CN1424266A - 一种油田污水的生物处理方法及其激活剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是石油及石油化工业使用的一种油田污水的生物处理方法及其激活剂，包括隔油处理、气浮处理、沉降处理。本发明是将经过隔油处理、气浮处理后的油田污水，经过生物接触氧化处理后，再经沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。激活剂是一种无机营养液，它是根据污水无机盐的组成而确定，含有能使污水中原有微生物生长繁殖需要的无机营养成分和选定的投加菌种所需要的无机营养成分。利用本发明能有效地处理油田污水，特别是含聚污水，避免使用大量化学药品，既达到国家规定的外排标准，同时能最大程度的回收原油。降低生产成本，减少了因化学处理而造成的二次污染，保护环境。
Description
技术领域
本发明属于石油工业的污水处理方法，特别是一种油田污水的生物处理方法及其激活剂，适用于所有的油田污水处理站，使油田污水或称采出废水符合达标排放或回注的要求，本发明也适用于石油化工厂的污水处理。
技术背景
随着油田进入开发后期，采出液中综合含水率变的越来越高，造成了油田注水量越来越大，在联合站进行处理的水量也越来越大。但是随着油田开发中各种采油技术的应用，油田注入大量化学剂，导致部分产出水不能用于回注，造成注采不平衡，产生大量的废水需要外排。这类采出污水成分复杂，石油类含量、化学需氧量-COD、挥发酚等有机污染物含量很高，同时含有大量的各种采油技术应用的化学药剂残留物，水质严重超出国家规定得排放标准，不能直接外排。对此类采出水或称污水一般采用物理化学法处理，例如：采用活性炭吸附处理工艺，该项工艺要求吸附前进行过滤，操作上非常复杂，而油田污水的石油类含量及其它杂质含量高，会造成过滤困难，同时活性炭在一定条件下会产生硫化氢从而污染空气，另外废活性炭会污染地面环境，如果活性炭进行再生，会造成一氧化碳的污染；采用添加化学药剂进行絮凝处理，添加硫酸铝或氯化铁进行混凝处理，该工艺应用的化学药品具有腐蚀性，同时产生的污泥量大并难以脱水，对设备具有较高的要求，同时产生的大量污泥造成二次污染问题；采用化学氧化法进行处理，利用臭氧氧化或氯气氧化，该工艺未反应的臭氧或氯气释放到空气中造成环境污染，同时受到添加臭氧或氯气浓度的限制，氧化效率不能保证；以上物理化学处理工艺针对油田外排污水处理都存在一个明显的问题就是处理污染物不彻底，不能保证污水的处理达标或处理成本太高。随着油田开采期的延长，应用三次采油技术又出现了新的问题。由于向地层内注入大量化学剂，尤其是聚丙烯酰胺，其采出水中的水相也会含有聚丙烯酰胺，浓度有时达到几百mg/L。由于聚丙烯酰胺的粘稠性和吸附性，提高了水中含油和悬浮固体的含量，使油水分离更加困难；聚丙烯酰胺凝胶与污油、悬浮固体形成的混合物将引起过滤罐的堵塞，虽然可以采用化学药剂清洗的方法使之恢复过滤能力，但聚丙烯酰胺污物在随后的污水过滤过程中仍会堵塞过滤通道，清洗后有效期不长，反冲洗周期短，工作量大。因此，一般采出水的处理方法不能有效处理含聚丙烯酰胺采出水。未完全有效处理的含聚丙烯酰胺污水回注到地层后会使粘土产生水化膨胀，或造成粘土微粒运移，再加上水中本来就含有悬浮物堵塞渗滤表面，从而使油层渗透率下降，造成地层伤害。
发明内容
本发明的目的是创造一种油田污水的生物处理方法及其激活剂，将物理法和生物法处理工艺相结合，形成一个有效的处理系统使采出的污水经处理后达到国家规定的外排标准或者符合回注标准回注井内，有效地处理目前的油田污水。
本技术解决方案可达到上述目的：一种油田污水的生物处理方法，包括隔油处理、气浮处理和沉降处理，本方法是将经过隔油处理、气浮处理后的油井产液，经过生物接触氧化处理后，再经沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。
一种用于油田污水生物处理方法的激活剂，是一种无机营养液，它是根据污水无机盐的组成而确定，含有能使污水中原有微生物生长繁殖需要的无机营养成分和选定的投加菌种所需要的无机营养成分。
应用本发明能有效地处理油田的采出废水，使采出废水中石油类含量、悬浮物、化学需氧量-COD等主要指标达到国家规定的外排标准，同时能最大程度的回收原油，避免使用大量化学药品，降低了生产成本，减少了因化学处理剂的使用而造成的二次污染，保护环境。特别是应用该污水处理技术能有效地处理油田三次采油产出的含聚丙烯酰胺污水，使其含油量、悬浮物等主要指标达到回注标准，同时能最大程度的回收溶解油。由于生物接触氧化处理产生的污泥量非常少，根据具体情况，也可省去沉降池沉降这一工序。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的详述。一种油田污水的生物处理方法，油田污水处理是指对油井采出污水的处理，包括隔油处理、气浮处理和沉降处理，本方法是将经过隔油处理、气浮处理后的油田污水，经过生物接触氧化处理后，再经沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。生物接触氧化处理包括制作室内生物接触氧化模型、筛选并驯化能分解污染物的高效烃类氧化菌和高效原油降解菌，投加激活剂，投加激活剂是要使污水中原有的上述微生物大量生长繁殖。生物接触氧化处理首先对污水处理站中的采出污水做技术指标化验分析和污水微生物群落分析，确定污水中原有微生物的种类及含量，包括假单胞杆菌(Pseudomonas)、芽胞杆菌(Bacillus)；筛选出烃类氧化菌和原油降解菌的种类和数量，作为激活剂的激活对象，也就是需要用激活剂培养繁殖的菌类。生物接触氧化处理是在室内生物接触氧化模型中做水处理试验并试用所选激活剂配方，结合污水站的污水处理能力计算出激活剂的最佳配方。室内生物接触氧化模型处理试验中还要确定激活剂的最佳添加量，首先在实验室中添加激活剂的有关成分，经培养后测试其含量，并在室内生物接触氧化模型开展水处理试验，确定生化处理的最佳停留时间。做污水分析试验时，对三次采油的采出水，还要测试聚丙烯酰胺的含量和好氧菌总量，并在污水中接入降解聚丙烯酰胺的菌种：假单胞杆菌。根据室内试验得出的激活剂配方和确定的生物处理停留时间，向做生物接触氧化处理的污水池中投放激活剂。污水池中放置组合式填料，利于细菌的吸附形成生物量。一种用于油田污水生物处理方法的激活剂，该激活剂是一种无机营养液，它是根据污水无机盐的组成而确定，含有能使污水中原有微生物生长繁殖需要的无机营养成分和选定的投加菌种所需要的无机营养成分。无机营养液中含有磷盐和氮盐、还含有微生物生长所必需的微量元素及水分。使用本发明，整个油田污水的处理方法包括四个步骤，隔油处理、气浮处理、生物接触氧化处理和沉降处理从而实现污水水质的改善。隔油处理是通过重力作用让污水中能上浮的油块上浮到液面，并溢出收集；气浮处理是通过气浮选工艺，将污水中乳化油从污水中分离出来并通过刮抓机将气浮浮出油刮除；生物接触氧化处理是一方面激活污水中原有的细菌，另一方面针对污水中难以处理的有机物筛选特殊的细菌加入到生化系统中，如加入降解聚丙烯酰胺和降解挥发酚的菌种。应用生物接触氧化工艺，除去污水中的有机污染物，经生物氧化处理后的污水进一步沉降即可达到回注或外排的标准。具体步骤如下：
1、对油田污水处理站污水进行各项污水技术指标分析，包括：石油类含量、化学需氧量(COD)、悬浮物、挥发酚、硫化物、氨氮、总磷等，同时进行污水微生物群落分析。
2、根据污水水质的分析结果，向污水中添加一定量的含磷和含氨氮的无机盐以及微生物生长需要的微量元素，并通过培养测试微生物的生长情况，获得最佳无机盐及微量元素的添加量，以此作为污水中原有细菌的激活剂。
3、根据污水水质的分析结果，针对污水的主要污染物筛选驯化能够在污水中生长并能有效降解污染物的菌种。
4、室内在生物接触氧化模型上开展水处理试验，以确定生化处理停留时间及其它工艺参数。
5、现场应用时，设计重力隔油、气浮、生物接触氧化、沉降四步处理工艺，设计能力为实际处理量的1.2～1.5倍。
实施例一
油田G三块的外排采油废水合计每天约1万m3，主要来源于三个方面：1、G三注水站用清水配注聚合物后产生的污水；2、热采污水；3、G三块实验污水。这三种采油废水通过管线输送到G三污水处理站进行集中处理。原有的污水处理设施是三个总容积为6万m3的简易隔油沉降池，主要靠重力除油，处理效果不理想，废水属超标排放。外排口水质以化学需氧量(COD)、石油类和总有机碳(TOC)污染最重，监测结果的超标率为100％。另外污水中氯离子、总盐量含量很高，溶解氧含量较低，这些因素加大了污水生化处理的难度。污水中生化需氧量(BOD5)与化学需氧量(COD)的比值小于0.15，说明污水的可生化性很差。
针对污水性质，筛选出高效烃类氧化菌和原油降解菌，并优选出激活水中的烃类氧化菌激活剂，将重力隔油、气浮、生物接触氧化、沉降等处理工艺有机的结合起来形成污水处理系统，使污水达到国家规定的排放标准外排。
G三块污水入口水质监测数据
| 监测项目 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 标准偏差 |
| 温度(℃) | 46.5 | 42 | 45.1 | 1.4 |
| pH | 7.82 | 7.50 | 7.61 | 0.09 |
| Na(mg/L) | 1202 | 1184 | 1194.5 | 5.6 |
| K(mg/L) | 338 | 334 | 335.5 | 1.5 |
| Ca(mg/L) | 185 | 160 | 175 | 7.8 |
| Mg(mg/L) | 63 | 54 | 59.5 | 3.0 |
| Fe(mg/L) | 0.69 | 0.30 | 0.52 | 0.12 |
| Mn(mg/L) | 0.17 | 0.16 | 0.16 | 0.00 |
| Cu(mg/L) | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.00 |
| Ni(mg/L) | 0.06 | 0.02 | 0.03 | 0.01 |
| Cr(mg/L) | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.00 |
| Cd(mg/L) | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.00 |
| Zn(mg/L) | 0.03 | 0 | 0.02 | 0.01 |
| Pb(mg/L) | 0.09 | 0.04 | 0.07 | 0.02 |
| As(mg/L) | ND | ND | ND | |
| Hg(mg/L) | ND | ND | ND | |
| Sr(mg/L) | 9.56 | 9.16 | 9.38 | 0.15 |
| F-(mg/L) | ND | ND | ND | |
| Cl-(mg/L) | 3090 | 2628 | 2909.7 | 156.1 |
| Br-(mg/L) | 3.51 | 4.06 | 3.71 | 0.19 |
| I-(mg/L) | 0.33 | 0.88 | 0.52 | 0.18 |
| SO4 2-(mg/L) | 5.0 | 4.0 | 4.3 | 0.4 |
| S2-(mg/L) | 0.16 | 0.12 | 0.14 | 0.01 |
| TDN(mg/L) | 7.99 | 5.50 | 7.09 | 0.89 |
| TDP(mg/L) | 0.073 | 0.007 | 0.018 | 0.018 |
| 总碱度(mmol/L) | 12.49 | 11.53 | 11.99 | 0.26 |
| 悬浮物(mg/L) | 131.2 | 92.8 | 105.8 | 13.0 |
| CODCr(mg/L) | 432.68 | 170.29 | 285.49 | 72.83 |
| 油含量(mg/L) | 187.50 | 25.93 | 81.43 | 48.77 |
| TOC(mg/L) | 27.40 | 19.60 | 23.80 | 2.90 |
| 挥发酚(mg/L) | 0.32 | 0.20 | 0.26 | 0.04 |
注：ND表示未检出
G三块污水出口水质监测数据
注：排放标准：COD＜150mg/L 含油＜10mg/L
| 监测项目 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 标准偏差 |
| 温度(℃) | 33 | 29 | 31.3 | 1.4 |
| TDN(mg/L) | 8.95 | 5.31 | 7.29 | 1.18 |
| TDP(mg/L) | 0.078 | 0.030 | 0.045 | 0.015 |
| 悬浮物(mg/L) | 57.2 | 30.8 | 46.2 | 8.4 |
| CODCr(mg/L) | 227.53 | 45.78 | 109.54 | 55.89 |
| 油含量(mg/L) | 7.85 | 1.40 | 5.43 | 1.99 |
| BOD5(mg/L) | 17.8 | 9.7 | 12.4 | 2.0 |
| DO(mg/L) | 3.74 | 0.66 | 2.68 | 0.91 |
| TOC(mg/L) | 13.1 | 9.4 | 11.5 | 1.4 |
| 挥发酚(mg/L) | ND | ND | ND |
经系统处理过的污水达到排放标准，也达到回注标准，可用于回注。这种处理工艺可用于油田各种含油污水，也可用于石油化工污水处理。
实施例二：
油田GD一号联合站日排放污水约2000m3，该联合站污水主要是由于石油烃类含量和COD较高而造成超标，另外在联合站中进行油水分离处理时，加入一些化学剂，如：破乳剂、反向破乳剂、杀菌剂和清洗剂共约200mg/l，也使污水成份变得更复杂，增加了处理难度，用该联合站污水做微生物污水处理。步骤如下：
对污水取样，并进行COD、含油量、BOD5、矿化度等指标分析，结果见表。
污水pH：8.23
| 指标 | COD | BOD5 | 石油类含量 | 悬浮物 | 总氮 | 总磷 | 总矿化度 |
| 测试值(mg/L) | 269 | 46 | 29.5 | 82 | 8.6 | 0.17 | 8861 |
| 指标 | Cl- | SO4 2- | CO3 2- | HCO3 - | Ca2+ | Mg2+ | K+Na+ |
| 含量(mg/L) | 4863 | 85 | 0 | 575 | 190 | 52 | 3096 |
污水水质的生物分析结果
好氧细菌平板培养分析表明，污水中主要有两类细菌，在污水中的密度约为1.6×104cc11/mL。厌氧分析表明，含硫酸盐还原菌，密度约102cell/mL。无原生动物及澡类。
为了获得较理想的菌种组合，根据化学分析结果初步确定激活剂配方，在摇瓶中进行实验。根据细菌生长速度和COD下降程度，确定好氧烃类氧化菌细菌组合和激活剂，该激活剂含有氮盐、磷盐和微量元素：S6。该组菌剂可以在12小时使污水的COD值由300mg/L以上降至150mg/L以下。使污水的COD值平均从269mg/L降至123mg/L。
室内接触氧化模拟处理研究试验用水来源于现场污水池三个地点，分别是现场来水、隔油池中污水、沉降池中污水。试验先后分三次进行。
A、针对沉降池污水开展室内模拟处理试验。
B、针对隔油池中污水开展室内模拟处理试验。
C、针对现场来水开展室内模拟处理试验。
在生物处理过程中，组合填料表面的生物膜逐渐形成，通过显微镜镜检发现大量的固着类原生动物存在，并生长活跃，主要有拟钟虫Vortice11a Simi1is、沟钟虫VoticellaConvallaria、裂口长颈虫Dileptus amphileptoides、粘液蓝环虫Cyrtolophosis Mucicola等。说明水质达到相当高的标准，已经适合高等生物生长，同时也证明了生物系统成功的建立。
三个不同取样点污水的生化处理试验结果见表。
各取样点污水经模型处理后的水质指标
| 指标 | COD值mg/L | 石油类含量mg/L | 悬浮物mg/L | |||
| 原水 | 处理后 | 原水 | 处理后 | 原水 | 处理后 | |
| 沉降段 | 269 | 113 | 29.5 | 1.2 | 82.0 | 26.5 |
| 隔油段 | 317 | 114 | 50.4 | 1.1 | 116 | 32.0 |
| 原水 | 1025 | 116 | 463 | 1.4 | 265 | 35.4 |
实验结果表明现场三个取样点污水，在加入菌种和激活剂并经生物接触氧化模型处理后，其COD值低于120mg/L，石油类含量低于10mg/L，达到国家规定的排放标准。
按污水池的设计能力及室内试验的激活剂用量及生化处理停留时间，计算出实际的激活剂投放量，投入污水池中，经过适当的生化处理停留时间，即可达到排放标准或继续做沉降处理，再排放。由于生物接触氧化处理产生的污泥量非常少，根据具体情况，也可省去沉降池沉降这一工序。
Claims (10)
1、一种油田污水的生物处理方法，包括隔油处理、气浮处理和沉降处理，其特征在于本方法是将经过隔油处理、气浮处理后的油井产液，经过生物接触氧化处理后，再经沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。
2、根据权利要求1所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征是生物接触氧化处理包括制作室内生物接触氧化模型、筛选并驯化能分解污染物的高效烃类氧化菌和高效原油降解菌和投加激活剂。
3、根据权利要求2所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于生物接触氧化处理首先对污水处理站中的采出污水做技术指标化验分析和污水微生物群落分析，确定污水中原有微生物的种类及含量，包括(假单胞菌(Pseudomonas)、芽胞杆菌(Bacillus)；筛选出烃类氧化菌和原油降解菌的种类和数量，作为激活剂的激活对象。
4、根据权利要求1或2所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于生物接触氧化处理是在室内生物接触氧化模型中做水处理试验并试用所选激活剂配方，结合污水站的污水处理能力计算出激活剂的最佳配方。
5、根据权利要求3所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于生物接触氧化处理是在室内生物接触氧化模型试验中确定激活剂的最佳添加量，首先在实验室中添加激活剂的有关成分，经培养后测试其含量，并在室内生物接触氧化模型开展水处理试验，确定生化处理的最佳停留时间。
6、根据权利要求1所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于做污水分析试验时，对三次采油的采出水，还要测试聚丙烯酰胺的含量和好氧菌总量，并在污水中接入降解聚丙烯酰胺和挥发酚的菌种：假单胞杆菌。
7、根据权利要求1或5所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于根据室内试验得出的激活剂配方和确定的生物处理停留时间，向做生物接触氧化处理的污水池中投放激活剂。
8、根据权利要求7所述的一种油田污水的生物处理方法，其特征在于污水池中放置组合式填料。
9、一种用于油田污水生物处理方法的激活剂，其特征在于该激活剂是一种无机营养液，它是根据污水无机盐的组成而确定，含有能使污水中原有微生物生长繁殖需要的无机营养成分和选定的投加菌种所需要的无机营养成分。
10、根据权利要求9所述的一种用于油田污水生物处理方法的激活剂，其特征在于无机营养液中含有磷盐和氮盐、还含有微生物生长所必需的微量元素及水分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |