RO-MVR资源化处理高含硫气田高盐采出水工程实例

基于高含硫气田高盐采出水深度处理站现场装置,介绍了资源化处理工艺“反渗透膜浓缩”+“机械蒸汽再压缩”(RO+MVR)工程实例设计,评价了RO+MVR工程实例效果。结果显示,出水水中氯离子平均含量18.2 mg/L,平均去除率99.77%;COD和氨氮平均含量分别为18.6 mg/L和0.50 mg/L,平均去除率分别为75.23%和75.49%;总硬度、浊度和石油类去除率分别达到99.91%、71.85%和98.52%;出水水质达到《GB/T 50050-2017工业循环冷却水处理设计规范》要求。RO-MVR既可以高效去除氯离子,还能去除COD和氨氮,能够实现高含硫气田高盐采出水低成本高效资源化处理。

高含硫气田采出水生化处理的微生物构效关系

为了探究高盐、高重铬酸盐法化学需氧量(COD_(cr))、高氨氮采出水生化处理的关键功能菌群及代谢机理,在生产规模缺氧/好氧池-膜生物反应池(anoxic/oxic pond-membrane bioreactor,A/O-MBR),使用Illumina Miseq高通量测序和实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qPCR)方法,检测了细菌、氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)的组成和含量。A/O-MBR出水分析结果显示COD_(cr)平均211 mg/L,去除率72.7%;氨氮分为低/高去除率(LS/HS)两个阶段,去除率分别为5.7%和70.8%。氨氮全部氧化为亚硝酸根;但亚硝酸根没有进一步转化为硝酸根,而是部分通过反硝化转化为氮气。细菌组成揭示关键功能菌群:涉及CODcr去除的主要有林杆菌(Limnobacter)、陶厄氏菌(Thauera)、伯克氏菌(Burkholderia)、水微菌(Aquamicrobium)、藤黄单胞菌(Luteimonas)、砂单胞菌(Arenimonas),涉及反硝化的主要有斯塔普氏菌(Stappia)、生丝微菌(Hyphomicrobium)和噬甲基菌(Methylophaga)。AOB优势菌是亚硝化单胞菌(Nitrosomonas),占比高达96.6%。AOA主要有亚硝化球菌(Nitrososphaera)、亚硝化短小杆菌(Nitrosopumilus)和Nitrosocosmicus,均率属于奇古菌门(Thaumarchaeota)。LS和HS样品细菌含量为2.83×10^(9)~4.01×10^(9)拷贝/g污泥,细菌丰富是高效生化处理的基础;AOB含量分别为7.27×10^(7)~8.47×10^(7)拷贝/g污泥和6.79×10^(8)~17.2×10^(8)拷贝/g污泥,差异显著,是氨氮去除率差异的决定因素;AOA含量为4.06×10^(4)~8.88×10^(4)拷贝/g污泥,均极低,揭示其不是氨氮去除的关键菌群。这些发现可为提高含硫气田高含盐采出水处理效率和稳定性奠定基础。

臭氧催化氧化/BAF深度处理高含硫气田采出水

为了探索高盐采出水深度处理机理,基于生产规模装置,监测关键水质指标,探寻水质变化规律;开展高通量测序和荧光定量PCR分析,探索曝气生物滤池(BAF)中细菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)特征。结果表明,在进水氯离子、COD和氨氮浓度分别为9912、223和44.0 mg/L条件下,当臭氧投加量为200~350 mg/L、BAF曝气量为150~300 m^(3)/h时,臭氧催化氧化和BAF对COD的去除率分别为49.3%和15.8%,对氨氮的去除率分别为38.2%和54.3%;BAF出水COD和氨氮的浓度分别为77.8和3.29 mg/L,满足下游工艺要求。氨氮通过硝化作用全部转化为亚硝态氮或硝态氮,没有反硝化代谢。系统中的细菌主要为红杆菌、鞘脂菌、固氮弓菌、红环菌和Planktosalinus;AOB的绝对优势菌是亚硝化单胞菌;AOA的优势菌是Nitrososphaera和Nitrosocosmicus,均隶属于奇古菌门。细菌、AOB和AOA的含量分别为(0.63~1.33)×10^(9)、(2.00~4.21)×10^(8)和(4.14~9.84)×10^(4)拷贝数/g填料;细菌和AOB含量丰富,AOA含量较低,说明细菌和AOB在有机物和氨氮降解过程中发挥主力作用。