细菌“吃”净污染物 污水变清又创效

  [中国石化报2017-02-27]
  历经8年研发及推广应用，江苏油田含油污水微生物处理工艺已在9个站库应用，累计处理量达1000多万立方米。在促进绿色开发的同时，也带来可观的经济效益
  □王庆辉
  一群肉眼看不见的细菌，威力或许超出你的想象。
  江苏油田工程技术人员就培养了一种能“吃”油的细菌，除油率达100%，能够让污水变成清流。
  历经8年研发及推广应用，含油污水微生物处理工艺已在江苏油田9个站库应用，累计处理量达1000多万立方米，相当于一个西湖的水量。在促进水乡油田绿色环保开发的同时，也为复杂断块油藏注水开发带来可观的经济效益。
  该工艺打破了国外技术垄断，经鉴定达到国际先进水平，并于2016年获集团公司技术发明奖，到目前共获6项发明专利和6项实用新型专利。
  寻找能“吃”油的细菌
  原油生产时会产出污水，需经处理达标后才能回注地层。
  随着环保要求越来越高，传统的污水处理工艺迫切需要升级。通常所用的物理、化学方法，可以清除污水中的游离油，但很难彻底清除水中的乳化油。
  为此，江苏油田工程技术研究院2009年成立含油污水生化处理项目研究组。
  当时，生化技术在国内只应用于生活水处理，原油污水因含盐度高、胶质沥青质高，需要生存力更强、威力更大的细菌品种。当时，除油菌种的专利权属于国外，国内如要采用，不仅造价高，而且由于专有技术受制于人，后期维护成本也高。
  “培养除油菌是训练一个菌种从弱到强、从劣到优的过程，我们需要对含油污水的生物群落进行提纯分离，通过生物驯化手段，培养出耐酸、耐温、耐矿化度的专性除油细菌，形成我们自己的专有技术。”研究组技术首席罗江涛说。
  含油污水里有上百个菌种，这些菌群在系统里相互牵制和竞争，形成一个共生环境。在该环境里，除油菌处于极其弱势的地位。技术人员要在这个系统里找到能“吃”油的细菌，然后进行提纯、强化、繁殖，驯化成一种能力超强的除油细菌。
  驯化培养高效菌种
  有上百个菌种，意味着至少要做几百次菌株分离实验。
  按照菌落特征识别、细胞形态分析、革兰氏染色等技术方法，技术人员优选出3个除油菌株，并通过分子生物学测试手段，确定3个优势菌株的基因。
  “这3个菌株就像除油菌的母种，我们对其进行繁殖增生，并利用生物手段进行驯化，让它适应各种复杂环境，形成一种能够对付各种石油物质的专性除油菌。”技术人员郭鹏说。
  实验成果喜人，技术人员把专性除油菌液倒入含油污水中，让菌种在里面生长4~8小时后，黑乎乎的污水就变得如泉水一样清澈。
  然而，这种惊喜并未持续太长时间。在除油菌储存一段时间后，技术人员发现它们越来越“懒”，“干活儿”不如起初卖力了。
  这是怎么回事？经测试分析，原来是受环境影响，除油菌发生了变异。
  “我们要对该类细菌生殖因素进行细化研究，然后筛选特定的生物酶来稳定细菌的繁殖能力，增强细菌对环境的适应性。”罗江涛提出解决思路。
  经过反复试验，技术人员确定了生物强化剂配方。通过定期添加微量强化剂，使除油菌在污水系统中始终保持活性。
  2012年，他们研发的具有完全自主知识产权的高效除油菌被中国微生物菌种保藏中心收藏。
  降低生产和运行成本
  室内试验成功了，如何投入工业生产呢？微生物的运输、保存、维护及成本等一系列难题都需要攻克。
  “为了便于现场生产，我们将菌液由液态变成固态，并进行无损干化、高度浓缩，形成小剂量、高纯度、干粉剂投加方式。”郭鹏说。
  应用特有的干粉菌剂制作技术，每克干粉菌种的活性菌数可达几千亿个。处理1000立方米的污水只需一次性投加20千克干粉菌种，仅相当于半袋面粉，运输和保存都非常方便。
  2012年9月，微生物生化处理工艺首次在方4站试用，使该站水质由B级升到A级。2013年，“生化+膜过滤”技术满足特低渗油藏注水要求，在纪4站应用；2014年，技术人员又开发小型化撬装系统，有效满足零散区块注水需求，在天83站应用。
  从中高渗油藏到特低渗油藏，从主力油区到零散区块，技术人员将微生物生化处理工艺广泛应用于复杂断块油藏，为注水开发带来可观效益。
  由于菌剂处理效率高，污水站建站投资相对于常规处理站减少20%。由于菌种能稳定繁殖，系统运行后，不需再投加菌种，无后期投资成本追加之忧。
  采用生化处理技术后，无需投加助凝剂、絮凝剂、除硫剂等药剂，日常运行费用更低。
  近两年，面对低油价，技术人员又优化菌种供氧系统，将站库用电量降低30%，使水处理站库成为低能耗绿色站库。