油田含聚污水處理之聚丙烯酰胺的降解技術(shù)

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聚合物驅(qū)油技術(shù)廣泛采用聚丙烯酰胺PAM，其產(chǎn)生的含有PAM的污水粘度大、水中油滴及固體懸浮物在PAM及其水解產(chǎn)物的作用下乳化穩(wěn)定性強(qiáng)，處理起來非常困難。隨著使用聚合物驅(qū)的三次采油新技術(shù)的推廣，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環(huán)境中的累積效應(yīng)，進(jìn)而造成環(huán)境污染。因此，尋找一種高效、無二次污染的聚丙烯酰胺PAM降解方法是環(huán)境保護(hù)者研究的重要課題。
1、油田含聚污水的處理現(xiàn)狀
　　采油污水經(jīng)處理后大部分作為回注水注入地層用于二次采油，部分排放或者作為蒸汽采油的鍋爐用水，不同用途的水處理要求不同，采用的方法也有區(qū)別。國內(nèi)大多數(shù)油田對(duì)于采油污水只做了一些簡單的處理，這種處理后的污水往往很難達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、聚丙烯酰胺的降解技術(shù)
　　PAM降解技術(shù)包括機(jī)械降解、熱降解、化學(xué)降解和生物降解等。
　2.1機(jī)械降解
　　機(jī)械降解是采油含聚污水經(jīng)自然沉降、二次沉降和過濾，除去油滴及懸浮物。單純的物理方法不適宜處理含聚污水，對(duì)于環(huán)境的危害仍然存在，傳統(tǒng)的機(jī)械降解方法主要包括氣浮法、膜分離法和過濾法。
　2.2熱降解
　　熱降解是PAM在熱作用下化學(xué)鍵發(fā)生斷裂。目前，對(duì)PAM熱降解的研究主要采用熱重分析和微分掃描量熱法，根據(jù)不同升溫速率下PAM的失重曲線判斷PAM的降解機(jī)理。
　2.3化學(xué)降解

　　化學(xué)降解主要有氧化降解、光降解和光催化降解。

　　(1)氧化降解是利用強(qiáng)氧化劑、光能或其它能量催化，最終將PAM氧化降解為無機(jī)物。氧化法是一種潛在的、非常有發(fā)展前途的、對(duì)環(huán)境友好的含聚污水處理技術(shù)。
　　(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會(huì)發(fā)生自由基鏈斷裂。在脈沖激光下也會(huì)引發(fā)PAM降解。
　　(3)光催化降解是在光催化過程中產(chǎn)生強(qiáng)氧化性基團(tuán)，通過自由基可將很多難生物降解的物質(zhì)完全礦化。光催化降粘性能非常顯著，光照5～10rain，含PAM的油田污水的粘度下降至蒸餾水的粘度。
　2.4生物降解
　　生物處理法作為對(duì)環(huán)境污染物高效的處理手段，由于其技術(shù)成熟、無二次污染、運(yùn)行費(fèi)用低廉，已經(jīng)在多種難降解污染物的無害化處理領(lǐng)域發(fā)揮著核心作用。生物處理法是去除廢水中有機(jī)污染物經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益最好、應(yīng)用最廣泛的廢水處理方法。
　　生物方法處理含聚污水主要是利用微生物通過其特定酶的作用，以PAM為營養(yǎng)源，在其生長和代謝過程中將PAM轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物和無機(jī)物。PAM的降解產(chǎn)物可作為細(xì)菌生命活動(dòng)的營養(yǎng)物質(zhì)，反過來營養(yǎng)物質(zhì)又會(huì)促進(jìn)PAM的降解。生物降解PAM主要受酸堿度、溫度、鹽分、氧、養(yǎng)料等因素的影響。生物法處理油田采出水大致可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。
　2.5其它技術(shù)。近年來，研究者在PAM降解方面運(yùn)用了一些先進(jìn)的新技術(shù)，如超聲波技術(shù)、激光脈沖技術(shù)、超聲光催化技術(shù)等。
3、生物降解聚丙烯酰胺的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景
　　目前，國內(nèi)外對(duì)PAM的生物降解研究基本停留在初級(jí)階段。國外研究一般集中在PAM對(duì)土壤中微生物群落和土壤生態(tài)環(huán)境的影響以及作為絮凝劑沉淀后的廢渣對(duì)存放環(huán)境的影響。
　　尋找高效降解PAM的微生物是研究者下一步的工作目標(biāo)。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)采油污水的處理和回用的要求將會(huì)13益提高。在原有的初級(jí)處理基礎(chǔ)上，結(jié)合油田實(shí)際情況增加深度處理單元可以進(jìn)一步凈化污水，滿足油田的發(fā)展需要。基于微生物自身的劉江紅等：油田含聚污水處理技術(shù)研究進(jìn)展／2011年囊1期特點(diǎn)，以及目前飛速發(fā)展的分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程技術(shù)，微生物法必將成為解決PAM及其降解物引起的環(huán)境污染問題的重要手段。
4、結(jié)語

　　降解PAM的方法包括機(jī)械降解、熱降解、化學(xué)降解和生物降解。微生物降解PAM因高效、對(duì)環(huán)境無二次污染，必將成為解決PAM及其降解物引起的環(huán)境污染問題的重要手段。目前，超聲波技術(shù)等一些降解PAM的新技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用。微生物經(jīng)固定化后，對(duì)有毒物質(zhì)的承受和降解能力明顯提高，在眾多的固定化方法中，包埋法有較好的綜合性能，應(yīng)用也最廣泛。微生物固定化技術(shù)在處理油田含聚污水領(lǐng)域有著良好的前景。

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