CN113185066A - 一种高聚高盐采油废水的污水处理方法 - Google Patents

一种高聚高盐采油废水的污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高聚高盐采油废水的污水处理方法。本发明提供的高聚高盐采油废水的污水处理方法包括步骤：将采油废水导入调节池进行均质调节，然后经过气浮装置进行气浮除油，再依次进行一级高级氧化和生化处理、二级高级氧化和生化处理、三级高级氧化和生化处理，出水达到排放要求。本发明采用多级高级氧化和生化处理工艺，在每级生化处理前均设有高级氧化处理，以提高废水的可生化性；多级高级氧化和生化处理充分有效利用了高级氧化所产生的可生化性有机物，提高了生化处理的效果，相较于其他物理、化学方法，节省了药剂投加的费用。

Description

一种高聚高盐采油废水的污水处理方法
技术领域
本发明属于采油废水处理技术领域，具体涉及一种高聚高盐采油废水的污水处理方法。
背景技术
随着国内各油田的不断开发，原油的含水量也在不断地上升，虽然其中约90%可以进行回注，但是仍然会产生出大量污水，即采油废水。为提高采收效率，聚合物驱技术在油田得到广泛应用，采出液含聚合物浓度呈逐渐增大趋势。采油废水成分复杂，包括原油、有机物、无机物、无机盐类及微生物等，具有高盐、聚合物含量高、乳化程度高、废水粘度大等特点，可生化性差，属于难处理高聚高盐采油废水。目前，采油废水常用的处理技术有物理法、化学法、生物法，均有各自的缺点且处理效果不佳。
采油废水采用物理方法进行处理时，仅能去除废水中的悬浮物质，水中的溶解性物质不能够进行去除，达不到理想的处理效果；化学法主要向废水中添加药剂，对废水中的污染物质有较好的处理效果，但是药剂成本高；生物法利用微生物对废水进行处理，但是采油废水中聚合物含量高，难以被生物降解，势必要大量增加废水停留时间，导致占地面积大且处理效果不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种高聚高盐采油废水的污水处理方法，有效解决了现有技术中处理效果差、药剂成本高的问题，实现了生化处理效果好、药剂投加费用低的效果。
本发明提供了一种高聚高盐采油废水的污水处理方法，包括步骤：将采油废水导入调节池进行均质调节，然后经过气浮装置进行气浮除油，再依次进行一级高级氧化和生化处理、二级高级氧化和生化处理、三级高级氧化和生化处理，出水达到排放要求。本发明待处理的采油废水进水水质水量不稳定，在前端设置一进水调节池，达到均质水质水量的作用。本发明提供的采用多级高级氧化和生化处理工艺，相较于采用其他物理、化学方法进行废水处理，节省了药剂投加的费用。
另外，根据本发明上述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，还可以具有如下的附加技术特征。
根据本发明，一级高级氧化和生化处理包括步骤：将气浮除油后的废水的pH值调为酸性，然后导入铁碳微电解反应器进行铁碳微电解反应，再调节pH值至中性或弱碱性，产生铁泥沉淀；之后将废水依次通过A2O生化系统、沉淀池和超滤膜系统进行处理。本发明中进水pH值调节为酸性后进入铁碳微电解反应器，铁碳微电解反应器中的铁碳填料能发生微电解，使水中的有机物断链，提高废水的可生化性。沉淀池和超滤膜系统对水中悬浮物质的截留作用可以去除水中悬浮物质，防止污泥对后续反应的影响。
根据本发明，一级高级氧化和生化处理步骤中，铁碳反应酸性为pH值2-5；A2O生化系统后的沉淀池形式包括但不限于平流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜板沉淀池、斜管沉淀池中的一种或多种。
根据本发明，一级高级氧化和生化处理步骤中，A2O生化系统依次包括厌氧池、缺氧池和好氧池。本发明采用的A2O生化系统内部装有填料，有利于污泥附着，生化处理效果更好，并能同时去除水中的N和P，生化处理后的废水经沉淀池沉淀后，上层清液进入超滤膜系统，过滤后流入下一系统。
根据本发明，二级高级氧化和生化处理包括步骤：将一级高级氧化和生化处理后的废水导入芬顿反应装置，调节pH值至酸性，加入氧化剂进行氧化反应，再调节pH值至弱碱性排入沉淀池中；之后将废水导入生化系统进行生化处理。
根据本发明，二级高级氧化和生化处理步骤中，生化系统为好氧接触池，好氧接触池内装填有填料。
根据本发明，三级高级氧化和生化处理包括步骤：将二级高级氧化和生化处理后的废水依次输入臭氧催化氧化池、中间水池和生物活性炭滤池进行处理。
根据本发明，三级高级氧化和生化处理步骤中，臭氧催化氧化池内通有臭氧，废水在臭氧催化氧化池内停留的时间为0.5-2h。
根据本发明，三级高级氧化和生化处理步骤中，废水在中间水池内停留的时间为0.5-3h。废水在中间水池是为了降解水中含有的剩余臭氧。
根据本发明，废水在调节池进行均质调节的时间为1-7天；出水的排放要求包括COD不高于50mg/L。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：
（1）本发明提供的高聚高盐采油废水的污水处理方法通过采用调节池，能够均质水质水量，不会对后续处理工艺产生冲击负荷。
（2）废水处理中最为经济适用的处理方法是生化法，采油废水中的COD难降解，为使废水达到可生化处理的要求，本发明采用高级氧化的方法对废水进行预处理。
（3）采油废水中的COD浓度较高，一级生化处理不能达到处理要求，本发明设计了多级生化处理工艺，用以去除采油废水中的COD。
（4）采油废水经生化处理后水中的BOD含量降低，可生化性降低，不足以满足二级生化处理的要求，因此本发明在每级生化处理前均设有高级氧化处理，以提高废水的可生化性；多级高级氧化和生化处理充分有效利用了高级氧化所产生的可生化性有机物，提高了生化处理的效果。
（5）本发明采用的一级生化处理时采用A2O生化系统、沉淀池和超滤膜系统，集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节约后续二沉池，在保证处理效果的前提下将工艺简化，节省后续工艺中药剂使用量。
（6）本发明采用多级高级氧化和生化处理工艺，污染物的去除主要依靠生化处理，相较于其他物理、化学方法，节省了药剂投加的费用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明提供的高聚高盐采油废水的污水处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
采油废水中成分较为复杂，主要成分是聚合物，难以生物降解，对其进行生化处理之前必须要进行高级氧化，提高废水的可生化性。由于废水的COD较高，一级生化处理达不到要求的处理效果，因此本发明提供了一种高聚高盐采油废水的污水处理方法，采用多级生化处理的方法来对废水进行处理，具体包括如下步骤。
步骤一：采油废水经前端除油后，因进水水质水量不稳定，首先进入调节池，在调节池中停留1-7天，达到均质水质水量的作用，避免进水水量波动较大，对后续废水处理工艺造成冲击负荷。同时，废水中的悬浮物质等杂质会在调节池内沉淀下来，调节池同时起到预沉淀的作用。
步骤二：废水经调节池均质水质水量后经过气浮装置除油。
步骤三：将经过气浮装置除油后的废水进行一级高级氧化和生化处理，具体包括：
将气浮装置除油后的废水进入铁碳微电解反应器。首先在进水管道上安装一管道混合器或设置一pH调节池用以调节pH值至2-5，调酸后的废水进入铁碳微电解反应器，利用填充在废水中的铁碳填料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性，能和废水中许多有机物发生氧化还原反应，改变有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用，以达到降解有机污染物的目的。在曝气情况下，Fe2+氧化生成Fe3+，并逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。调节pH值至中性或弱碱性，铁碳反应产生的铁泥在沉淀池中沉淀去除。
废水经沉淀池沉淀过滤后进入生化系统，依次经过A2O生化系统的厌氧池、缺氧池以及好氧池，随后进入沉淀池和超滤膜系统。A2O生化系统池内设置有填料，微生物附着在填料上，起到增加污泥浓度并保留微生物的作用。废水中的碳、氮、磷等物质在该阶段被大量去除，净化水质。同时，微生物吸收水中营养物质，开始大量繁殖，微生物聚合生成丝状污泥。在A2O生化系统池后设置沉淀池和超滤膜系统，除去水中悬浮物质和污泥。A2O生化系统后的沉淀池形式包括但不限于平流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜板沉淀池、斜管沉淀池中的一种或多种。超滤膜系统的分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零。同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生化系统内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了生化系统对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。废水经过铁碳+生化处理后，水中的COD有明显降低，但未达到处理要求，且废水的可生化性较低，因此需要对其进行二级高级氧化和生化处理。
步骤四：将经过一级高级氧化和生化处理后的废水进行二级高级氧化和生化处理，具体包括：
将步骤三中的超滤膜系统出水加入硫酸调节pH值至酸性，优选pH=4后进入芬顿反应装置，过氧化氢（H2O2）与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，能够有效去除难降解有机污染物，将废水中的高聚物质断链，芬顿反应装置需要保持在酸性条件下进行，出水加碱调节pH值后进入沉淀池，当污水处于碱性环境时，Fe3+和OH-生成氢氧化铁Fe(OH)3沉淀，吸附、凝聚水中的污染物，在沉淀池中沉淀去除。
废水经沉淀池沉淀过滤后进入好氧接触池，经芬顿处理提高生化性后，进入好氧接触池，池内设置有填料，微生物附着在填料上，起到增高污泥浓度并保留微生物的作用。同时，微生物吸收大量营养物质，开始大量繁殖，生成丝状污泥，经沉淀池对废水中的污泥进行沉淀，出水水质较为澄清。沉淀池出水水质清澈，悬浮物质含量较低，此时经由两级高级氧化+生化处理后，废水中COD浓度较低。
步骤五：将经过二级高级氧化和生化处理后的废水进行三级高级氧化和生化处理，具体包括：
将经过步骤四处理的废水通入臭氧催化氧化池停留时间0.5-2h，池内装有臭氧催化氧化填料，臭氧做作为强氧化剂，氧化废水中残余的难降解有机物。臭氧处理后的废水中溶解有部分残余的臭氧，将废水通入中间水池，停留0.5-3h，臭氧不稳定，在水中会逐渐降解为氧气，不会影响后续生化处理。
将中间水池出水导入生物活性炭滤池进行进一步处理，生物活性炭滤池是通过活性炭吸附和生物降解的协同作用来去除有机物，水中有机物不断地被吸附到活性炭表面，保证了其与生物膜得到充分时间的接触，从而使生化有机物的效率得到大幅度提高，与此同时，吸附在活性炭上的有机物被生化降解，从而其吸附能力也随之恢复。具有进一步去除SS、COD、脱氮除磷等作用。过滤后的清水流入清水池后排放即可，排放的清水的COD≤50mg/L。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
本实施例提供一种高聚高盐采油废水的污水处理方法，是对渤海湾某油田采油废水进行处理，流程示意图如图1所示，包括如下步骤。
对渤海湾某油田采油废水进行处理，处理水量500t/d，进水水质指标：pH 6.5，含油18 mg/L，COD 980mg/L，BOD/COD＜0.1，TN 46mg/L，悬浮物SS 80mg/L。采油废水进调节池均质水质水量，调节池停留时间24h。气浮除油阶段采用部分加压溶气气浮，含油量降为10mg/L。
一级高级氧化和生化处理阶段：将废水调节pH为3，进入铁碳微电解反应器，铁碳反应停留时间2h，后加碱调节为中性并加入PAM进行沉淀，铁碳微电解处理后废水BOD/COD>0.3，导入A2O生化系统。厌氧池中溶解氧DO浓度0.15mg/L，停留时间2h；缺氧池中DO浓度0.4mg/L，停留时间9h；好氧池中DO浓度2.3mg/L，停留时间20h。经过一级高级氧化和生化处理后，废水进入沉淀池，沉淀后的上层清液进入超滤膜系统，进一步截留水中污染物。出水COD 420mg/L，TN 4.8mg/L，COD去除率57%，TN去除率89.6%。
二级高级氧化和生化处理阶段：将一级高级氧化和生化处理后的废水导入芬顿反应装置，芬顿氧化水力停留时间2h，投加硫酸调节反应pH值至3，依次加入硫酸亚铁和双氧水，反应完成后加氢氧化钠将pH调回至中性，芬顿反应出水沉淀后，导入好氧接触池，好氧接触池水力停留时间40h，好氧接触池内设置有填料，填料填充比50%，污泥浓度3500mg/L，经斜管沉淀池沉淀后出水澄清，COD 98mg/L，二级高级氧化和生化处理COD去除率77%。
三级高级氧化和生化处理阶段：将二级高级氧化和生化处理后的废水输入臭氧催化氧化池，臭氧工艺臭氧反应区的反应时间60min，臭氧浓度150mg/L，臭氧产量5000g/h。出水进入中间水池，中间水池废水停留时间2h，降解残余臭氧后导入生物活性炭滤池进行三级生化处理，外排出水COD浓度24mg/L，达到出水水质要求（COD≤50mg/L）。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的发明内容。

Claims (10)

1.一种高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于，包括步骤：将采油废水导入调节池进行均质调节，然后经过气浮装置进行气浮除油，再依次进行一级高级氧化和生化处理、二级高级氧化和生化处理、三级高级氧化和生化处理，出水达到排放要求。
2.根据权利要求1所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于，所述一级高级氧化和生化处理包括步骤：将气浮除油后的废水的pH值调为酸性，然后导入铁碳微电解反应器进行铁碳微电解反应，再调节pH值至中性或弱碱性，产生铁泥沉淀；之后将废水依次通过A2O生化系统、沉淀池和超滤膜系统进行处理。
3.根据权利要求2所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：所述酸性为pH值2-5；所述A2O生化系统后的沉淀池形式包括但不限于平流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜板沉淀池、斜管沉淀池中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于，所述二级高级氧化和生化处理包括步骤：将所述一级高级氧化和生化处理后的废水导入芬顿反应装置，调节pH值至酸性，加入氧化剂进行氧化反应，再调节pH值至弱碱性排入沉淀池中；之后将废水导入生化系统进行生化处理。
5.根据权利要求4所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：所述生化系统为好氧接触池，所述好氧接触池内装填有填料。
6.根据权利要求4所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：所述氧化剂包括硫酸亚铁溶液和/或双氧水。
7.根据权利要求1所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于，所述三级高级氧化和生化处理包括步骤：将所述二级高级氧化和生化处理后的废水依次输入臭氧催化氧化池、中间水池和生物活性炭滤池进行处理。
8.根据权利要求7所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：所述臭氧催化氧化池内通有臭氧，废水在所述臭氧催化氧化池内停留的时间为0.5-2h。
9.根据权利要求7所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：废水在所述中间水池内停留的时间为0.5-3h。
10.根据权利要求1所述的高聚高盐采油废水的污水处理方法，其特征在于：废水在所述调节池进行均质调节的时间为1-7天；出水的排放要求包括COD不高于50mg/L。
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