CN1350986A

CN1350986A - 一种油田采出水的处理方法

Info

Publication number: CN1350986A
Application number: CN 00123164
Authority: CN
Inventors: 赵景霞; 林大泉; 回军; 王有华; 许谦
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: CN1197793C

Abstract

本发明涉及一种油田采出水的处理方法。采用絮凝净化预处理法和间歇式生物处理法(SBR)的联合处理流程,采出水经过复合的絮凝净化处理后,污水的COD_Cr去除率达到30%左右,BOD₅去除率在8～20%左右,并使污水的可生化性大大提高。处理后的污水再进入SBR反应器,控制SBR进水的盐含量在30g/L以下,进水容积负荷在1.0kgCOD/(m³.d)左右,油田采出水的COD浓度从300～800mg/l降至100mg/l以下,可以达标排放。本发明方法流程短、工艺简单,操作费用低,处理效果显著。

Description

一种油田采出水的处理方法

本发明涉及一种污水处理方法，具体地说，本发明描述的是一种油田采出水的处理方法。

油田采出水包括海洋油田采出水和陆地油田采出水。油田采出水是随原油一起从油层开采出来，经化学破乳和物理沉降与原油分离。这部分污水中含有从地层中溶出的多种盐类和携带出的许多悬浮固体，在采油过程中加入的大量高分子聚合物、表面活性剂等难生物降解的有机助剂，在油气集输过程中投加的缓蚀剂等化学药剂，是一种含有多种杂质的污水。除了所含污染物种类多外，油田采出水所含污染物的浓度也高，而且可生物降解能力差，通常其BOD/COD比值＜0.25，更有含盐量高，水温高等不利特点。随着油田开采时间的延长，采出水含量占采出液的比例不断增加，在油田二次采油后期，采出液的含水率达到90％以上。

目前油田采出水通常采用隔油、粗粒化、混凝、过滤、杀菌或气浮等方法去除石油类、悬浮物、铁和细菌等杂质，然后用于油田注水。主要采用以下几种处理工艺：

1.重力除油工艺，以混凝沉降、石英砂过滤为主；

2.压力除油工艺，以粗粒化除油和斜管沉降为主；

3.精细过滤工艺，常用的精细过滤器有核桃壳过滤器、PVC烧结管过滤器、硅藻土过滤和纤维过滤器等；

4.气浮(浮选)工艺

以上处理工艺主要去除的污染物为石油类和悬浮物，油田采出水经上述工艺处理后通常可满足油田回注水要求，但仍有很高的COD，不能达到现行排放标准(GB8978-1996)。

随着油田采出水超过油田注水量，有一部分必须排放到环境中。处理这部分污水使其满足外排要求是必须解决的问题。

美国专利USP4,818,410和4,839,054提出了利用酸化、混合，相分离去除油田采出水中有机污染物的方法，然而加入强酸不但加快设备的腐蚀，而且在处理过程中又额外加入了其它污染物。

美国专利USP 4,775,475提出利用分子筛、不定型的硅藻氧化铝胶体、硅胶、活性炭、活性氧化铝等物质的吸附作用来去除油田采出水中的碳氢化合物。当吸附饱和后，再利用石脑油、煤油、柴油或者利用这些有机溶剂的混合物对吸附剂进行洗提，这种方法流程复杂，物料消耗较多，处理费用较高。对后续的有机溶剂和其溶解的碳氢化合物的分离还没有较好的方法，它并没有彻底的从环境中去除污染物，故而会产生二次污染。

本发明的目的是提供一种工艺简单，流程短，原料消耗少，无设备腐蚀，外排水质较好的处理油田采出水的方法。

本发明方法分两阶段进行：(1)添加絮凝净化剂进行预处理；(2)预处理后的污水进行生化处理。其中絮凝净化剂为无机和有机两种药剂复合使用，无机组分的投加量50mg/l～400mg/l，最好为100mg/l～200mg/l，有机组分为10mg/l～70mg/l，最好为20mg/l～40mg/l。预处理后的油田污水进入间歇式活性污泥处理装置，即SBR反应器，利用间歇式活性污泥法进一步处理油田采出水，本阶段进水COD_Cr浓度为300～800mg/l，进水容积负荷控制在1.0KgCOD/m³.d左右，进水盐含量为30g/L以下，活性污泥含量为6～10g/l，经过生化处理后的出水COD_Cr可达到100mg/l以下，COD_Cr去除率为75～85％，可以达标排放。

对某些油田采出水，经预处理后，COD_Cr可达到120mg/l左右时，已可直接达标排放。

下面详细叙述本发明的过程。

本发明油田污水处理流程为预处理+间歇式活性污泥法(SBR)联合工艺。

在预处理过程中使用的絮凝净化剂有无机和有机组分复配而成，无机组分为聚合氯化铝、膨润土、氯化钙、硫酸铝、亚硫酸铁或三氯化铁等，有机组分为阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与甲基丙烯酸三甲基氯化胺的共聚物或聚丙烯酰胺与二甲基二丙基氯化胺的共聚物等。预处理时，先将无机组分投加到油田污水中，混合搅拌并产生细小絮体，之后加入丙烯酰胺均聚物或共聚物，沉降后取上清液送入SBR反应器。絮凝后水的COD_Cr的去除率可达到30％左右，而BOD₅的去除率为8～20％，预处理后污水的BOD₅/COD_Cr比值可从原先的0.20提高到0.35左右，改善了油田污水的可生化性，为后续生物氧化打下良好基础。

SBR生物反应器每个周期包括4个具体工序：(1)充水工序，此工序为反应池接纳废水的过程，在废水流入SBR反应器之前是前个周期的排水结束状态，反应池内有剩余活性污泥混合液，充水工序时间占曝气工序时间的40～80％；(2)曝气工序，对反应池内的废水曝气、充氧，可以在进水的同时进行曝气工序，也可以在充水工序进行一段时间后进行曝气工序，溶解氧控制在0.5mg/L以上，最好控制在1～4mg/L，曝气工序占每个操作周期时间的60～95％；(3)沉降工序，停止曝气，让活性污泥绒粒进行重力沉淀与上清液分离；沉淀过程是在静止条件下完成的，更有利提高沉淀效率，沉降工序占每个操作周期时间的5～25％；(4)排水工序，排出活性污泥沉淀后的上清液，恢复到处理周期开始的最低水位，排水工序占每个操作周期时间的2～15％。根据不同水质、不同出水质量要求，控制好每个工序的时间。

另外在每个操作周期中应投加适当的营养物质氮和磷，其COD_Cr∶N∶P比例按重量为：200∶5～10∶1～2计。营养物质氮通过投加尿素实现，所述的营养物质磷通过投加磷盐实现。生物反应池内的温度控制在15～40℃，优选为20～35℃，pH值控制在6～10，优选为7～9。所述的曝气工序控制生物反应池内的氧溶解量为1～7mg/L。营养物质的投入最好在充水工序。

SBR反应器采用每天2个操作周期。曝气工序根据不同水质情况进行整个操作周期的60～90％，最好为75～85％，气水体积比可以为60～90，活性污泥量为7～15g/L，最好为8～10g/L。本发明方法可以稳定处理废水的负荷为：进水COD_Cr容积负荷为1.0kg·COD_Cr/m³·d，盐含量为30g/L以下。分析稳定运转期间的数据可知，经过预处理的油田污水，再经SBR生化处理出水的COD_Cr平均为90mg/l，COD_Cr的去除率可达75％～85％，达到了一级排放标准。而没有经预处理的SBR工艺处理同样的油田污水时，对COD_Cr的去除率只有55％～65％，出水COD_Cr＞100mg/l，出水不能达到一级排放标准。

本发明采用的预处理+SBR联合工艺处理油田采出水，增加预处理工艺后，可将难生物降解物去除，提高BOD₅与COD_Cr的比值，改善油田污水的可生化性，提高生化处理效率，在进水COD_Cr容积负荷为1.0kg·COD_Cr/m³·d左右，盐含量为30g/L以下时，采用SBR法可使进水有机物由300～800mg/L降至小于100mg/L，可以直接达标排放。

采用絮凝方法进行预处理，工艺简单，成本低，效率高，特别是采用本发明方法的复合絮凝净化剂时，可以发挥各自组分的优点，即无机组分破乳和除油效果好，但形成的絮体细小，加入有机组分后，对该细小絮体起凝聚架桥作用，只需少量的有机组分，可以大大减少无机组分的加入量，而且破乳后的细小絮体立刻絮成大块，与水迅速分离，同时浮渣含油量高，含水率低，浮渣量减少。因为只作为预处理，所以可以在絮凝净化剂添加量较少的情况下达到要求，因此大大降低了药剂成本。

下面通过实施例对本发明方法进行祥细说明。

实施例1

某浅海油田采油污水，盐含量为22g/l，投加聚合氯化铝200mg/l，搅拌混合的同时加入30mg/l聚丙烯酰胺，快速搅拌3分钟(180转/分)，慢速搅拌2分钟(70转/分)，静止30分钟后，取上清液作为SBR进水。

SBR的操作条件为：每天进行2个操作周期，充水工序为8小时，曝气工序为10小时，沉降工序为1.5小时，排水工序为0.5小时，气水体积比为80∶1，水温为30℃，pH值为7.1，活性污泥含量10g/l，溶解氧含量为2mg/L，进水COD_Cr容积负荷为0.8kg·COD_Cr/m³·d。按COD_Cr∶N∶P重量比为：200∶6∶1投加尿素和磷酸氢钠。在充水的同时曝气。分析絮凝前后的COD_Cr和BOD₅以及SBR的进出水COD_Cr变化，结果见表1。

表1实施例1的进出水COD_Cr和BOD₅的变化(mg/l)

处理阶段	进水	出水	进水	出水
	进水	出水	进水	出水	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅
	预处理	642.5	450.6	167.0	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅	157.1
SBR	预处理	642.5	450.6	167.0	450.6	87.7	157.1	25	157.1

实施例2

某陆地油田采油污水，盐含量15g/l，投加三氯化铁100mg/l，搅拌混合的同时加入20mg/l聚丙烯酰胺，快速搅拌3分钟(180转/分)，慢速搅拌2分钟(70转/分)，静止30分钟后，取上清液作为SBR进水(稳定运行状态)。

SBR的操作条件为：每天进行2个操作周期，充水工序为6小时，曝气工序为10小时，沉降工序为1.5小时，排水工序为0.5小时，气水体积比为60∶1，水温为25℃，pH值为7.3，溶解氧含量为3mg/L，活性污泥含量8g/l，进水COD_Cr容积负荷为0.8kg·COD_Cr/m³·d。在进水的同时曝气。其它条件同实施例1。分析絮凝前后的COD_Cr和BOD₅以及SBR的进出水COD变化，结果见表2。

表2实施例2的进出水COD_Cr和BOD₅的变化(mg/l)

处理阶段	进水	出水	进水	出水	进水	出水
	进水	出水	进水	出水	进水	出水	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅	TOC	TOC
	预处理	360	240	90	80	130.7	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅	TOC	TOC	80.5
SBR	预处理	360	240	90	80	130.7	240	60.4	80	20	80.5	19.2	80.5

实施例3

某海洋油田采油污水，盐含量为23g/l，投加三氯化铁400mg/l，搅拌混合的同时加入50mg/l聚丙烯酰胺与二甲基二丙基氯化胺的摩尔比1∶1的共聚物。SBR的活性污泥含量13g/l，其它条件同实施例1，结果见表3。

表3实施例1的进出水COD_Cr和BOD₅的变化(mg/l)

处理阶段	进水	出水	进水	出水
	进水	出水	进水	出水	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅
	预处理	800	604.8	259.0	COD_Cr	COD_Cr	BOD₅	BOD₅	218.5
SBR	预处理	800	604.8	259.0	604.8	95.7	218.5	26.3	218.5

比较例

实施例1的污水，不经预处理，而采用稀释的方法，使SBR的进水COD_Cr达到与实施例1预处理后相同的含量，SBR的操作条件与实施例1同。出水COD_Cr含量为164.7mg/l，不能达标排放。

Claims

1、一种油田采出水的处理方法，包括两个步骤：(1)添加絮凝净化剂进行预处理；(2)预处理后的污水进行生化处理；其特征在于所述的絮凝净化剂为复配的制剂，生化处理为间歇式活性污泥法(SBR)。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述絮凝净化剂中的的无机组分的投加量50mg/l～400mg/l，有机组分为10mg/l～70mg/l。

3、按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的无机组分的投加量为100mg/l～200mg/l，有机组分为20mg/l～40mg/l。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的SBR进水COD_Cr浓度为300～800mg/l，进水容积负荷控制在1.0KgCOD/m³.d左右，进水盐含量为30g/L以下。

5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机组分为聚合氯化铝、膨润土、氯化钙、硫酸铝、亚硫酸铁或三氯化铁，有机组分为阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与甲基丙烯酸三甲基氯化胺的共聚物或聚丙烯酰胺与二甲基二丙基氯化胺的共聚物。

6、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机和有机两种组分复合使用方法为，先将无机絮凝剂投加到污水中，混合搅拌后加入有机絮凝剂。

7、按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的SBR的每个周期包括4个具体工序：(1)充水工序，反应池内有上个周期剩余活性污泥混合液，充水工序时间占曝气工序时间的40～80％；(2)曝气工序，对反应池内的废水曝气、充氧，在进水的同时进行曝气工序，或在充水工序进行一段时间后进行曝气工序，溶解氧控制在0.5mg/L以上，曝气工序占每个操作周期时间的60～95％；(3)沉降工序，停止曝气，让活性污泥绒粒进行重力沉淀与上清液分离，沉降工序占每个操作周期时间的5～25％；(4)排水工序，排出活性污泥沉淀后的上清液，排水工序占每个操作周期时间的2～15％。

8、按照权利要求4或7所述的方法，其特征在于所述的每个操作周期中应投加营养物质氮和磷，其COD_Cr∶N∶P比例按重量为：200∶5～10∶1～2计，营养物质氮通过投加尿素实现，营养物质磷通过投加磷盐实现。

9、按照权利要求8所述的方法，其特征在于所述的SBR反应器内的温度控制在15～40℃，pH值控制在6～10，所述的曝气工序控制生物反应池内的氧溶解量为1～7mg/L，营养物质在充水工序投入。

10、按照权利要求7所述的方法，其特征在于所述的SBR反应器采用每天2个操作周期，曝气工序占整个操作周期的75～85％，曝气的气水体积比为60～90，活性污泥量为7～15g/L。