高對(duì)廢水中污染物的處理能力；③此厭氧處理方法將污水中降解效果最好的幾種微生物分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)發(fā)酵工藝培養(yǎng)，形成強(qiáng)大的生物菌群，再針對(duì)性的投放至厭氧處理設(shè)備中，使廢水中污染物的降解速率和耐負(fù)荷沖擊性大幅度提高；④通過(guò)間接或連續(xù)補(bǔ)充所培養(yǎng)的微生物，對(duì)廢水污染物進(jìn)行強(qiáng)制降解，提高水質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)一步地，所述厭氧降解菌包括丁酸梭菌、乳酸桿菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷短桿菌、產(chǎn)甲烷八疊球菌。這幾類厭氧降解菌的優(yōu)點(diǎn)在于：①易形成穩(wěn)定的微生物菌群，縮短厭氧處理工序的調(diào)試啟動(dòng)時(shí)間；②菌種之間具有相輔相成，有機(jī)協(xié)調(diào)的功能，極大的增強(qiáng)對(duì)廢水中的污染物的降解能力。
進(jìn)一步地，所述厭氧降解菌各菌種的體積比為：丁酸梭菌:5～10％；乳酸桿菌：5～10％；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：25～30％；產(chǎn)酸菌：20～25％；產(chǎn)甲烷桿菌：5～10％；產(chǎn)甲烷短桿菌：10～15％；產(chǎn)甲烷八疊球菌：10～20％，使廢水處理效果達(dá)到該工藝中厭氧段的出水要求，并持續(xù)穩(wěn)定
進(jìn)一步地，所述步驟c)中進(jìn)行連續(xù)攪拌，其作用在于：①使厭氧污泥更快的形成顆粒狀，并且顆粒逐漸增大，并促進(jìn)微生物在生物填料上生長(zhǎng)；②使整個(gè)厭氧處理設(shè)備中的厭氧污泥和生物填料形成均勻、穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，提高在正常投入運(yùn)行過(guò)程中整個(gè)厭氧設(shè)備的流化態(tài)。
進(jìn)一步地，所述步驟d)中采用間歇投放，每5～7天投放一次，投放量為已處理的廢水量的0.005％～0.02％。其好處在于：①對(duì)死亡和流失的厭氧降解菌及時(shí)的補(bǔ)充，增加該工序的抗負(fù)荷沖擊性；②對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行強(qiáng)制降解；③0.01％～0.02％的投放量較為適宜，投放過(guò)少則可能達(dá)不到所要求的效果，投放過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致處理成本的增加。
進(jìn)一步地，所述步驟d)中采用連續(xù)投放，連續(xù)投放可以及時(shí)補(bǔ)充厭氧降解菌，則其投放量為廢水流量的0.005％～0.015％。
進(jìn)一步地，所述步驟e)中的厭氧活性污泥一部分回流至厭氧處理設(shè)備，對(duì)厭氧處理設(shè)備的中流失的厭氧活性污泥進(jìn)行補(bǔ)充。另一部分經(jīng)壓濾后將濾渣作為水泥添加劑或耐火磚材料。污泥中鈣鎂含量高，可以將污泥資源化利用，并且在水泥或耐火磚燒制過(guò)程中，將污泥中的有機(jī)物用過(guò)高溫燃燒的方式轉(zhuǎn)化成二氧化碳，避免了環(huán)境污染。
進(jìn)一步地，所述步驟b)中的預(yù)處理包括混凝處理、破乳處理和微電解處理。混凝處理使得廢水中的懸浮物、膠體沉淀；破乳處理使得廢水中的乳化油與水進(jìn)行徹底分離，降低預(yù)處理出水的油含量，防止乳化油對(duì)設(shè)備造成損傷；強(qiáng)化微處理則可以降低廢水中的CODcr和重金屬。
進(jìn)一步地，所述厭氧活性污泥為顆粒狀，這種顆粒狀的厭氧污泥是由相互聚集的多種微生物構(gòu)成的團(tuán)體，具有很大的生物致密性，具有沉降速度快、較高的污泥濃度和抗負(fù)荷性。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：
一種鉆井廢水厭氧處理方法，包括如下步驟：
1)馴化厭氧降解菌
分離菌種：將從污泥和土壤中馴化、分離出來(lái)的鉆井廢水7種厭氧降解菌(即丁酸梭菌、乳酸桿菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷短桿菌、產(chǎn)甲烷八疊球菌)采用凍干粉保種。
配置培養(yǎng)基：先以100～200ml為基準(zhǔn)，按以下的比例配制4份培養(yǎng)基：牛肉膏0.5％；蛋白胨0.5％；維生素10ml；葡萄糖1％；磷酸氫二鉀0.15％；硫酸鎂0.05％；硫酸錳0.025％；丙酸鈉2％；半胱氨酸0.05％；丁酸鈉2％；無(wú)菌水100～200ml。另外，按以下比例配置3份培養(yǎng)基：氯化銨0.1％；氯化鎂0.1％；氯化鈉0.05％；磷酸氫二鉀0.04％；磷酸二氫鉀0.04％；蛋白胨0.2％；酵母浸出粉0.2％；乙酸鈉1％；半胱氨酸0.05％；0.1％刃天青2ml；維生素10ml；無(wú)菌水100～200ml。
培養(yǎng)基滅菌：將所配制的培養(yǎng)基分別倒入7個(gè)不同的250ml錐形瓶中搖勻，直至全部溶解，再置于123℃內(nèi)的高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)滅菌30min，滅菌完成后冷卻至室溫，向培養(yǎng)基中注入二氧化碳?xì)怏w密封后置于厭氧無(wú)菌操作箱中備用。
接種：將凍干粉保種的7種厭氧降解菌分別各取出1支，在厭氧無(wú)菌操作箱中用滅菌后的移液槍分別吸取1ml無(wú)菌水至7支不同的安瓿瓶中，分別用7支不同的移液槍槍頭攪動(dòng)安瓿瓶促使凍干菌完全溶解，隨即吸出安瓿瓶，分別接種至上述7個(gè)不同的所備用的250ml錐形瓶中，再用無(wú)菌不透氣封口膜密封，置于厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，控制溫度35～37℃，培養(yǎng)5～7天。
將所培養(yǎng)的7種200ml的降解菌分別以10％的接種比例接種至已經(jīng)過(guò)滅菌處理后的種子發(fā)酵罐中，控制溫度35～37℃，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH在7左右，培養(yǎng)5～7天。
將種子發(fā)酵罐中培養(yǎng)的7種降解菌，分別以10％的比例接種至已經(jīng)過(guò)滅菌處理后的無(wú)氧生產(chǎn)發(fā)酵罐中，控制溫度35～37℃，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH在7左右，厭氧發(fā)酵培養(yǎng)5～7天，最后形成成品包裝備用。
2)首次投放
以厭氧處理設(shè)備的體積為基準(zhǔn)，向厭氧處理設(shè)備中投放20％的顆粒狀的厭氧活性污泥、20％～30％的生物填料、0.1％～0.5％厭氧降解菌。厭氧降解菌內(nèi)各菌種的體積比(占整個(gè)厭氧降解菌體積的體積比)為：丁酸梭菌:5～10％；乳酸桿菌：5～10％；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：25～30％；產(chǎn)酸菌：20～25％；產(chǎn)甲烷桿菌：5～10％；產(chǎn)甲烷短桿菌：10～15％；產(chǎn)甲烷八疊球菌：10～20％。生物填料選用活性炭或纖維球或塑料球。
鉆井廢水先經(jīng)過(guò)預(yù)處理(混凝處理、破乳處理和微電解處理)后，取其上清液進(jìn)行稀釋，其稀釋的比例以控制該部分的廢水的CODcr值在2000～3000mg/L為準(zhǔn)，并調(diào)節(jié)pH值在6.5～7。將稀釋后的上清液泵入?yún)捬跆幚碓O(shè)備直至生物填料完全淹沒(méi)，使其形成均勻的懸浮狀態(tài)，
3)掛膜處理
向厭氧處理設(shè)備內(nèi)通入氮?dú)饣蚨趸?，控制其厭氧處理設(shè)備內(nèi)部形成微正壓，若厭氧處理設(shè)備有攪拌裝置，那么開(kāi)啟攪拌裝置連續(xù)攪拌運(yùn)行，進(jìn)行降解菌的掛膜處理。每天向厭氧處理設(shè)備中通入稀釋后的上清液，控制內(nèi)部的CODcr值在2000～3000mg/L，直至有大量的甲烷氣體生成。出口采用液封槽進(jìn)行液封，使整個(gè)厭氧處理設(shè)備內(nèi)部形成絕對(duì)厭氧區(qū)域，而產(chǎn)生的甲烷氣體直接排放或通過(guò)燃燒裝置作燃燒處理。
在此過(guò)程中采用間斷通入稀釋后的上清液，若厭氧處理設(shè)備已完全充滿，則將出水通入?yún)捬醭恋沓?，并啟?dòng)污泥泵，將沉淀池內(nèi)的廢水抽至厭氧處理設(shè)備，形成全回流，控制流量為進(jìn)水流量的1.5～2倍，或者在第二次進(jìn)水時(shí)，將厭氧處理設(shè)備的曝氣全部關(guān)閉，靜置沉淀2～3小時(shí)，在氮?dú)饣蛘叨趸?或氫氣)氣體的保護(hù)下將厭氧處理設(shè)備內(nèi)的上清液全部抽出，再通入廢水。
4)補(bǔ)充投放
在厭氧處理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)或間歇的投放厭氧降解菌，若采用間歇投放，則每5～7天投放一次，投放量為已處理的廢水量的0.005％～0.02％；若采用連續(xù)投放，則其投放量為廢水流量的0.005％～0.015％。廢水在厭氧處理設(shè)備內(nèi)停留的時(shí)間為8～12h；
5)沉淀
將厭氧處理裝置內(nèi)的出水進(jìn)入?yún)捬醭恋沓貎?nèi)，厭氧沉淀池底部的厭氧活性污泥一部分回流至厭氧處理設(shè)備，控制回流比為1.5～2之間，另一部分經(jīng)壓濾后將濾渣作為水泥添加劑或耐火磚材料(也可作無(wú)害化處理后填埋)。