目前，我國聚合物驅(qū)油技術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，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，進而造成環(huán)境污染。因此，尋找一種高效、無二次污染的PAM降解方法是環(huán)境保護者研究的重要課題。
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到國家排放標準。目前，國內(nèi)關于采油污水處理方面的研究工作開展較少。
2聚丙烯酰胺的降解技術
PAM降解技術包括機械降解、熱降解、化學降解和生物降解等。
2．1機械降解
機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，對于環(huán)境的危害仍然存在，傳統(tǒng)的機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在熱作用下化學鍵發(fā)生斷裂。目前，對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的降解機理。
2．3化學降解
化學降解主要有氧化降解、光降解和光催化降解。(1)氧化降解是利用強氧化劑、光能或其它能量催化，較終將PAM氧化降解為無機物。目前研究較多的氧化劑有Fenton試劑r2]、高鐵酸鉀等。氧化法是一種潛在的、非常有發(fā)展前途的、對環(huán)境友好的含聚污水處理技術。
(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會發(fā)生自由基鏈斷裂。在脈沖激光下也會引發(fā)PAM降解。
(3)光催化降解是在光催化過程中產(chǎn)生強氧化性基團，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
生物處理法作為對環(huán)境污染物高效的處理手段，由于其技術成熟、無二次污染、運行費用低廉，已經(jīng)在多種難降解污染物的無害化處理領域發(fā)揮著核心作用。生物處理法是去除廢水中有機污染物經(jīng)濟效益和環(huán)境效益較好、應用較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轉化為小分子有機物和無機物。PAM的降解產(chǎn)物可作為細菌生命活動的營養(yǎng)物質(zhì)，反過來營養(yǎng)物質(zhì)又會促進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。
(1)好氧生物處理方法主要有活性污泥法和生物膜法。在采油污水處理中應用較多的工藝為間歇式活性污泥法，生物膜法主要有生物濾池、生物流化床和生物接觸氧化等。
(2)厭氧處理可以使高分子有機物質(zhì)降解為低分子的酸和醇類，并去除一部分的S卜，提高好氧可生化性。
2．5其它技術
近幾年來，研究者在PAM降解方面運用了一些先進的新技術，如超聲波技術、激光脈沖技術、超聲光催化技術等。
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PAM的生物降解研究基本停留在初級階段。國外研究一般集中在PAM對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存放環(huán)境的影響。
1999年，黃峰等研究了硫酸鹽還原菌對PAM的降解。韓昌福等采用葡萄糖、酒石酸銨、苯甲醇、MgSO4、KH2PO4、VB、微量元素液為培養(yǎng)基，以黃孢原毛平革菌為菌種，在35℃經(jīng)21d培養(yǎng)出黃孢原毛平革菌，該菌對PAM具有特殊的酶催化降解能力。張英筠等lg培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種在降解PAM的同時，可迅速降解掉脫落的丙烯酰胺單體，使降解過程不會對環(huán)境造成二次污染。在美國組織的可持續(xù)環(huán)境中的生物技術大會上，提出了基因工程微生物、優(yōu)選微生物菌株和生物傳感技術中可利用菌株等三大較新發(fā)展技術領域。構建含有功能基因并且具有較強競爭力的基因工程菌(GEM)是現(xiàn)代環(huán)境生物技術的主要目標之一。
尋找高效降解PAM的微生物是研究者下一步的工作目標。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，對采油污水的處理和回用的要求將會13益提高。在原有的初級處理基礎上，結合油田實際情況增加深度處理單元可以進一步凈化污水，滿足油田的發(fā)展需要�；谖⑸镒陨淼膭⒔t等：油田含聚污水處理技術研究進展／2011年囊1期特點，以及目前飛速發(fā)展的分子生物學技術和基因工程技術，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微生物固定化技術
針對傳統(tǒng)生物處理技術的不足和缺點，近幾年，人們采用微生物固定化技術。微生物固定化技術是利用化學或物理手段將游離的細胞定位于限定的空間區(qū)域，并使之不懸浮于水仍保持生物活性、可反復利用的方法[7j。微生物固定化技術與其它環(huán)境治理技術相比，具有以下特點：(1)微生物固定化可以保持反應器內(nèi)微生物的高濃度和高活性，有助于提高污染物的處理負荷和去除效率；(2)污泥產(chǎn)量低，減輕了后續(xù)污泥處置的負擔；(3)微生物固定化利于沉淀過程的泥水分離；(4)微生物固定化對有毒物質(zhì)的承受能力強，穩(wěn)定性好。在廢水生物治理領域中具有獨特的優(yōu)勢和巨大的潛力。
4．1微生物固定化的方法
微生物固定化方法分為吸附法、包埋法、包絡法、共價結合法和交聯(lián)法。
(1)吸附法
吸附法分為物理吸附和離子吸附。
物理吸附所使用的吸附劑有硅膠、活性炭、多孔玻璃、碎石、焦炭、硅藻土等。離子交換劑有DEAE一纖維素、CM-纖維素等。
(2)包埋法
包埋法是將微生物菌體包埋在半透性的聚合物凝膠或膜中，小分子的底物和產(chǎn)物可以自由出入，而微生物卻不會漏出。常用的包埋法固定微生物的載體材料有天然高分子多糖，如海藻酸鈣凝膠和卡拉膠及聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺等有機合成高分子材料。
(3)包絡法
包絡法可增大微生物的聚集密度并提高生物粒子承受水力負荷的能力。
(4)共價結合法
共價結合法固定化微生物穩(wěn)定性好，不易脫落但限制了微生物的活性，同時反應激烈，操作與控制復雜苛刻。
(5)交聯(lián)法
交聯(lián)法是微生物通過與具有兩個或兩個以上官能基團的試劑發(fā)生反應，使微生物菌體相互連接成網(wǎng)狀結構而達到固定化微生物的目的。交聯(lián)劑比較昂貴，限制了該方法的應用。
4．2微生物固定化的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，微生物固定化技術及其應用研究已經(jīng)涉及到食品與發(fā)酵工業(yè)、化學合成工業(yè)、醫(yī)療診斷、環(huán)境凈化、能源開發(fā)等各個領域。
楊基先等探索了采用微生物固定化技術除油的可能性；李偉光等利用活性炭為載體固定微生物處理含油廢水，結果表明，生物活性炭對污染物的去除率明顯高于顆�；钚蕴�，除油率和COD去除率分別提高28．8%和10．4％；與傳統(tǒng)工藝中的二級氣浮池相比，水中油類、COD、揮發(fā)酚、懸浮物等主要污染物質(zhì)的平均去除效率分別提高46％、39%、62%、25%。朱文芳等利用固定化除油菌處理含油廢水，結果表明，固定化微生物反應器比相同條件下未經(jīng)固定化反應器的除油效率提高約2O%。由此可見，微生物固定化技術在處理油田含聚污水領域有著良好的前景。
5結語
降解PAM的方法包括機械降解、熱降解、化學降解和生物降解。微生物降解PAM因高效、對環(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，超聲波技術等一些降解PAM的新技術已經(jīng)得到應用。微生物經(jīng)固定化后，對有毒物質(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，應用也較廣泛。微生物固定化技術在處理油田含聚污水領域有著良好的前景。