CN1207222C - 一种去除稠油采出水中cod的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种去除稠油采出水中COD的方法。包括一级物化处理段、生物调整段、二级物化处理段，其一级物化处理段以油水分离为主，可采用常规隔油、气浮、混凝沉淀工艺，大幅度削减污水中矿物油、悬浮物，并削减一定浓度的COD；生物调整段可采用厌氧、水解酸化、兼性生物处理技术进行有机污染物的分子重整，改变污水中COD的化学组成；二级物化处理段可采用现有的混凝-分离技术污水中COD的去除段。本发明对生物处理在整体工艺中的作用和目标重新予以定义，实现对废水中的有机污染物进行分子重整，并对其调整后污水中的有机污染物易于在药剂作用下通过现有物化处理技术予以去除，从而实现稠油采出水的有效净化。

Description

一种去除稠油采出水中COD的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术，具体地说是一种去除稠油采出水中COD的方法。
背景技术
我国大部分油田开采都采用注水方式，随着开采时间的增加，原油的含水量逐年升高，这样就产生了大量的含油废水，采出水通常采用隔油、气浮、过滤等物理、物化方法大幅度削减矿物油及COD，达到行业标准后回注地下，其中部分回注是石油生产的需要，部分则属于无效回注，由于无效回注困难，因此近年来相关企业一直寻求经济有效的处理方式，通过深度处理或生物处理工艺达到国家综合污水排放标准后排放，以降低生产成本或为污水寻找出路。对于稠油采出水，由于现有技术难以达到排放处理要求，因此一直是石油行业的技术难题。
发明内容
本发明旨在提供一种去除稠油采出水中COD的方法，它能使稠油采出水达到排放处理要求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案包括三个处理阶段：一级物化处理段、生物调整段、二级物化处理段，其中：一级物化处理段以油水分离为主，可采用常规隔油、气浮、混凝沉淀工艺，大幅度削减污水中矿物油、悬浮物，并削减一定浓度的COD；生物调整段可采用厌氧、水解酸化、兼性生物处理技术进行有机污染物的分子重整，改变污水中COD的化学组成；二级物化处理段可采用常规的混凝—分离技术污水中COD的去除段；根据水质情况，在二级物化处理段可加酸调节污水pH至7以下，使去除效果更好。
与现有技术相比，本发明更具有如下有益效果：
1.本发明在对现有技术和现有工艺多次尝试，试图通过生物处理降解污水中COD未果的基础上，根据稠油采出水的理化性质，对现有生物处理技术在稠油采出水处理中的作用和目标，重新予以定义。针对稠油稠油采出水含有大量的难生物降解有机污染物、污水的可生化性极差的技术难题，提出了生物调整的技术措施，使稠油采出水达到了排放处理要求(出水中COD浓度可控制在100mgL-1以下)。
2.本发明首次提出一级物化处理、生物调整、二级物化处理三阶段的新工艺，即一级物化处理为预处理工艺，为生物处理(生物调整)奠定基础，生物处理(生物调整)的主要目的在于对废水中的有机污染物进行分子重整，而不是传统意义上的降解，通过生物调整处理，使污水中的有机污染物在药剂作用下通过絮凝处理予以去除。它区别于生物处理在其它污水处理工艺中的作用，即：在稠油采出水的处理中，生物处理不以COD的降解为目标，而是通过生物处理，调整污水中有机污染物的成分，使污水中的有机物在絮凝剂的作用下易于从污水中絮凝出来，从而达到去除COD的目的，在本领域为稠油采出水的排放指明了一新的技术路线。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明一个实施例的工艺流程图。
图3为本发明另一个实施例的工艺流程图。
图4为本发明又一个实施例的工艺流程图。
图5为本发明第四个实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详述本发明。
实施例1
污水采自辽河油田欢喜岭采油厂欢四联合站，处理量2m3/d，工艺流程如图1、2所示。其中：
一级物化处理段：可采用隔油、气浮、混凝等现有物化处理技术。由于所处理污水为稠油采出水，并且污水中石油类污染物浓度高，在此处理段中以除油为主，可采用现有技术中的隔油、气浮、混凝除油等工艺，大幅削减污水中矿物油、悬浮物和COD，为下一步的生物处理段(生物调整段)奠定最佳的反应基础。正常条件下经一级物化处理后，污水中的COD浓度为低于250mgL-1。按国家污水排放标准要求，污水中的COD是主要排放限制因子，因此，COD的去除是下一步的主要处理目标。本实施例采用隔油、气浮，具体是：原水进入隔油装置，停留时间为8h，加入无机、有机絮凝药剂(分别为聚合氯化铝70mgL-1，水解性聚丙烯酰胺2mgL-1)后，进行气浮处理。
生物处理段：由于稠油采出水的的可生化性很差，所以本段主要以COD组分的分子调整为主(污染物分子重整)。可采用的现有技术中：厌氧、水解酸化、兼性等技术。在生物作用下，污水中的有机污染物成分发生了变化，如有机酸的含量明显增加，虽然COD浓度基本没有降低，但有机污染物的组分的改变为下一段的絮凝处理提供了必备条件。本实施例是在气浮处理后进入折流式厌氧反应器，水力停留时间为3天，兼性处理2天。
二级物化处理段：二级物化处理段，是COD的最终去除阶段，以污水的达标排放为设计目的。污水经生物调整后，在药剂调节下(视水质而定)，加入絮凝药剂，采用现有的混凝分离技术，如气浮、沉淀、絮凝、过滤等物理分离技术，污水中的有机污染物可从污水中分离出来，分离效率高于50％，排放污水中的COD浓度小于100mgL-1，达到国家污水排放标准。本实施例用H2SO4调节pH值至6，再加入絮凝药剂(分别为聚合硫酸铁100mgL-1，阳离子型聚丙烯酰胺1mgL-1)，进行絮凝、气浮处理。
本发明的原理
(1)稠油采出水特性与处理方法
稠油中胶质、沥青质含量高，采出水中的污染物主要为油水分离过程中剩余矿物油成分，以及在石油开采、集输等生产过程中添加的各种化学药剂，其中很大部分为有机高分子聚合物，导致污水乳化现象较重。采出水经过现有的隔油、气浮、过滤等技术处理后，COD浓度一般超过200mgL-1，不能进行外排。由于污水中BOD5值很低，BOD5/COD常小于0.10，可生化性很差。由于其特殊性，参照其它含油污水处理工艺，如物化处理后采用生物处理技术，试图使稠油采出水中的有机物发生生物降解，往往效果较差，出水中COD浓度达不到国家环境标准要求。
(2)生物调整
由于稠油采出水的可生化性很差，因此难以通过优化工艺参数来提高稠油采出水的生物处理效率。虽然生物处理不能使污水中的有机污染物得到高效率的生物降解，但若采用厌氧、兼性生物处理，在污水中的COD浓度未明显降低的情况下可使其中的有机物分子发生结构和组成等方面的变化，变化的结果是通过加入絮凝药剂，能使有机物的絮凝特性发生根本性变化，可对污水中的COD进行较大比例的去除。为发挥生物在稠油采出水中处理中的作用，本发明提出了一级物化处理—生物调整—二级物化处理的思想，对生物处理在工艺流程中的作用、目标重新予以定义。即一级物化处理做为预处理工艺，为生物处理奠定基础，本发明生物处理的主要目的不是现有工艺技术中对污染物的生物降解，而在于对污水中的有机污染物进行分子重整，即生物调整，通过生物调整处理，使污水中的有机污染物朝易于药剂混凝的方向变化，然后通过絮凝分离予以去除。实验结果表明，通过二级物化处理(絮凝分离)，出水中COD浓度在100mgL-1以下。
经本发明研究表明，生物处理后，在微生物的调整作用下，废水中的COD组成发生了明显的变化。本实施例生物调整前、后污水中的主要有机污染物的数据参见表1及表2。
  表1生物调整前污水中的主要有机污染物
    分子式     分子量     比例％
    C24H38O4     390     2.51
    C18H31N     261     1.32
    C16H32O2     256     9.43
    C22H38O2     334     8.49
    C19H40     268     2.41
    C23H28O7     416     1.42
    C15H30O3     258     6.87
    C13H24O2     212     1.03
    C21H24N2O6     400     1.01
    C15H28O     224     24.58
    C18H38O     270     7.49
    C43H88     604     3.2
    C29H52O2     432     3.92
    C30H50     410     1.77
表2生物调整后污水中的主要有机污染物
    分子式     分子量     比例％
    C7H10O     110     13.35
    C9H16     124     4.24
    C8H12O     124     4.08
    C19H40     268     2.08
    C8H10O     122     3.61
    C9H12O     136     3.44
    C15H30O2     242     1.89
    C18H38     254     2.16
    C21H22O4     338     2.95
    C16H22O4     278     14.10
    C21H44     296     2.47
    C19H38O2     298     1.99
    C13H28     184     2.64
    C20H40O2     312     1.04
    C18H38     254     2.97
    C21H44     296     2.63
    C23H46     322     1.04
    C21H42O     310     2.22
    C24H38O4     390     9.01
    C24H38O4     390     18.49
    C18H38     254     1.34
原水中石油类有机污染物主要为大分子烷烃、芳烃酚类和石油胶质，而经过生物处理后，有机物被分解成短链、小分子量的物质，其中酚类和烃类变化最显著，而主要有机物为各种饱和脂肪酸和胶质代谢物。这些有机物在药剂的作用下，很易于在药剂作用下从废水中絮凝分离出去，从而使出水达到国家环境标准。因此，充分利用生物处理对污染物的调整作用，更新、完善对生物处理的处理作用与处理目标认识，并设计合理的工艺流程，对稠油采出水的处理具有重要的科学和技术意义。
本发明工艺的处理结果见表3。
                          表3处理结果
                              COD            BOD5
             原水             450～650       20～30
             隔油             350～400       15～25
             气浮             210～255       14～22
             厌氧             195～240       ＜15
             兼性             180～225       ＜15
             絮凝-气浮        ≤100          ＜10
总之，本发明针对稠油采出水的理化性质，利用现有污水生物处理技术，提出了生物调整的新思想，并在三段处理工艺予以实施。通过对污水中有机污染物的分子重整，使其在絮凝药剂的作用下从污水中分离出来，实现了稠油采出水的有效净化。
实施例2
与实施例1不同之处在于实验地：辽河油田稠油(曙光)污水处理厂，该污水厂建于2002年，日处理量10000m3/d，工艺流程如图3所示。经一级物化处理(隔油、气浮)—生物调整(厌氧、兼性)—二级物化处理(絮凝、过滤)完成整个过程。具体是：
含油污水进入隔油罐，容积为500m3，经调节罐后进行加药处理，加入的无机絮凝药剂为聚合硫酸铁50mgL-1，有机絮凝助剂为阳离子型聚丙烯酰胺接枝共聚物2mgL-1；完成气浮处理后，然后进入容积为16000m3的厌氧池，水力停留时间为1.6天，再进入兼性塘，水力停留时间为21天。生物处理后用硫酸调节pH值至6后，再加入絮凝药剂(分别为聚合硫酸铁100mgL-1，阳离子型聚丙烯酰胺1mgL-1)，进行絮凝、过滤处理。工艺的处理结果见表4。
                            表4处理结果
                                COD            BOD5
               原水             500～600       25～30
               隔油             400～450       20～25
               气浮             230～260       15～20
               厌氧             210～240       ＜15
               兼性             200～220       ＜15
               絮凝-过滤        ≤100          ＜10
实施例3
与实施例1不同之处在于：工艺流程如图4所示。经一级物化处理(隔油、气浮)—生物调整(厌氧)—二级物化处理(絮凝、气浮)完成整个过程。
实施例4
与实施例2不同之处在于：工艺流程如图5所示。经一级物化处理(隔油、气浮)—生物调整(厌氧)—二级物化处理(絮凝、过滤)完成整个过程。

Claims (1)

1.一种去除稠油采出水中COD的方法，其特征在于包括三个处理阶段：一级物化处理段、生物调整段、二级物化处理段，其中：一级物化处理段以油水分离为主，采用常规隔油和气浮工艺，大幅度削减污水中矿物油、悬浮物，并削减一定浓度的COD；生物调整段：采用厌氧、水解酸化和/或兼性生物处理技术进行有机污染物的分子重整，改变污水中COD的化学组成；二级物化处理段采用常规的混凝-分离技术中的絮凝和气浮、或絮凝和过滤作为污水中COD的去除段。
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