CN102173503B

CN102173503B - 油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺

Info

Publication number: CN102173503B
Application number: CN201110061977A
Authority: CN
Inventors: 罗江涛; 徐卫华; 薛芸; 杨海滨; 杨帆; 王彪; 庄建全
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: CN102173503A

Abstract

油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺，涉及油田的含油污水处理技术领域。本发明将地表清水先进行预挂膜，然后再通入油田含油污水进行挂膜，并选用芽孢杆菌为除油菌剂，通过由菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐组成的生物强化剂，增强微生物对盐度及其它生物抑制剂的耐受度，可有效提高微生物的活性。在生化系统启动过程中，合理控制盐度增加速度，保证在盐度增加的同时，高盐度含油污水中微生物的活性高、生物量大，增强微生物在填料上的附着能力，达到油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动的目的。

Description

油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺

技术领域

本发明涉及油田的含油污水处理技术领域。

背景技术

油田采出水主要含有石油类、固体悬浮物、胶体物以及化学药剂等多种成分，目前处理方法主要有物理化学法（含电化学法）、生物法。

物理化学法主要由水质净化系统（除油、除固体颗粒）和水质稳定（杀菌除硫防腐防垢等）系统及排污、污泥处理等配套系统组成，是目前国内外应用最普遍的水处理工艺。但从目前应用情况看，利用物理化学法处理油田含油污水还存在以下问题：一是含油污水中乳化油和溶解油含量较高，传统物化工艺难以高效去除；二是物化法处理后出水水质稳定性差，水质沿程二次污染严重；三是物化法处理后污泥量较大、污泥含油量高，污泥无害化处理难度大，处理成本高。含油污泥无害化处理尚无成熟技术，增添了环境风险。

生化法是利用微生物的生物化学作用使油和有机物降解为水和CO₂达到水质净化的目的，与物理化学法、电化学方法相比，具有以下优势：①微生物能有效降解污水中的游离油、乳化油及其它有机物，能有效减轻污油对滤料的污染，提高过滤效率和过滤装置使用寿命；②石油类及其它有机物得到有效降解，不仅能降低系统污泥含油量，同时也能减轻污泥处理难度，可有效解决含油污泥无害化处理这一难题；③好氧生化法不需要投加药剂能有效去除硫化物及SRB，同时因强还原性水体带来的腐蚀问题也能得到有效解决；④生化法对还原性物质、原油及其它有机物质的大量消耗，减少了污水中其他微生物耐以生存的有机类营养物质，能有效控制TGB、FB等菌类的生长，使系统沿程水质稳定性得到提高，减轻二次、及沿程污染。综上所述，生化处理方法能有效降解油田含油污水中石油类及其它有机物、能对SRB、硫化物进行有效控制，同时减少了污泥的产生量，减轻了系统二次污染，提高了过滤系统过滤效率，使出水水质更加稳定。因此油田含油污水生化处理技术近几年在油田得到逐步推广应用。

实际应用表明，含油污水生化处理系统只有在系统成功启动后，含油污水生化处理系统才能对含油污水进行平稳高效的处理，因此生化处理系统启动工艺是决定油田含油污水生化处理系统成功运行的关键因素。污水生化处理系统启动工艺是通过人工措施使水体中微生物逐步适应某种污水性质的特定条件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的稳定的联合微生物群落，并让联合微生物群落固定附着生长在填料表面上对废水中的有机物进行降解，达到处理废水的目的。目前，污水生化处理系统的挂膜方法主要有“闷曝法”、“循环挂膜法”、“快速排泥挂膜法”、“自然挂膜法”等四种方法，在处理油田含油污水时，以上挂膜工艺均存在以下问题：

1、油田含油污水盐度一般在10000～60000mg/L，最高可达200000mg/L，在高盐度环境下，微生物代谢酶活性受阻，微生物生长速率缓慢或不繁殖生长，会造成油田含油污生化处理系统挂膜启动周期长、除油效果差或系统挂膜启动失败等后果。

2、生物膜被原油污染，生物膜吸附微生物能力差。

发明内容

本发明目的在于提出一种能快速挂膜、适合含油污水盐度高的油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺。

本发明包括预挂膜阶段和含油污水挂膜启动阶段；所述预挂膜阶段是在地表清水中，以芽孢杆菌为生化菌种，在由菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐组成的生物强化剂作用下处理5天；所述芽孢杆菌为短芽孢杆菌（B.brevis）、纳豆芽孢杆菌（B.natto）、巨大芽孢杆菌（B.megaterium）、地衣芽孢杆菌（B.lincheniformis），或蜡样芽孢杆菌（B.cereus）中的任意一种；所述含油污水挂膜启动阶段是在加入油田含油污水条件下处理10至15天。

本发明将地表清水先进行预挂膜，然后再通入油田含油污水进行挂膜，并选用短芽孢杆菌（B.brevis）、纳豆芽孢杆菌（B.natto）、巨大芽孢杆菌（B.megaterium）、地衣芽孢杆菌（B.lincheniformis），或蜡样芽孢杆菌（B.cereus）中的任意一种芽孢杆菌(bacillus)为除油菌剂，通过由菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐组成的生物强化剂，增强微生物对盐度及其它生物抑制剂的耐受度，可有效提高微生物的活性。在生化系统启动过程中，合理控制盐度增加速度，保证在盐度增加的同时，高盐度含油污水中微生物的活性高、生物量大，增强微生物在填料上的附着能力，达到油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动的目的。

常规挂膜工艺需要45～60天，采用本发明挂膜工艺，只需15～20天，系统就能快速挂膜成功，达到设计处理要求。本发明能快速激活微生物、生物活性高，生物膜填料耐油性能好，生物膜填料吸附菌胶团能力强，生物膜耐冲击能力强，除油、除硫效果好。在进口含油≤100 mg/L，硫化物含量≤50 mg/L，生化系统出口含油≤2 mg/L，除油效率达98%以上，硫化物含量0mg/L，除硫效率达100%，出口水质稳定，水处理系统不形成沿程二次污染。

本发明所述预挂膜阶段包括以下步骤：

1）将地表清水加入生化池中，曝气半天；

2）在上述生化池中加入占生化池内清水质量0.1%的芽孢杆菌，在上述生化池内投加葡萄糖，使生化池内水体COD为800±20 mg/L，同时向生化池内添加菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐；所述生化池内每升清水投入的所述菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐分别为100mg、10mg、2000 mg和5000 mg；本发明中的芽孢杆菌可以为短芽孢杆菌（B.brevis）、纳豆芽孢杆菌（B.natto）、巨大芽孢杆菌（B.megaterium）、地衣芽孢杆菌（B.lincheniformis），或蜡样芽孢杆菌（B.cereus）中的任意一种；

3）将所述生化池曝气增氧处理，使生化池内清水中溶解氧保持在1～3mg/L；

4）将上述生化池闷曝2天后，以24小时为一个周期，运行3个周期；

各所述周期按照以下步骤操作：静沉2小时，将1/4体积量的上清液换成地表清水；然后在生化池内加入葡萄糖，使生化池内水体COD为800±20 mg/L，同时向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1；最后将生化池曝气增氧处理，使生化池内清水中溶解氧保持在1～3mg/L。

本发明所述含油污水挂膜启动阶段包括以下步骤：

1）从第六天开始，持续运行3天；

每天停止曝气，并静沉2小时，将1/3体积量的上清液换成含油≤20mg/L、硫化物≤10mg/L的含油污水；然后再加入葡萄糖、无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内污水COD为500±20mg/L、C:N:P=100:5:1；并补充50 mg/L与所述预挂膜阶段的2）步骤相同的芽孢杆菌(bacillus)；最后将生化池曝气增氧处理，使生化池内污水中溶解氧保持在1～4mg/L；

2）第九天，以生化处理含油污水进水速度10%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

3）第十天，以生化处理含油污水进水速度20%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

4）第十一天，以生化处理含油污水进水速度30%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

5）第十二天，以生化处理含油污水进水速度45%的进水速度连续向生化池通入含油≤30mg/L、硫化物≤30mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

6）第十三天，以生化处理含油污水进水速度60%的进水速度连续向生化池通入含油≤30mg/L、硫化物≤40mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

7）第十四天，以生化处理含油污水进水速度80%的进水速度连续向生化池通入含油≤40mg/L、硫化物≤50mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

8）从第十五天开始，每天以生化处理含油污水进水速度100%的进水速度连续向生化池通入含油≤50mg/L、硫化物≤50mg/L的油田含油污水，并每天向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l。

本发明所述无机磷酸盐为NaH₂PO₄或KH₂PO₄或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种。

本发明所述无机铵盐为NH₄Cl或尿素或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种。

具体实施方式

一、本发明采用的芽孢杆菌为短芽孢杆菌（B.brevis）、纳豆芽孢杆菌（B.natto）、巨大芽孢杆菌（B.megaterium）、地衣芽孢杆菌（B.lincheniformis），或蜡样芽孢杆菌（B.cereus）中的任意一种；采用的无机磷酸盐为NaH₂PO₄或KH₂PO₄或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种；采用的无机铵盐为NH₄Cl或尿素或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种。

二、油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺过程：

1、预挂膜阶段

（1）预挂膜水源：地表清水。清水入池后曝气半天。

（2）在生化池中一次性加入占池内含地表清水质量0.1%的一种芽孢杆菌(bacillus)；在生化池内投加葡萄糖，使池内水体COD达到800±20 mg/L，同时向池内添加菜子饼100mg/L、麦麸10mg/L、无机磷酸盐2000 mg/L和无机铵盐5000 mg/L；生化池全程曝气增氧，溶解氧保持在1～3mg/L；闷曝2天，不进水不排水。

（3）以24小时为一周期，按照以下步骤操作3天后，观察生物膜情况，生物膜良好后，进入下一步含油废水培养驯化阶段。

各周期操作方法：静沉2小时，将1/4体积量的上清液换成地表清水；并在生化池内加入葡萄糖，使池内水体COD达到800±20 mg/L，同时向池内添加无机磷酸盐、无机铵盐，使池内C:N:P=100:5:1；生化池全程曝气增氧，溶解氧保持在1～3mg/L。

2、含油污水挂膜启动阶段

（1）从第六天开始，持续运行3天：

（2）第九天，以生化处理含油污水进水速度10%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（3）第十天，以生化处理含油污水进水速度20%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（4）第十一天，以生化处理含油污水进水速度30%的进水速度连续向生化池通入含油≤20mg/L、硫化物≤20mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（5）第十二天，以生化处理含油污水进水速度45%的进水速度连续向生化池通入含油≤30mg/L、硫化物≤30mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（6）第十三天，以生化处理含油污水进水速度60%的进水速度连续向生化池通入含油≤30mg/L、硫化物≤40mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（7）第十四天，以生化处理含油污水进水速度80%的进水速度连续向生化池通入含油≤40mg/L、硫化物≤50mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l；

（8）从第十五天开始，以生化处理含油污水进水速度100%的进水速度连续向生化池通入含油≤50mg/L、硫化物≤50mg/L的油田含油污水，并向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1，生化池内污水中溶解氧不小于4mg/l。

三、污水生化处理实施例

例1：

试验采用两级接触氧化模式，每级生化池容积40L，设计处理量45L/h,采用组合式纤维亲水填料，试验温度30℃，PH值6.5，试验污水为油田污水，含油30mg/L，硫化物15mg/L，总盐度16699 mg/L，进水COD:350mg/L，BOD:200mg/L。

严格按照“油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺”对系统进行启动，系统启动九天后，系统除油效率达到90%，COD去除率达到80%，硫化物去除率达到100%，系统启动到第十五天后，系统除油效率达到98%以上，COD去除率达到80%，硫化物去除率达到100%，生物膜呈现灰褐色，菌胶团与组合式纤维亲水填料结合紧密，表明生物膜活性高，处理效率高，达到了油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动的目的。

例2：

油田某污水处理站现场应用。采用两级接触氧化模式，每级生化池容积200m³，设计处理量25 m³/h,采用组合式纤维亲水填料，油田污水污水温度32℃，试验污水为，含油42mg/L，硫化物20mg/L，总盐度25965mg/L，进水COD:400mg/L，BOD:200mg/L。

按照“油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺”对系统进行启动，系统启动十天后，系统除油效率达到85%，COD去除率达到75%，硫化物去除率达到100%，系统启动到第十五天后，系统除油效率达到98%以上，COD去除率达到80%，硫化物去除率达到100%，生物膜呈现灰褐色，菌胶团与组合式纤维亲水填料结合紧密，表明生物膜活性高，处理效率高，除油效果好，达到了油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动的目的。

Claims

1.油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺，其特征在于包括预挂膜阶段和含油污水挂膜启动阶段；所述预挂膜阶段是在地表清水中，以芽孢杆菌为生化菌种，在由菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐组成的生物强化剂作用下处理5天；所述芽孢杆菌为短芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，或蜡样芽孢杆菌中的任意一种；所述含油污水挂膜启动阶段是在加入油田含油污水条件下处理10至15天；所述预挂膜阶段包括以下步骤：

1）将地表清水加入生化池中，曝气半天；

2）在上述生化池中加入占生化池内清水质量0.1%的所述芽孢杆菌，在上述生化池内投加葡萄糖，使生化池内水体COD为800±20 mg/L，同时向生化池内添加菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐；所述生化池内每升清水投入的所述菜子饼、麦麸、无机磷酸盐和无机铵盐分别为100mg、10mg、2000 mg和5000 mg；

各所述周期按照以下步骤操作：静沉2小时，将1/4体积量的上清液换成地表清水；然后在生化池内加入葡萄糖，使生化池内水体COD为800±20 mg/L，同时向生化池内添加无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内C:N:P=100:5:1；最后将生化池曝气增氧处理，使生化池内清水中溶解氧保持在1～3mg/L；

以上步骤后，即进入含油污水挂膜启动阶段，包括以下步骤：

1）从第六天至第八天以相同的方法操作：

每天停止曝气，并静沉2小时，将1/3体积量的上清液换成含油≤20mg/L、硫化物≤10mg/L的含油污水；然后再加入葡萄糖、无机磷酸盐和无机铵盐，使生化池内污水COD为500±20mg/L、C:N:P=100:5:1；并补充50 mg/L与所述预挂膜阶段的2）步骤相同的芽孢杆菌；每天将生化池曝气增氧处理，使生化池内污水中溶解氧保持在1～4mg/L；

2.根据权利要求1所述油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺，其特征在于所述无机磷酸盐为NaH₂PO₄或KH₂PO₄或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种。

3.根据权利要求1所述油田含油污水生化处理系统快速挂膜启动工艺，其特征在于所述无机铵盐为NH₄Cl或尿素或（NH₄）₂HPO₄中的任意一种。