CN103601340A - 稠油污水处理方法 - Google Patents

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陈志军
朱烨
李永强
蒲涛
孟广福
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TIANJIN ZHONGYOU KEYUAN PETROLEUM ENGINEERING Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种稠油污水处理方法，其是将稠油污水原水依次经过常温常压催化氧化处理、厌氧生化处理、接触氧化处理以及臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺，可以有效降低稠油污水中CODCr含量，出水达到排放标准。

Description

稠油污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理方法，尤其涉及一种油田采油过程中产生的含有多种难降解有机物质的稠油污水处理方法。
背景技术
目前油田大多处于二次和三次采油阶段，通常采用水驱、蒸汽驱及聚合物驱的方式来实现大规模生产，稠油油田生产中随稠油开采出大量废水，称为稠油污水。
稠油污水的油水密度差小，所含的胶质和沥青质具有天然乳化性质，可生化性极差。稠油油田的采油废水成分复杂，除含有石油类外，还含有开采过程中投加的大量化学药剂、如破乳剂、降粘剂、驱油剂等难降解物质，添加的各类化学药剂除增加污水本身的COD外，又降低了污水的可生化性，且含有对微生物生长繁殖有抑制或毒害作用的有机成分，生化处理运行过程中存在因生物菌种的死亡或变异而导致污水处理效果逐渐下降的问题。
分析数据表明，稠油废水的石油类主要由烃类、醇类、酯类构成，再加上可生化性极差的各类化学添加剂，造成稠油污水具有CODCr含量高、可生化性差的特点，难于用常规的方法进行有效处理，且随着国家以及地方环保部门对外排污水要求的日益严格，采用合适有效的工艺方法使之达到排放标准，是稠油污水处理过程的难点和关键。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种稠油污水处理方法，可以有效降低稠油污水中CODCr含量，使之达到小于50mg/L。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明稠油污水处理方法，其特征在于，将稠油污水原水依次经过常温常压催化氧化处理、厌氧生化处理、接触氧化处理以及臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺，出水达到排放标准。
前述的稠油污水处理方法，其中,所述第一步的常温常压催化氧化处理是将稠油污水的原水引入污水处理池内并在曝气条件下进行，该污水处理池内气水的体积份数比例为5：1；该污水处理池中填加火山岩及催化剂，通入污水处理池内的稠油污水在污水处理池内停留的时间为2至3h，经过常温常压催化氧化处理后，其出水CODCr降至200至260mg/L，污水可生化性由小于0.2提高到0.25至0.35之间。
前述的稠油污水处理方法，其中,所述污水处理池中填加的火山岩的粒径为15至25mm，火山岩填加体积与单位时间稠油污水处理体积的比值为2至3；所述污水处理池中催化剂的填加量为所处理污水体积的0.2至0.5‰，催化剂为铁盐和双氧水的复配物，复配物中铁盐的重量份数为1至2份，该铁盐选择硫酸亚铁，双氧水的重量份数为5至10份。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述第二步的厌氧生化处理是将经过常温常压催化氧化处理的出水引入厌氧生物反应池内进行，控制池体内污水溶解氧浓度在0.2mg/L以下，将经过常温常压催化氧化处理的出水中难生物降解有机物转变为易生物降解有机物，提高污水的可生化性，以利于后续接触氧化处理；该厌氧生化反应池内设有液下潜水推流搅拌器和悬挂式复合生物填料，该液下潜水推流搅拌器具有可以使厌氧生化反应池内污水混合匀、不增加污水中溶解氧浓度以及对厌氧生化的处理过程无不利影响的作用；污水在厌氧生化反应池内停留时间为10至12h，经过厌氧生化处理后，其出水CODCr降至160至180mg/L，出水的可生化性在0.38至0.4之间。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述厌氧生化反应池内设有液下潜水推流搅拌器为市售产品，用以创建水流，保证污水混合均匀。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述第三步接触氧化处理是将经过厌氧生化处理的出水引入接触氧化生物反应池内进行,该接触氧化生物反应池内设有悬挂式复合生物填料以及膜片式曝气器，该悬挂式复合生物填料的下端距膜片式曝气器之间的距离为300至400mm，以悬挂方式安装在接触氧化反应池内，厌氧生化处理出水进入接触氧化生物反应池内，停留时间为8至10小时，接触氧化生物反应池内的溶解氧控制在2至5mg/L，经过接触氧化处理后，其出水CODCr降至90至110mg/L，出水的可生化性在0.3左右。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述接触氧化反应池内安装的膜片式曝气器为市售产品，每个膜片式曝气器的服务面积为0.3m2，该膜片式曝气器安装在距池底200±10mm的水平面上。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述悬挂式复合生物填料为市售产品，该悬挂式复合生物填以悬挂方式安装在厌氧生物反应池内或接触氧化生物反应池内，悬挂时每根填料上串接30至40片填料，每片填料垂直距离为60至100mm，每根填料之间水平距离为180至220mm。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理是将经过接触氧化处理的出水引入臭氧活性炭曝气生物滤池内进行处理，臭氧活性炭曝气生物滤池内污水水力停留时间为2至3h，臭氧活性炭曝气生物滤池出水CODCr在50mg/L以下。
前述的稠油污水处理方法，其中，所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理使用的臭氧活性炭曝气生物滤池为现有技术，其专利号为201220596590.5；该臭氧活性炭曝气生物滤池使用臭氧对有机物进行氧化，剩余臭氧又分解为氧气为微生物的生长繁殖提供溶解氧，无需单独设置曝气系统以及臭氧尾气吸收系统。
本发明稠油污水处理方法的有益效果：1、该方法用于处理油田稠油废水，可有效提高稠油废水的可生化性并大幅降低稠油废水CODCr含量。2、该方法的常温常压催化氧化处理过程中使用火山岩及催化剂并在曝气条件下进行，污水处理池内气水的体积份数比例为5：1，空气中的氧气具有氧化作用，同时使污水与催化剂混合均匀，提高处理效率。3、该方法在厌氧生化处理、接触氧化处理过程中均使用复合生物填料，微生物附着在复合生物填料上，增大污水与微生物的接触面积，提高处理污水处理效果。4、该方法在臭氧活性炭曝气生物滤池中使用臭氧对有机物进行氧化，剩余臭氧又分解为氧气为微生物的生长繁殖提供溶解氧，无需单独设置曝气系统以及臭氧尾气吸收系统，减少设备投资，降低成本。
具体实施方式
本发明稠油污水处理方法，其特征在于，将稠油污水原水依次经过常温常压催化氧化处理、厌氧生化处理、接触氧化处理以及臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺，出水达到排放标准。
本发明稠油污水处理方法，其中：所述第一步的常温常压催化氧化处理是将稠油污水的原水引入污水处理池内并在曝气条件下进行，该污水处理池内气水的体积份数比例为5：1；该污水处理池中填加火山岩及催化剂，通入污水处理池内的稠油污水在污水处理池内停留的时间为2至3h，经过常温常压催化氧化处理后，其出水CODCr降至200至260mg/L，污水可生化性由小于0.2提高到0.25至0.35之间。所述污水处理池中填加的火山岩的粒径为15至25mm，火山岩填加体积与单位时间稠油污水处理体积的比值为2至3；所述污水处理池中催化剂的填加量为所处理污水体积的0.2至0.5‰，催化剂为铁盐和双氧水的复配物，复配物中铁盐的重量份数为1至2份，该铁盐选择硫酸亚铁，双氧水的重量份数为5至10份。所述第二步的厌氧生化处理是将经过常温常压催化氧化处理的出水引入厌氧生物反应池内进行，控制池体内污水溶解氧浓度在0.2mg/L以下，将经过常温常压催化氧化处理的出水中难生物降解有机物转变为易生物降解有机物，提高污水的可生化性，以利于后续接触氧化处理；该厌氧生化反应池内设有液下潜水推流搅拌器和悬挂式复合生物填料，该液下潜水推流搅拌器具有可以使厌氧生化反应池内污水混合匀、不增加污水中溶解氧浓度以及对厌氧生化的处理过程无不利影响的作用；污水在厌氧生化反应池内停留时间为10至12h，经过厌氧生化处理后，其出水CODCr降至160至180mg/L，出水的可生化性在0.38至0.4之间。所述厌氧生化反应池内设有的液下潜水推流搅拌器为市售产品，用以创建水流，保证污水混合均匀。所述第三步接触氧化处理是将经过厌氧生化处理的出水引入接触氧化生物反应池内进行,该接触氧化生物反应池内设有悬挂式复合生物填料以及膜片式曝气器，该悬挂式复合生物填料的下端距膜片式曝气器之间的距离为300至400mm，以悬挂方式安装在接触氧化反应池内，厌氧生化处理出水进入接触氧化生物反应池内，停留时间为8至10小时，接触氧化生物反应池内的溶解氧控制在2至5mg/L，经过接触氧化处理后，其出水CODCr降至90至110mg/L，出水的可生化性在0.3左右。所述接触氧化反应池内安装的膜片式曝气器为市售产品，每个膜片式曝气器的服务面积为0.3m2，该膜片式曝气器安装在距池底200±10mm的水平面上。所述悬挂式复合生物填料为市售产品，该悬挂式复合生物填以悬挂方式安装在厌氧生物反应池内或接触氧化生物反应池内，悬挂时每根填料上串接30至40片填料，每片填料垂直距离为60至100mm，每根填料之间水平距离为180至220mm。所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理是将经过接触氧化处理的出水引入臭氧活性炭曝气生物滤池内进行处理，臭氧活性炭曝气生物滤池内污水水力停留时间为2至3h，臭氧活性炭曝气生物滤池出水CODCr在50mg/L以下。所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理使用的臭氧活性炭曝气生物滤池为现有技术，其专利号为201220596590.5；该臭氧活性炭曝气生物滤池使用臭氧对有机物进行氧化，剩余臭氧又分解为氧气为微生物的生长繁殖提供溶解氧，无需单独设置曝气系统以及臭氧尾气吸收系统。
本发明稠油污水处理方法的工作原理：
常温常压催化氧化处理主要针对稠油废水可生化性极差的水质特点，部分降低CODCr的同时，大幅提高污水可生化性，其出水可生化性在0.25至0.35之间，CODCr在200至260mg/L之间。在污水处理池内通过常温常压下的温和反应条件，采用火山岩（粒径为15至25mm）作为填料，填料加量体积与单位时间污水处理体积份数比值为2至3，再投加少量催化剂，并在曝气的条件下，控制污水处理池内气水的体积份数比例，实现废水可生化性的提升，同时降低污水CODCr含量。
常温常压催化氧化处理后的出水进入厌氧生化处理池内，通过厌氧生化处理使稠油废水中难生物降解有机物转变为易生物降解有机物，提高废水的可生化性，以利于后续接触氧化处理过程。该厌氧生化处理池内使用悬挂式复合生物填料，具有高效降解能力的高效生物菌剂在填料上形成生物膜，该高效生物降解菌剂能够耐受50℃高温污水，主要包括耐盐优势菌，光合细菌，酵母菌等，这种高效生物降解菌剂能够耐受50℃高温污水，污水流经生物膜的过程中，其中含有的难降解有机物得以降解，实现降低污水CODCr的目的。厌氧生化处理池内设有潜水搅拌器，该搅拌器搅拌推流方向与污水在厌氧生化处理池内的流向相反，保证稠油污水在该厌氧生化处理池内均匀分布，且不会增加污水中溶解氧浓度。另外，由于高效生物降解菌附着在悬挂式复合生物填料上，大大提高了生物降解菌与污水的接触面积，产生的污泥量很少。不同于普通活性污泥法，需要大量活性污泥，产泥量也很大。产生的剩余污泥通过安装在该处理池内的污泥泵适时排泥，使经厌氧生化处理的出水CODCr在160在180mg/L之间，出水可生化性在0.38至0.4之间。
接触氧化处理是将厌氧生化处理后的出水，引进入接触氧化反应池内，接触氧化反应池内安装膜片式曝气器，以及使用与厌氧生化处理池内相同的悬挂式复合生物填料，其中膜片式曝气器安装在距池底200mm的水平面上，每个膜片式曝气器的服务面积为0.3m2，悬挂式复合生物填料的下端距膜片式曝气器300至400mm，以悬挂方式安装在生物接触氧化处理池内，每根填料上串接30至40片填料，每片填料垂直距离为60至100mm，悬挂时每根填料水平距离为180至220mm，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。接触氧化反应池（器）内的溶解氧控制在2至5mg/L，水力停留时间为8至10h，其出水CODCr在90至110mg/L之间，出水可生化性在0.3左右。
臭氧活性炭曝气生物滤池单元主要处理经接触氧化工艺处理后的污水，使其污水CODCr由90至110mg/L降至50mg/L以下。臭氧活性炭曝气生物滤池工艺在臭氧活性炭曝气生物滤池内进行污水处理，臭氧活性炭曝气生物滤池采用上向流方式运行，上部为敞开式，由下至上依次设有配水室，臭氧发生系统，活性炭滤料层，出水及反洗水系统。配水室上部为专用滤板，中间设有反冲洗系统，滤板上安装专用滤头，专用滤头与滤板间无死水区，专用滤头下向喷水能够阻止污泥堆积，反冲洗进气也由配水室进入，保证滤头的冲洗效果。臭氧系统既能实现对废水的臭氧氧化功能，又通过臭氧分解产生的氧气为上部微生物的生长提供溶解氧，可不再单独设置曝空气系统，控制臭氧浓度为30至50mg/L。滤料层内为活性炭滤料，粒径为3mm，整个滤层厚度5.0至6.0m，为滤池的主体部分，微生物在活性炭填料表面不断繁殖和增长，并附着在活性炭填料的表层，这些微生物能够以污水中的有机物为营养源，从而降低污水中有机物含量；另一方面活性炭填料对污水中颗粒具有截留和吸附作用使水质得到净化，且微生物活动能够延长活性炭使用寿命。微生物对污染物的降解，降低了活性炭的吸附负荷，延长了活性炭的更换周期，减少活性炭再生频率，提高污染物的处理效果，降低处理成本，先吸附后降解的独特作用机理使污染物的停留时间与污水的停留时间异值，在同等停留时间条件下，污染物停留时间更长，处理效果好。臭氧活性炭曝气生物滤池内污水水力停留时间为2至3h，臭氧活性炭曝气生物滤池出水CODCr在35至48mg/L之间。
通过常温常压催化氧化-厌氧生化-接触氧化-臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺的联合作用，稠油污水的CODCr能够达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）中规定的一级排放标准和山东省海河流域水污染物综合排放标准（DB37/675-2007）的规定。
反冲洗状态时，先进行气洗，反冲洗气源由空压机提供，空气通过臭氧活性炭曝气生物滤池，活性炭填料上截留的悬浮物被气体冲掉，被气冲掉的悬浮物随反冲洗水排出。停气、进水，如此反复几次，臭氧活性炭曝气生物滤池内截留的悬浮物得到去除，臭氧活性炭曝气生物滤池可重新投入运行。
实施例1：
试验条件：
稠油污水原水CODCr为336mg/L，在常温常压催化氧化处理阶段投加硫酸亚铁和双氧水复配溶液为稠油污水原水体积的0.2‰，水力停留时间为3h，曝气气水体积份数比为5：1。
常温常压催化氧化处理后的出水依次经过厌氧生化处理、接触氧化处理、臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺，出水水质达标。
常温常压催化氧化处理在污水处理池内进行，厌氧生化处理在厌氧生物反应池内进行，接触氧化处理在接触氧化生物反应池内进行，臭氧活性炭曝气生物滤池处理是在臭氧活性炭曝气生物滤池内进行。该污水处理池、厌氧生物反应池、接触氧化生物反应池以及臭氧活性炭曝气生物滤池均为现有技术，臭氧活性炭曝气生物滤池的专利号为201220596590.5，故不再进行赘述。
厌氧生物反应池内设有液下潜水推流搅拌器和悬挂式复合生物填料；接触氧化生物反应池设有悬挂式复合生物填料以及膜片式曝气器；该液下潜水推流搅拌器为市售产品；该膜片式曝气器为市售产品，每个膜片式曝气器的服务面积为0.3m2；该悬挂式复合生物填料为市售产品，以悬挂方式安装在厌氧生物反应池内或接触氧化生物反应池内，悬挂时每根填料上串接40片填料，每片填料垂直距离为100mm，每根填料之间水平距离为200mm。
厌氧生化处理阶段水力停留时间为11.5h，处理过程中不进行曝气，并开启液下潜水推流搅拌器，保证污水混合均匀。
接触氧化处理阶段水力停留时间为9.0h，通过曝气控制溶解氧在2-5mg/L，污水在曝气条件下与附着在填料上的微生物充分接触，污水中的有机物得到降解。
臭氧活性炭曝气生物滤池处理阶段水力停留时间为2.3h，控制臭氧浓度在40mg/L。
整个现场试验过程在胜利油田某污水处理站进行，污水处理量为2m3/h，在相同试验条件下，试验过程持续90天，出水水质完全能够满足山东省地方标准规定的外排污水CODCr小于50mg/L的要求，下表为试验过程中10天的试验数据，10天的序号为1至10。
表1稠油污水处理方法各单元CODCr处理效果（mg/L）
Figure BDA0000417052110000081
本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种稠油污水处理方法，其特征在于，将稠油污水原水依次经过常温常压催化氧化处理、厌氧生化处理、接触氧化处理以及臭氧活性炭曝气生物滤池处理工艺，出水达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的稠油污水处理方法，其特征在于,所述第一步的常温常压催化氧化处理是将稠油污水的原水引入污水处理池内并在曝气条件下进行，该污水处理池内气水的体积份数比例为5：1；该污水处理池中填加火山岩及催化剂，通入污水处理池内的稠油污水在污水处理池内停留的时间为2至3h，经过常温常压催化氧化处理后，其出水CODCr降至200至260mg/L，污水可生化性由小于0.2提高到0.25至0.35之间。
3.根据权利要求1、2所述的稠油污水处理方法，其特征在于,所述污水处理池中填加的火山岩的粒径为15至25mm，火山岩填加体积与单位时间稠油污水处理体积的比值为2至3；所述污水处理池中催化剂的填加量为所处理污水体积的0.2至0.5‰，催化剂为铁盐和双氧水的复配物，复配物中铁盐的重量份数为1至2份，该铁盐选择硫酸亚铁，双氧水的重量份数为5至10份。
4.根据权利要求1中所述的稠油污水处理方法，其特征在于：所述第二步的厌氧生化处理是将经过常温常压催化氧化处理的出水引入厌氧生物反应池内进行，控制池体内污水溶解氧浓度在0.2mg/L以下，将经过常温常压催化氧化处理的出水中难生物降解有机物转变为易生物降解有机物，提高污水的可生化性，以利于后续接触氧化处理；该厌氧生化反应池内设有液下潜水推流搅拌器和悬挂式复合生物填料；污水在厌氧生化反应池内停留时间为10至12h，经过厌氧生化处理后，其出水CODCr降至160至180mg/L，出水的可生化性在0.38至0.4之间。
5.根据权利要求4中所述的稠油污水处理方法，其特征在于：所述厌氧生化反应池内设有的液下潜水推流搅拌器为市售产品。
6.根据权利要求1中所述的稠油污水处理方法，其特征在于：所述第三步接触氧化处理是将经过厌氧生化处理的出水引入接触氧化生物反应池内进行,该接触氧化生物反应池内设有悬挂式复合生物填料以及膜片式曝气器，该悬挂式复合生物填料的下端距膜片式曝气器之间的距离为300至400mm，以悬挂方式安装在接触氧化反应池内，厌氧生化处理出水进入接触氧化生物反应池内，停留时间为8至10小时，接触氧化生物反应池内的溶解氧控制在2至5mg/L，经过接触氧化处理后，其出水CODCr降至90至110mg/L，出水的可生化性在0.3左右。
7.根据权利要求6中所述的稠油污水处理方法，其特征在于：所述接触氧化反应池内安装的膜片式曝气器为市售产品，每个膜片式曝气器的服务面积为0.3m2，该膜片式曝气器安装在距池底200±10mm的水平面上。
8.根据权利要求4、6中所述的稠油污水处理方法，其特征在于：所述悬挂式复合生物填料为市售产品，该悬挂式复合生物填以悬挂方式安装在厌氧生物反应池内或接触氧化生物反应池内，悬挂时每根填料上串接30至40片填料，每片填料垂直距离为60至100mm，每根填料之间水平距离为180至220mm。
9.根据权利要求1所述的稠油污水处理方法，其特征在于，所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理是将经过接触氧化处理的出水引入臭氧活性炭曝气生物滤池内进行处理，臭氧活性炭曝气生物滤池内污水水力停留时间为2至3h，臭氧活性炭曝气生物滤池出水CODCr在50mg/L以下。
10.根据权利要求9所述的稠油污水处理方法，其特征在于，所述第四步的臭氧活性炭曝气生物滤池处理使用的臭氧活性炭曝气生物滤池为现有技术，其专利号为201220596590.5；该臭氧活性炭曝气生物滤池使用臭氧对有机物进行氧化，剩余臭氧又分解为氧气为微生物的生长繁殖提供溶解氧。
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