油田含聚污水处理技术研究进展
目前，我国聚合物驱油技术广泛采用聚丙烯酰胺(PAM)，其产生的含有PAM 的污水粘度大、水中油滴及固体悬浮物在PAM 及其水解产物的作用下乳化稳定性强，处理起来非常困难。随着使用聚合物驱的三次采油新技术的推广，三采污水量逐年增加，而外排污水中的PAM 由于不能被完全降解而形成在环境中的累积效应，进而造成环境污染。因此，寻找一种高效、无二次污染的PAM 降解方法是环境保护者研究的重要课题。
1 油田含聚污水的处理现状
采油污水经处理后大部分作为回注水注入地层用于二次采油，部分排放或者作为蒸汽采油的锅炉用水，不同用途的水处理要求不同，采用的方法也有区别。国内大多数油田对于采油污水只做了一些简单的处理，这种处理后的污水往往很难达到国家排放标准。目前，国内关于采油污水处理方面的研究工作开展较少 。
2 聚丙烯酰胺的降解技术
PAM 降解技术包括机械降解、热降解、化学降解 和生物降解等。
2．1 机械降解
机械降解是采油含聚污水经自然沉降、二次沉降 和过滤，除去油滴及悬浮物。单纯的物理方法不适 宜处理含聚污水，对于环境的危害仍然存在，传统的机 械降解方法主要包括气浮法、膜分离法和过滤法。
2．2 热降解
热降解是PAM 在热作用下化学键发生断裂。目 前，对PAM 热降解的研究主要采用热重分析和微分 扫描量热法，根据不同升温速率下PAM 的失重曲线 判断PAM 的降解机理。
2．3 化学降解
化学降解主要有氧化降解、光降解和光催化降解。 (1)氧化降解是利用强氧化剂、光能或其它能量催 化，最终将PAM 氧化降解为无机物。目前研究较多 的氧化剂有Fenton试剂r2]、高铁酸钾 等。氧化法是 一种潜在的、非常有发展前途的、对环境友好的含聚污 水处理技术。
(2)光降解是利用自然光和紫外光照射使PAM 降解。紫外光照射下，PAM 会发生自由基链断裂。 在脉冲激光下也会引发PAM 降解。
(3)光催化降解是在光催化过程中产生强氧化性 基团，通过自由基可将很多难生物降解的物质完全矿 化。光催化降粘性能非常显著，光照5～10 rain，含 PAM 的油田污水的粘度下降至蒸馏水的粘度。
2．4 生物降解
生物处理法作为对环境污染物高效的处理手段， 由于其技术成熟、无二次污染、运行费用低廉，已经在 多种难降解污染物的无害化处理领域发挥着核心作用。生物处理法是去除废水中有机污染物经济效益和 环境效益最好、应用最广泛的废水处理方法。
生物方法处理含聚污水主要是利用微生物通过其 特定酶的作用，以PAM 为营养源，在其生长和代谢过 程中将PAM 转化为小分子有机物和无机物。PAM 的降解产物可作为细菌生命活动的营养物质，反过来 营养物质又会促进PAM 的降解。生物降解PAM 主 要受酸碱度、温度、盐分、氧、养料等因素的影响。 生物法处理油田采出水大致可分为好氧生物处理 和厌氧生物处理。
(1)好氧生物处理方法主要有活性污泥法和生物 膜法。在采油污水处理中应用最多的工艺为间歇式活 性污泥法，生物膜法主要有生物滤池、生物流化床和生 物接触氧化等。
(2)厌氧处理可以使高分子有机物质降解为低分 子的酸和醇类，并去除一部分的S卜，提高好氧可生化 性。
2．5 其它技术
近几年来，研究者在PAM 降解方面运用了一些 先进的新技术，如超声波技术、激光脉冲技术、超声光 催化技术等。
3 生物降解聚丙烯酰胺的研究现状及发展前景
目前，国内外对PAM 的生物降解研究基本停留 在初级阶段。国外研究一般集中在PAM 对土壤中微 生物群落和土壤生态环境的影响以及作为絮凝剂沉淀 后的废渣对存放环境的影响。
1999年，黄峰等研究了硫酸盐还原菌对PAM 的降解。韩昌福等采用葡萄糖、酒石酸铵、苯甲醇、 MgSO4、KH2PO4、VB 、微量元素液为培养基，以黄孢 原毛平革菌为菌种，在35℃ 经21 d培养出黄孢原毛平 革菌，该菌对PAM 具有特殊的酶催化降解能力。张 英筠等lg 培养的优势菌种在降解PAM 的同时，可迅 速降解掉脱落的丙烯酰胺单体，使降解过程不会对环 境造成二次污染。在美国组织的可持续环境中的生物 技术大会上，提出了基因工程微生物、优选微生物菌株 和生物传感技术中可利用菌株等三大最新发展技术领 域。构建含有功能基因并且具有较强竞争力的基因工 程菌(GEM)是现代环境生物技术的主要目标之一。
寻找高效降解PAM 的微生物是研究者下一步的工作 目标。随着石油工业的不断发展，对采油污水的处理 和回用的要求将会13益提高。在原有的初级处理基础 上，结合油田实际情况增加深度处理单元可以进一步 净化污水，满足油田的发展需要。基于微生物自身的 刘江红等：油田含聚污水处理技术研究进展／2011年囊1期 特点，以及目前飞速发展的分子生物学技术和基因工 程技术，微生物法必将成为解决PAM 及其降解物引 起的环境污染问题的重要手段。
4 微生物固定化技术
针对传统生物处理技术的不足和缺点，近几年，人 们采用微生物固定化技术。微生物固定化技术是利用 化学或物理手段将游离的细胞定位于限定的空间区 域，并使之不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的 方法[7j。微生物固定化技术与其它环境治理技术相 比，具有以下特点：(1)微生物固定化可以保持反应器 内微生物的高浓度和高活性，有助于提高污染物的处 理负荷和去除效率；(2)污泥产量低，减轻了后续污泥 处置的负担；(3)微生物固定化利于沉淀过程的泥水分 离；(4)微生物固定化对有毒物质的承受能力强，稳定 性好。在废水生物治理领域中具有独特的优势和巨大 的潜力。
4．1 微生物固定化的方法
微生物固定化方法分为吸附法、包埋法、包络法、 共价结合法和交联法。
(1)吸附法
吸附法分为物理吸附和离子吸附。物理吸附所使 用的吸附剂有硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、焦炭、硅 藻土等。离子交换剂有DEAE一纤维素、CM-纤维素 等。
(2)包埋法
包埋法是将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝 胶或膜中，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生 物却不会漏出。常用的包埋法固定微生物的载体材料 有天然高分子多糖，如海藻酸钙凝胶和卡拉胶及聚乙 烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺等有机合成高分子材料。
(3)包络法
包络法可增大微生物的聚集密度并提高生物粒子 承受水力负荷的能力。
(4)共价结合法
共价结合法固定化微生物稳定性好，不易脱落但 限制了微生物的活性，同时反应激烈，操作与控制复杂 苛刻。
(5)交联法
交联法是微生物通过与具有两个或两个以上官能 基团的试剂发生反应，使微生物菌体相互连接成网状 结构而达到固定化微生物的目的。交联剂比较昂贵， 限制了该方法的应用。
4．2 微生物固定化的发展现状
目前，微生物固定化技术及其应用研究已经涉及 到食品与发酵工业、化学合成工业、医疗诊断、环境净 化、能源开发等各个领域。
杨基先等探索了采用微生物固定化技术除油的可 能性；李伟光等利用活性炭为载体固定微生物处理含 油废水，结果表明，生物活性炭对污染物的去除率明显 高于颗粒活性炭，除油率和COD去除率分别提高 28．8%和10．4％ ；与传统工艺中的二级气浮池相比， 水中油类、COD、挥发酚、悬浮物等主要污染物质的平 均去除效率分别提高46％ 、39%、62% 、25% 。朱文芳 等利用固定化除油菌处理含油废水，结果表明，固定化 微生物反应器比相同条件下未经固定化反应器的除油 效率提高约2O%。由此可见，微生物固定化技术在处 理油田含聚污水领域有着良好的前景。
5 结语
降解PAM 的方法包括机械降解、热降解、化学降 解和生物降解。微生物降解PAM 因高效、对环境无 二次污染，必将成为解决PAM 及其降解物引起的环 境污染问题的重要手段。目前，超声波技术等一些降 解PAM 的新技术已经得到应用。微生物经固定化 后，对有毒物质的承受和降解能力明显提高，在众多的 固定化方法中，包埋法有较好的综合性能，应用也最广 泛。微生物固定化技术在处理油田含聚污水领域有着 良好的前景。
参考文献：略
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