CN103992007B - 一种难降解的稠油类污水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理方法，特别是一种难降解的稠油类污水处理方法，该方法是将稠油类污水依次经过气浮预处理、前吸附处理、一级沉淀处理、生化处理、后吸附处理和絮凝沉淀处理。其解决了稠油类污水在处理后能够达到CODcr≤50mg/L的国家排放要求的技术问题。其通过前后吸附的方法即可在生化前段吸附污水中溶解性难、难降解的有机物，提高进水可生化性，在生化后段使用活性焦吸附，最终使得污水中CODcr达到排水指标（CODcr≤50mg/L），同时相比较其他生物法，其整体水力停留时间短，对水质的适应性强，耐冲击负荷性能好，而且还适用于进水水质不稳定的系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，特别是一种难降解的稠油类污水处理方法，同时在本发明中还提供了一种难降解的稠油类污水处理系统。
背景技术
随着现代经济社会的飞速发展，对稠油的需求量也在日益增长。因此，稠油开采过程中产生的污水量也大幅度增长，其后期排放处理正在越来越受到人们的关注。
稠油类的污水中不但浮油、乳化油和溶解油的含量高，而且还会混杂有大量的悬浮有机物，并且上述的悬浮有机物成分中常常会含有酚、醛、醇、烷烃、卤代烃等降解性差的物质；同时，在开采中常常使用到的破乳剂、助排剂、降粘剂、发泡剂、除油剂、絮凝剂及驱油剂等高分子化合物也会混合在污水中，因此大大地增加了稠油类污水的处理难度。
目前，上述稠油类污水处理应用中的处理工艺基本以传统的“老三套”处理工艺为主，即隔油、气浮和生化。其中的生化处理技术也较为的常规化，如：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等。但是由于稠油类污水的复杂成分，上述工艺处理后的出水水质很难达到CODcr≤50mg/L的国家排放要求(DB21/1627-2008)。因此，有必要对现有稠油类污水处理工艺/方法进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种难降解的稠油类污水处理方法。通过上述方法处理后的出水可达到国家或地方污水排放标准(DB21/1627-2008) 的排放标准CODcr≤50mg/L。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种难降解的稠油类污水处理方法，是将稠油类污水依次经过气浮预处理、前吸附处理、一级沉淀处理、生化处理、后吸附处理和絮凝沉淀处理。
上述中气浮预处理主要实现采油厂污水中石油类、稠油类、悬浮物和CODcr的去除，其出水CODcr小于400mg/L，一般在320～380mg/L。通过加压溶气气浮的方式，在浮选剂的作用下，实现污染物的分离去除。浮选剂优选含有一种铁盐和聚丙烯酰胺（PAM）的复配物。铁盐优选为聚合硫酸铁、硫酸铁或氯化铁中的一种，最好是聚合硫酸铁；聚丙烯酰胺优选为阳离子聚丙烯酰胺。上述中的复配物为酸性，pH值较好为2-5，pH值最佳为3.0-4.5 ；其药液成分的比例为1~3份铁盐∶1~2份PAM。污水经气浮预处理后，pH值最佳为5-6。
前吸附处理主要是先在气浮出水中投加活性焦吸附水中的有机物，在搅拌机的充分搅拌下，使活性焦充分的吸附水中的有机物，从而进一步地降解污水中的部分CODcr。而后在一级沉淀池（底部设置排泥口）中进行沉淀，HRT为5h，吸附饱和后的活性焦则完成与水的分离。
一级沉淀池出水再经过生化处理，上述中的生化处理主要由第一曝气生物滤池（BAF1）、第二厌氧生物滤池（AF2）和第三曝气生物滤池（BAF3）组成，在上述三个生物滤池中均装有海绵生物填料，一级沉淀池出水依次经过第一曝气生物滤池、第二厌氧生物滤池和第三曝气生物滤池，污水中的微生物通过海绵生物填料为载体在其表面加以繁殖，从而在进水CODcr低的情况下，也能够保持三个生物滤池中均有一定的污泥浓度，提高对污水中CODcr的去除率，具体而言就是微生物通过海绵生物填料时被附载到海绵生物填料表面，形成生物膜，依靠填料表面附着的大量微生物来实现稠油类污水中CODcr的降解，同时上述中的第一曝气生物滤池和第三曝气生物滤池均通过吹入空气进行曝气，气水比各为2~6∶1，HRT各为8h，第二厌氧生物滤池始终处于厌氧状态，其对CODcr的去除率并不高，但是能够对污水起到改性作用，主要体现在厌氧的水解酸化段，水解酸化的产物主要是小分子有机物，使废水中溶解性有机物显著提高，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢，HRT为8h；控制生化处理后出水中CODcr≤120 mg/L。
后吸附处理是吸附上述第三曝气生物滤池的出水，活性焦主要是吸附水中一些难降解的CODcr。在后吸附池中有一个大功率的搅拌机，其目的是将水中粉末形状的活性焦与污水充分接触已达到最佳吸附效果。吸附后的出水是浑浊的，必须要经过絮凝，絮凝沉淀池包括反应区与沉淀区，反应区要投加药剂1：聚丙烯酰胺（PAM）和药剂2：硫酸亚铁（FeSO4）；沉淀区HRT为3h，经过沉淀后出水CODcr≤50mg/L。上述后吸附处理中未能吸附饱和的活性焦可以作为前吸附处理中的活性焦，此作用可以大幅度地提高活性焦的利用率。
同时在本发明中还提供了一种上述难降解的稠油类污水处理方法中使用的污水处理系统，该系统包括了依次按稠油类污水流经顺序排列的气浮预处理池、生化处理池和絮凝沉淀池，在上述的气浮预处理池与生化处理池之间增设有前吸附池和一级沉淀池，上述的生化处理池主要有依次排列的第一曝气生物滤池、第二厌氧生物滤池和第三曝气生物滤池组成，在上述的第三曝气生物滤池与絮凝沉淀池之间增设有后吸附池，在上述的前吸附池和后吸附池内均设有设有搅拌机。
作为进一步的技术改进，上述处理系统中气浮预处理池上配置有浮选剂投加装置，该浮选剂投加装置能够方便工作人员往气浮预处理池中投加浮选剂；在上述中的前吸附池和后吸附池上均配置有活性焦投加装置，该活性焦投加装置能够方便工作人员往前吸附池和后吸附池中投加活性焦；在上述中絮凝沉淀池的反应区上配置有聚丙烯酰胺投加装置和硫酸亚铁投加装置，该聚丙烯酰胺投加装置和硫酸亚铁投加装置能够方便工作人员往絮凝沉淀池的反应区中投加聚丙烯酰胺和硫酸亚铁两种药剂。
本发明得到的一种难降解的稠油类污水处理方法，其具备以下的优点：
1）采用改良式的生化处理：比其他生物法整体水力停留时间短，对水质的适应性强，耐冲击负荷性能好，而且还适用于进水水质不稳定的系统；
2）通过前后吸附的方法即可在生化前段吸附污水中溶解性难、难降解的有机物，提高进水可生化性，在生化后段使用活性焦吸附，最终使得污水中CODcr达到排水指标（CODcr≤50mg/L）；同时上述后吸附处理中未能吸附饱和的活性焦作为前吸附处理中的活性焦，此作用可以大幅度地提高活性焦的利用率，既经济又实用。
附图说明
图1是发明中所提供一种难降解的稠油类污水处理系统的一种示意图；
图2是发明中所提供一种难降解的稠油类污水处理系统的另一种示意图。
图中：气浮预处理池1、生化处理池2、絮凝沉淀池3、反应区3-1、前吸附池4、一级沉淀池5、第一曝气生物滤池6、第二厌氧生物滤池7、第三曝气生物滤池8、后吸附池9、浮选剂投加装置10、活性焦投加装置11、聚丙烯酰胺投加装置12、硫酸亚铁投加装置13。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例中所提供的一种难降解的稠油类污水处理方法，是将稠油类污水依次经过气浮预处理、前吸附处理、一级沉淀处理、生化处理、后吸附处理和絮凝沉淀处理。
上述中气浮预处理主要实现采油厂污水中石油类、稠油类、悬浮物和CODcr的去除，其出水CODcr一般在320～380mg/L。通过加压溶气气浮的方式，在浮选剂的作用下，实现污染物的分离去除。浮选剂选用聚合硫酸铁和阳离子聚丙烯酰胺的复配物。复配物为酸性，pH在3.0-4.5之间 ；其药液成分的比例为1~3份聚合硫酸铁∶1~2份阳离子聚丙烯酰胺。污水经气浮预处理后，pH值最佳为5-6。
前吸附处理主要是先在气浮出水中投加活性焦吸附水中的有机物，在搅拌机的充分搅拌下，使活性焦充分的吸附水中的有机物，从而实现进一步地降解污水中的部分CODcr。而后在一级沉淀池5（底部设置排泥口）中进行沉淀，HRT为5h，吸附饱和后的活性焦则完成与水的分离。
一级沉淀池5出水再经过生化处理，上述中的生化处理主要由第一曝气生物滤池6（BAF1）、第二厌氧生物滤池7（AF2）和第三曝气生物滤池8（BAF3）组成，在上述三个生物滤池中均装有海绵生物填料，一级沉淀池5出水依次经过第一曝气生物滤池6、第二厌氧生物滤池7和第三曝气生物滤池8，污水中的微生物通过海绵生物填料为载体在其表面加以繁殖，从而在进水CODcr低的情况下，也能够保持三个生物滤池中均有一定的污泥浓度，提高对污水中CODcr的去除率，具体而言就是微生物通过海绵生物填料时被附载到海绵生物填料表面，形成生物膜，依靠填料表面附着的大量微生物来实现稠油类污水中CODcr的降解，同时上述中的第一曝气生物滤池6和第三曝气生物滤池8均通过吹入空气进行曝气，气水比各为2~6∶1，HRT各为8h，第二厌氧生物滤池始终处于厌氧状态，HRT为8h；控制生化处理后出水中CODcr≤120 mg/L。
后吸附处理是吸附上述第三曝气生物滤池8的出水，活性焦主要是吸附水中一些难降解的CODcr。在后吸附池9中有一个大功率的搅拌机，其目的是将水中粉末形状的活性焦与污水充分接触已达到最佳吸附效果。吸附后的出水是浑浊的，必须要经过絮凝，絮凝沉淀池3包括反应区3-1与沉淀区，反应区3-1要投加药剂1：聚丙烯酰胺（PAM）和药剂2：硫酸亚铁（FeSO4）；沉淀区HRT为3h，经过沉淀后出水CODcr≤50mg/L。上述后吸附处理中未能吸附饱和的活性焦可以作为前吸附处理中的活性焦，此作用可以大幅度地提高活性焦的利用率。
同时在本实施例中还提供了一种上述难降解的稠油类污水处理方法中使用的污水处理系统，该系统如图1所示，包括了依次按稠油类污水流经顺序排列的气浮预处理池1、生化处理池2和絮凝沉淀池3，在上述的气浮预处理池1与生化处理池2之间增设有前吸附池4和一级沉淀池5，上述的生化处理池2主要有依次排列的第一曝气生物滤池6、第二厌氧生物滤池7和第三曝气生物滤池8组成，在上述的第三曝气生物滤池8与絮凝沉淀池3之间增设有后吸附池9，在上述的前吸附池4和后吸附池9内均设有设有搅拌机。
如图2所示，本实施例中还提供了另外一种难降解的稠油类污水处理系统作为上述污水处理系统的改进，两者的大体设计其实一致，只是本处理系统中的气浮预处理池1上配置有浮选剂投加装置10；前吸附池4和后吸附池9上均配置有活性焦投加装置11；絮凝沉淀池3的反应区3-1上配置有聚丙烯酰胺投加装置12和硫酸亚铁投加装置13。上述各个投加装置的设置，使得各种药剂能够方便投加到本污水处理系统中的相应处理池中。提升了操作实用性。
最后，取国内某稠油开采厂的污水进行试验。经测试上述采油厂的出水CODcr和石油类含量。
实验一：上述的采油厂出水收集CODcr在650 mg/L、石油类在68mg/L，经过气浮预处理后出水CODcr在320 mg/L、石油类在15 mg/L,气浮出水经过前吸附（活性焦）处理后出水CODcr在260mg/L、石油类在12 mg/L，再经过一级沉淀池5沉淀一部分活性焦混合物，HRT为5h，避免对污水生化处理造成影响，前吸附沉淀后出水经过BAF1处理后出水CODcr在200mg/L左右、石油类在8 mg/L，接着污水自流入AF2，AF2处理后出水CODcr在180mg/L，而后污水通过BAF3处理之后出水CODcr在100 mg/L。最后再经过后吸附（活性焦）处理和絮凝沉淀后出水CODcr在50mg/L以下、石油类在5 mg/L左右，同时也明显地降低了水的色度。
实验二：
上述的采油厂出水收集CODcr在740 mg/L、石油类在75mg/L，经过气浮预处理后出水CODcr在360mg/L、石油类在18mg/L,气浮出水经过前吸附（活性焦）处理后出水CODcr在280mg/L、石油类在14mg/L，再经过一级沉淀池5沉淀一部分活性焦混合物，HRT为5h，避免对污水生化处理造成影响，前吸附沉淀后出水经过BAF1处理后出水CODcr在220mg/L、石油类在10mg/L，接着污水自流入AF2，AF2处理后出水CODcr在200mg/L，而后污水通过BAF3处理之后出水CODcr在110mg/L。最后再经过后吸附（活性焦）处理和絮凝沉淀后出水CODcr在50mg/L、石油类在5 mg/L左右，同时也明显地降低了水的色度。
实验三：
上述的采油厂出水收集CODcr在820 mg/L、石油类在81mg/L，经过气浮预处理后出水CODcr在380mg/L、、石油类在22mg/L,气浮出水经过前吸附（活性焦）处理后出水CODcr在300mg/L、石油类在15mg/L，再经过一级沉淀池5沉淀一部分活性焦混合物，HRT为5h，避免对污水生化处理造成影响，前吸附沉淀后出水经过BAF1处理后出水CODcr在235mg/L、石油类在12mg/L，接着污水自流入AF2，AF2处理后出水CODcr在210mg/L，而后污水通过BAF3处理之后出水CODcr在120mg/L。最后再经过后吸附（活性焦）处理和絮凝沉淀后出水CODcr在50mg/L、石油类在5 mg/L左右，同时也明显地降低了水的色度。
Claims (5)
1.一种难降解的稠油类污水处理方法，其特征是将稠油类污水依次经过气浮预处理、前吸附处理、一级沉淀处理、生化处理、后吸附处理和絮凝沉淀处理；
其中，气浮预处理通过加压溶气气浮的方式，在浮选剂的作用下，实现污水中石油类、稠油类和悬浮物的分离去除，并将污水CODcr初步地控制在400mg/L以下；
前吸附处理主要是先在气浮预处理出水中投加活性焦，并在搅拌机的充分搅拌下使活性焦充分的吸附水中的有机物，从而达到进一步地降解部分CODcr，控制CODcr≤350mg/L；而后在一级沉淀池(5)中进行沉淀，HRT为5h，吸附饱和后的活性焦则完成与水分离；
生化处理主要由第一曝气生物滤池(6)、第二厌氧生物滤池(7)和第三曝气生物滤池(8)组成，在上述三个生物滤池中均装有海绵生物填料，一级沉淀池(5)出水依次经过第一曝气生物滤池(6)、第二厌氧生物滤池(7)和第三曝气生物滤池(8)，污水中的微生物通过海绵生物填料为载体在其表面加以繁殖，从而在进水CODcr低的情况下，也能够保持三个生物滤池中均有一定的污泥浓度，提高对污水中CODcr的去除率，同时上述中的第一曝气生物滤池(6)和第三曝气生物滤池(8)中气水比各为2~6∶1，HRT各为8h，第二厌氧生物滤池（7）始终处于厌氧状态，HRT为8h；控制生化处理后出水中CODcr≤120 mg/L；
后吸附处理中是先在后吸附池(9)中投加活性焦，并在搅拌机的充分搅拌下将粉末形状的活性焦与生化处理后的出水进行充分接触，活性焦主要是吸附污水中一些难降解的CODcr，控制污水中CODcr≤50mg/L，吸附后的出水进入絮凝沉淀池(3)，上述的絮凝沉淀池(3)包括反应区(3-1)与沉淀区，反应区(3-1)内要投加聚丙烯酰胺和硫酸亚铁，沉淀区HRT为3h，控制沉淀区出水中CODcr≤50mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种难降解的稠油类污水处理方法，其特征是浮选剂选用含有铁盐和聚丙烯酰胺的一种复配物；其药液成分的比例为1~3份铁盐∶1~2 份聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求2所述的一种难降解的稠油类污水处理方法，其特征是铁盐选用聚合硫酸铁、硫酸铁或氯化铁中的一种；聚丙烯酰胺选用阳离子聚丙烯酰胺。
4.一种权利要求1-3任一项中所述难降解的稠油类污水处理方法中使用的污水处理系统，包括依次按稠油类污水流经顺序排列的气浮预处理池(1)、生化处理池(2)和絮凝沉淀池(3)，其特征是在上述的气浮预处理池(1)与生化处理池(2)之间增设有前吸附池(4)和一级沉淀池(5)，上述的生化处理池(2)主要由依次排列的第一曝气生物滤池(6)、第二厌氧生物滤池(7)和第三曝气生物滤池(8)组成，在上述的第三曝气生物滤池(8)与絮凝沉淀池(3)之间增设有后吸附池(9)，在上述的前吸附池(4)和后吸附池(9)内均设有搅拌机。
5.根据权利要求4所述的一种污水处理系统，其特征是在上述的气浮预处理池(1)上配置有浮选剂投加装置(10)；在上述中的前吸附池(4)和后吸附池(9)上均配置有活性焦投加装置(11)；在上述中絮凝沉淀池(3)的反应区（3-1）上配置有聚丙烯酰胺投加装置(12)和硫酸亚铁投加装置(13)。
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