CN103663716A - 一种聚合物驱油田采出水外排处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物驱油田采出水外排处理系统，用于油田三采含聚污水的生化外排处理。通过培育筛选有聚丙烯酰胺降解能力的硫酸盐还原菌，采用硫酸盐还原菌预处理单元、水解酸化单元、接触氧化单元的组合工艺处理聚合物驱油田采出水，硫酸盐还原菌预处理单元首先部分降解和去除污水中的残余HPAM，减轻了后续处理单元的负荷，低强度超声波发生器对活性污泥进行辐照处理增加微生物酶活性，从而提升了微生物对有机物的分解能力，几项技术协同作用，共同提高工艺整体对聚合物驱油田采出水的处理能力和适应能力。本发明工艺简单，易于实现，辅以沉降池等辅助单元，有望实现聚合物驱油田采出水的达标外排。

Description

一种聚合物驱油田采出水外排处理系统

技术领域

本发明涉及一种油田采出水生化处理系统，尤其是一种聚合物驱油田采出水外排处理系统，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

石油是重要的能源与化工原料，构成国家发展的重要经济命脉，随着油田的开采，采出液含水率逐渐升高，油气采收率下降。为提高采收率，我国各油田相继开展三次采油工作，其中聚合物驱油技术是最重要的三次采油方法，应用也最广泛，其推广应用为油田的稳产增产提供了保障，但也带来了大量聚合物驱油田采出水。与普通油田采出水相比，不仅同样具有水量大、水质水量波动大的特点，而且聚合物驱油田采出水中含有相当浓度的残余聚合物，污水粘度高，乳化程度高，悬浮杂质、污油含量也更高，处理难度大，污水可生化性差。大量聚驱采出水的处理方法与出路成为油田急需解决的问题。

废水微生物处理技术具有处理成本低，操作简单等优势，在处理水量大、水质水量波动大的油田采出水方面有成为主流处理技术的趋势。水解酸化、好氧处理联用的工艺近年来在处理难生化降解有机废水及高浓度有机废水方面获得较为广泛的应用。水解酸化段将废水厌氧处理过程控制在进行较快的水解阶段和酸化阶段，可将难生物降解大分子物质及固体物质转化为易生物降解的低分子物质；在废水可生化性得到明显改善的基础上，再利用COD_Cr去除效率更高的好氧工艺进一步处理，往往可以达到较好的处理效果。

硫酸盐还原菌是油田采出水中常见的有害微生物，其存在可导致注水管线腐蚀、结垢等问题，出现在配制聚合物溶液的原水中时，则会影响聚合物溶液粘度及粘度稳定性。由于聚合物驱油田采出水可生化性差的特点，在采用生化处理技术时，需要从培育筛选优势高效菌种、提高微生物活性、改进生物处理工艺等多种技术手段方面着手，形成适用于聚合物驱油田采出水的经济有效的处理工艺。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明公开了一种聚合物驱油田采出水外排处理系统，旨在提供一种用于油田三采含聚污水的生化外排处理系统，通过培育筛选有聚丙烯酰胺降解能力的硫酸盐还原菌，采用低强度超声波强化污泥活性，采用水解酸化工艺改善聚合物驱油田采出水可生化性等多种组合措施来提高工艺去除废水中聚丙烯酰胺的能力，实现高效、实用的聚驱水外排处理工艺。

本发明的技术方案是：

本发明利用了硫酸盐还原菌生命力强、对HPAM有一定降解能力的特点，通过培育筛选有聚丙烯酰胺降解能力的硫酸盐还原菌，在聚合物驱油田采出水外排处理工艺流程中设置硫酸盐还原菌预处理单元，对聚合物驱油田采出水进行预处理，初步降解和去除聚合物驱油田采出水中的残余HPAM。

具体的聚合物驱油田采出水外排处理系统包括：硫酸盐还原菌预处理单元、水解酸化单元和接触氧化单元，并依次连接。

硫酸盐还原菌预处理单元及水解酸化单元中分别设置低强度超声波活性强化辅助装置，用于提高各自的处理效率。

所述硫酸盐还原菌预处理单元包括：硫酸盐还原菌型预处理池、设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，硫酸盐还原菌型预处理池及设有低强度超声波发生器的处理池由气提泵与回流管路相连接。所述设有低强度超声波发生器的处理池内还设有搅拌器。

所述水解酸化处理单元包括：水解酸化反应器，设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，该处理池与水解酸化反应器由气提泵及回流管路相连接。

所述接触氧化单元采用微生物膜技术，接触氧化单元内设置半软性填料，好氧活性污泥附着于半软性填料表面，一方面可以增加反应器内活性污泥浓度，提升处理效率；另一方面可以有效避免活性污泥膨胀问题，管理与操作更为简单、方便。

所述硫酸盐还原菌预处理单元采用悬浮活性污泥法，内装多孔球形悬浮填料，其径向尺寸通常不大于50mm，工程中也可使用其它大小相近的悬浮填料，填料投加量为池体体积的20%至40%，填料表面附着以硫酸盐还原菌为主体的微生物。所述硫酸盐还原菌为从受采油聚合物污染的土壤、污水、罐底污泥或其它与采油聚合物长期接触的介质中取样并进行富集、培养、驯化后得到的。为了防止悬浮填料表面的微生物大量脱落，搅拌器的转速不宜过高，通常需要控制在100转/分钟以下。悬浮填料由气提泵转移至低强度超声波发生器后，采用频率为20～40kHz、输入功率为20～40W/L的超声波处理5～20min后回流至硫酸盐还原菌预处理池进水端，与池内填料混合，并优先接触系统进水，可充分利用其表面微生物的活性。

所述水解酸化反应器内装有多孔球形悬浮填料，为便于其随水流在水解酸化池与设有低强度超声波发生器的处理池之间转移和输送，其径向尺寸通常不大于50mm，工程中也可使用其它大小相近的悬浮填料。填料投加量为池体体积的20%至40%，活性污泥附着于悬浮填料表面。为了防止悬浮填料表面的微生物大量脱落，搅拌装置的转速不宜过高，通常需要控制在100转/分钟以下。悬浮填料由气提泵转移至超声波发生器后，采用频率为20～40kHz、输入功率为10～40W/L的超声波处理5～20min后回流至水解酸化反应器进水端，与池内填料混合，并优先接触水解酸化反应器进水，可充分利用其表面微生物的活性。

在聚合物驱油田采出水外排处理工艺流程中，硫酸盐还原菌预处理单元，对聚合物驱油田采出水先进行预处理，减轻后续处理工艺的负荷；由硫酸盐还原菌预处理单元处理后的出水，再依次经水解酸化单元和接触氧化单元处理。其中水解酸化单元用于提高聚合物驱油田采出水的可生化性，接触氧化单元则用于高效去除聚合物驱油田采出水中的溶解性COD_Cr；低强度超声波发生器作为活性强化辅助装置，用于提高相应单元的处理效率。

本发明的有益效果是：采用硫酸盐还原菌预处理单元、水解酸化单元、接触氧化单元的组合工艺处理聚合物驱油田采出水，硫酸盐还原菌预处理单元首先部分降解和去除污水中的残余HPAM，减轻了后续处理单元的负荷，尤其是降低了污水中残余HPAM浓度，使得污水更易生化处理；水解酸化单元进一步提升污水可生化性；接触氧化单元有效去除污水中的溶解性有机污染成分。各单元分别投加悬浮填料或半软性填料，污泥在填料表面附着生长，增加了有效污泥浓度，可明显提高处理效率、抗冲击性能、耐毒物性能等；同时在硫酸盐还原菌型预处理单元和水解酸化单元引入超声波强化污泥活性的技术，采用频率为20～40kHz、输入功率为20～40W/L的超声波对提取的污泥进行辐照处理，增加酶活性，提高微生物细胞壁传质能力，从而提升了微生物对有机物的分解能力。几项技术协同作用，共同提高工艺整体对聚合物驱油田采出水的处理能力和适应能力。本发明工艺简单，易于实现，辅以沉降池等辅助单元，有望实现聚合物驱油田采出水的达标外排。

附图说明

图1是本发明系统及流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明作进一步的说明。

实施例：

如附图所示，聚合物驱油田采出水外排处理系统包括：硫酸盐还原菌预处理单元、水解酸化单元和接触氧化单元，并依次连接。硫酸盐还原菌预处理单元及水解酸化单元中分别设置低强度超声波活性强化辅助装置。

硫酸盐还原菌预处理单元包括：一个硫酸盐还原菌型预处理池、一个设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，硫酸盐还原菌型预处理池及设有低强度超声波发生器的处理池由气提泵与回流管路相连接。所述设有低强度超声波发生器的处理池内还设有搅拌器。

水解酸化处理单元包括：一个水解酸化反应器，一个设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，该处理池与水解酸化反应器由气提泵及回流管路相连接。

接触氧化单元采用微生物膜技术，接触氧化单元内设置半软性填料，好氧活性污泥附着于半软性填料表面。

某油田三次采油采出水，水体COD_Cr为600 mg/L左右，BOD₅为80mg/L左右，油含量为50 mg/L左右，BOD₅与COD_Cr之比约为0.13，可生化性较差，污水中含有残留部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)约100 mg/L左右，HPAM为用于提高采收率的人工合成高分子物质，属难生化降解物质。

采用本发明工艺进行处理。首先取该油田注聚站聚合物母液罐底污泥、聚合物驱注水管线清理出的粘泥，用油田采出污水稀释成悬浊液。按下述方法配制硫酸盐还原菌培养液，在1000mL蒸馏水中配入K₂HPO₄，0.5g；NH₄Cl， 1.0g；CaCl₂·2H₂O，0.1g；MgSO₄·7H₂O，2.0g；酵母膏，1.0g；70%的乳酸钠溶液，4ml；Na₂SO₄，0.5g；Fe(NH₄)₂(SO₄)₂，1.2g；抗坏血酸，0.5g；该油田采油用HPAM，1.0g。培养液灭菌处理后，引入先前配制的悬浊液，在厌氧环境中进行多次富集培养，得到以硫酸盐还原菌为优势菌群的富集母液。

取该油田联合站污水罐罐底污泥，与悬浮填料一起投入硫酸盐还原菌型预处理单元；取该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段兼氧活性污泥，投入水解酸化处理单元；取该油田炼厂污水生化处理系统好氧段好氧活性污泥，投入接触氧化单元。用待处理含HPAM采油废水与生活污水的混合液对各处理单元中的污泥进行间歇式驯化培养，其中硫酸盐还原菌预处理单元培养驯化过程中每天加入2L硫酸盐还原菌富集母液，培养驯化过程中逐渐减少混合液中生活污水的比例，直至完全采用含HPAM采油废水。培养驯化过程中污水温度控制在40至50℃之间，使之尽量接近实际油田采油污水的温度。经过8天左右的培养与驯化后，接触氧化单元半软性填料表面开始形成明显的污泥层；约12天后，水解酸化单元悬浮填料表面形成明显的污泥层；14天左右后硫酸盐还原菌预处理单元悬浮填料表面也形成较明显的污泥层。至此开始对系统连续进含HPAM采油污水，进行连续式培养驯化，期间逐步加大进水流量至正常处理时的流量。经过10天左右的连续进水式培养驯化，各处理单元中污泥达到实验要求。开始进行污水处理实验。

实验过程中取进水流量为8～16 L/h，各处理单元停留时间为5～10h，硫酸盐还原菌预处理单元及水解酸化单元每间隔4～6 h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，辐照时间为5～20 min，使每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的15-30%，采用此工艺处理时，硫酸盐还原菌预处理单元出水HPAM可降至65～75mg/L之间；水解酸化单元出水COD_Cr介于250～300 mg/L之间，BOD₅介于85～130 mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比大幅提高，一般在0.35左右，HPAM一般为45～55 mg/L；接触氧化单元出水即系统出水COD_Cr介于70～95mg/L之间，BOD₅介于5～15 mg/L之间，HPAM通常不高于30 mg/L。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚合物驱油田采出水外排处理系统，包括：硫酸盐还原菌预处理单元、水解酸化单元和接触氧化单元，并依次连接；

所述硫酸盐还原菌预处理单元包括：硫酸盐还原菌型预处理池、设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，硫酸盐还原菌型预处理池及设有低强度超声波发生器的处理池由气提泵与回流管路相连接；

所述水解酸化处理单元包括：水解酸化反应器、设有低强度超声波发生器的处理池及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流管路，该处理池与水解酸化反应器由气提泵及回流管路相连接。

2.根据权利要求1所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，所述硫酸盐还原菌预处理单元采用悬浮活性污泥法，内装多孔球形悬浮填料，其径向尺寸不大于50mm，填料投加量为池体体积的20%至40%，填料表面附着以硫酸盐还原菌为主体的微生物。

3.根据权利要求2所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，所述硫酸盐还原菌为从受采油聚合物污染的土壤、污水、罐底污泥或其它与采油聚合物长期接触的介质中取样并进行富集、培养、驯化后得到的。

4.根据权利要求2所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，在所述的硫酸盐还原菌预处理单元中，悬浮填料由气提泵转移至超声波发生器后，采用频率为20～40kHz、功率输入为20～40W/L的超声波处理5～20min后回流至硫酸盐还原菌预处理池进水端，与池内填料混合，并优先接触系统进水。

5.根据权利要求1所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，所述水解酸化反应器内装有多孔球形悬浮填料，其径向尺寸不大于50mm，填料投加量为池体体积的20%至40%，活性污泥附着于悬浮填料表面。

6.根据权利要求5所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，在所述的水解酸化处理单元中，悬浮填料由气提泵转移至超声波发生器后，采用频率为20～40kHz、功率输入为10～40W/L的超声波处理5～20min后回流至水解酸化反应器进水端，与池内填料混合，并优先接触水解酸化反应器进水。

7.根据权利要求1所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，所述接触氧化单元内设置半软性填料，好氧活性污泥附着于半软性填料表面。

8.根据权利要求1所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，所述设有低强度超声波发生器的处理池内还设有搅拌器。

9.根据权利要求4所述的聚合物驱油田采出水外排处理系统，其特征在于，搅拌器的转速控制在100转/分钟以下。

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