一种天然黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群深度处理高盐油田采出水方法

本发明属于工业废水多级处理，涉及高盐度油田采出水中总石油烃、cod、氨氮的同步高效处理，尤其涉及一种天然黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群深度处理油田采出水方法。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、随着能源需求的增加，石油作为该行业的血液，正从世界各地的陆地和海洋中抽取。注水作为全球主流技术平均每天有8000万桶石油被抽离地面的同时不可避免地产生高达2.5亿桶油田生产废水。对于石油和天然气平台、炼油厂以及化学加工和制造厂释放的含油废水进行具有成本效益和更为快速的处理其需求在不断增长；与此同时，在石油和石油产品的勘探、生产、精炼、运输和储存过程中，泄漏和意外泄漏经常发生。碳氢化合物释放到环境中，无论是意外还是由于人类活动，都是水和土壤污染的主要原因，尤其是海上原油泄漏，往往会造成对经济、环境、生态不可挽回的损失。然而由于高盐度的油田采出废水或石油污染海水对于生化系统具有巨大冲击，加压气浮和海绵吸油成为石油烃回收的主要手段，其巨大的能源消耗限制了其大规模应用。此外，高浓度的悬浮油和乳化油被去除后，低浓度的溶解油往往伴随着高盐度、高cod、高氨氮成为含油废水，此类废水可生化性差，直接进入生物系统会造成污泥膨胀、h2s臭气、生物量骤减等问题。

3、目前，采用生物/化学/物理单一工艺处理废水有明显的劣势，尤其对于高盐度的油田采出水或石油污染海水尚未找到高效的同步处理方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明针对油田采出水可生化性差，单一的物理或化学处理办法能耗大、费用高等特点开发了一种黄铁矿预氧化过一硫酸盐耦合异养同化菌群深度处理高盐度油田采出水方法。本发明拟构建预氧化-异养同化废水处理系统，优化预氧化的反应条件，完成菌群培育和驯化以实现对高盐含油废水中总石油烃、cod、氨氮的同步高效处理。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种天然黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群深度处理高盐油田采出水方法，包括：

4、取海底的微生物底泥，筛选出高氨氮去除率的sbr的接种污泥；

5、将所述sbr的接种污泥采用油田采出水模拟液进行驯化，得到异养同化菌群污泥；

6、将废水先与黄铁矿和过一硫酸盐混合，进行预氧化，再进行异养同化菌群深度处理，即得；

7、其中，黄铁矿的用量为0.03％～0.05％，过一硫酸盐的初始浓度为1.5～2mm。

8、生物处理的成功取决于建立和维持有利于在受污染环境中提高石油生物降解率的条件的能力。提高含油废水可生化性，并选用抗逆性极强的菌群将是处理此问题的关键。预氧化可以将难降解有机物分解为小分子物质，选用适当的氧化剂对含油废水中的总石油烃等难降解有机物进行初步处理是一个重要过程。过一硫酸盐因其独特的分子不对称性，相比于过硫酸盐更易断键产生硫酸根自由基而硫酸根自由基是氧化还原电位更高的活性氧物种，能矿化绝大多数有机物而被广泛应用高级氧化工艺。选用适当且廉价的催化剂以加速矿化过程和降低费效比成为预氧化阶段的难点。黄铁矿是自然界中发现的丰富的硫化物矿物，其在过硫酸盐氧化过程中产生的fe2+，s0等物种在高级氧化反应中具有活性，其100-300美元/吨的低廉的价格扩大了黄铁矿的应用场景。

9、黄铁矿-过一硫酸盐系统作为废水处理的预氧化阶段，不仅可以减轻有毒难降解化合物对后续微生物群落的危害，还可以提高废水的生物降解性，进行微生物利用。选用抗逆性强的微生物菌群对预氧化以后的出水进行进一步处理，实现对总石油烃、cod、氨氮的同步高效处理。由于真实的含油废水中含盐量(氯离子、硫酸根离子)极高，约为15000mg/l～22000mg/l，同时要求菌群有极强的耐盐性和抵抗过一硫酸盐氧化后的负面影响的能力。

10、因此，本发明开发了一种黄铁矿预氧化过一硫酸盐耦合异养同化菌群深度处理高盐度油田采出水方法，预氧化过程以提高废水可生化性对氧化剂、催化剂剂量的选取和异养同化菌群的驯化培育是重点。

11、在一些实施例中，所述废水盐度在1.5％～5.5％，以氯化钠计。

12、在一些实施例中，异养同化菌群污泥浓度为1.5～3.5g/l或2.0～2.5g/l。

13、在一些实施例中，所述驯化时间为30～60天。

14、在一些实施例中，预氧化阶段水力停留时间为2～8h或5～6h。

15、在一些实施例中，异养同化菌群深度处理阶段水力停留时间为12～24h或16～18h。

16、在一些实施例中，sbr的接种污泥的培养可以采用常规的培养方法在氨同化生物反应器、亚克力活性污泥污反应器等反应器中进行，本技术对于具体的培养条件并不作特殊的限定，只要筛选出在一定含盐量下具有较高氨氮去除率的污泥即可。

17、更具体的，包括如下步骤：

18、将黄铁矿充分研磨，过100目筛，备用；

19、取用黄海a48站(东经35°59′，北纬80°3′)的原位沉积物中细密微生物底泥培育耐盐异养同化菌群，在生物阶段，在一定盐度下，从120l中试级氨同化生物反应器中获得sbr的接种污泥，该污泥保持了90％以上的氨氮去除率的长期运行。

20、将接种污泥分别接种到试验组和对照组的sbr反应器中，按照真实油田采出废水配置模拟真实油田采出废水，加入乙酸钠、原油、氯化铵、氯化钙、硫酸镁、氯化钠，驯化一段时间。

21、废水通过进水泵首先经过进水口进入预氧化阶段，后经抽水泵进入异养同化菌群深度处理阶段，此阶段同步脱除总石油烃、氨氮去除率均在90％以上，cod去除率在80％以上。

22、本发明的第二个方面，提供了一种天然黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群深度处理高盐油田采出水系统，包括：第一柱形反应器、第二柱形反应器；所述第一柱形反应器的出水口与第二柱形反应器的进水口相连，所述第一柱形反应器内装填有黄铁矿和过一硫酸盐，所述第二柱形反应器内装填有上述方法制备的异养同化菌群污泥。

23、在一些实施例中，所述第一柱形反应器还设置有进水口、自动搅拌器、抽水泵。

24、在一些实施例中，所述第二柱形反应器还设置有进水口、柱形反应器、曝气头、曝气泵、抽水泵。

25、在一些实施例中，反应器进水原油浓度为40～100mg/l，cod浓度为1400～2000mg/l，氨氮浓度为40～100mg/l。

26、本发明的第三个方面，提供了上述的系统在油田采出废水处理中的应用。

27、本发明的有益效果

28、(1)本发明提供了一种黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群深度处理高盐度油田采出水领域的应用，利用廉价天然矿石实现了低费高效预氧化石油烃类物质，优选出了最佳的黄铁矿和过一硫酸盐比例，降低了对微生物系统的毒害作用，实现了对高盐度、高cod、高氨氮的油田采出废水的同步处理。

29、0.05％黄铁矿缓释fe2+活化2mm过一硫酸盐产生so4·-和·oh，构建黄铁矿活化过一硫酸盐预氧化耦合异养同化菌群sbr反应器的试验组对总石油烃和氨氮的平均去除率分别为96.85％和98.27％，而单独sbr反应器的对照组分别为46.49％和77.13％。

30、(2)本发明处理方法简单、实用性强，易于推广。