申请日2015.11.16
公开(公告)日2016.02.10
IPC分类号C02F9/14; C02F103/10; C02F103/18
摘要
本发明提供一种油田高盐含油污水处理工艺，其技术方案为通过曝气调节工艺→XL旋流气浮工艺→缓流子母沉降工艺→厌氧水解酸化工艺→生物填料氧化工艺→二级沉降工艺→接触生物膜法工艺→高级芬顿氧化工艺→旋流气浮工艺→过滤工艺的按序组合，将油田含油高盐污水处理至达到环保部规定的排放、回注标准。本发明有益效果：具有投资少，管理费用低、处理效果好的优点，将污水中石油含量控制在3mg/l范围内，减少对后序生化处理影响，缓流子母沉降工艺沉降效果较传统旋流沉降器得到成倍提高。
权利要求书
1.一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：通过曝气调节工艺→XL旋流气浮工艺→缓流子母沉降工艺→厌氧水解酸化工艺→ 生物填料氧化工艺→二级沉降工艺→接触生物膜法工艺→高级芬顿氧化工艺→旋流气浮工艺→过滤工艺的按序组合，将油田含油高盐污水处理至达到环保部规定的排放、回注标准。
2.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述曝气调节工艺主要由曝气调节池和压风机来完成，采用曝气调节池将来自污水各个联合、采油站的非均匀性温度较高、富含硫化物的污水，进行水量水质调节，消除生产波动周期、冲击因素, 调整污水中的含盐量，污水含有较高硫化物，通过曝气氧化脱除部分有害物质，调节池曝气量为5:1,则空气量为:5×83.3=416.5m3/h压力空气与生化池共用风机。
3.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述旋流气浮工艺主要由XL机和污水泵来完成，旋流气浮主要用来处理含油废水中的分散油、乳化油和细小的悬浮固体物，将污水中石油含量控制在3mg/l范围内，减少对后序生化处理影响，投加聚合氯化铝进行破乳和聚丙烯酰铵助凝，聚合氯化铝采用泵前投加，聚丙烯酰铵在气浮机反应器内投加，XL型共聚旋流气浮机是运用了流体力学的湍流理论，增加了设备反应器，并在反应器中增加扰流板，创造了气浮絮凝反应的最佳水力条件，使絮凝剂、容器水、污水较好的混合反应，产生有利絮体结大的最佳速度梯度，同时在悬浮物分离过程中采用等速缓流非扰动原理，使分离区处于层流状态，水流对絮体的剪切力小于其分子结合力，防止形成的絮体二次破碎，适当增加浮渣区的深度，延长了浮渣停留时间，提高了浮渣浓度，由于旋流气浮设备内没有释放器和水下运动部件，常规条件下无任何维修量，溶气罐和旋流气浮内的液位全部采用自动控制，定时刮渣。
4.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述缓流子母沉降工艺主要由沉降池和缓流子母沉降设备完成，缓流子母沉降设备主要由一定锥度的倒置锥形壳体和均布于锥形壳体内壁的子旋体及逆时针切向进液口构成，当污水液体有进液口进入时，受母旋腔作用形成主旋流，悬浮颗粒质量较大的产生离心沉降，同时，液体旋流在子旋体的作用下产生反向旋流，剩余的质轻细小颗粒开始沉降，其沉降效果较传统旋流沉降器得到成倍提高。
5.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述厌氧水解酸化工艺主要由A段生物填料和水解厌氧池及污水回流泵完成，含油废水采用厌氧+好氧(A/0)处理工艺时，常以好氧处理为主,厌氧段起水解和酸化的作用，进水中主要有机物相当部分为大分子化合物(在C9以上)，其中有很多苯系化合物，一般情况下，这些苯系化合物在水解池出水与最终出水中有时未检出，这说明难降解大分子物质经过水解-酸化后可以降解，经A段生化池水解-酸化反应后，有机物的种类并没有减少，相反增加了许多小分子的化合物，这些化合物是水解酸化反应的中间产物，这与一般生物处理构筑物降解规律是有区别的，从溶解性有机物的数量上看，经过水解反应后总量有所增加，这说明部分不溶性有机物经过水解-酸化反应后确实转变为溶解性有机物，从而使悬浮性有机物量有所减少，由于污水含盐量较高，污泥容易流失，厌氧池在接种耐盐性生物工程菌条件下，采用特殊高载量生物填料厌氧池，有利于厌氧初期阶段启动和生物附着。
6.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述生物填料氧化工艺主要由B段高载量好氧生物填料和氧化池及压风机完成，由聚氨酯泡沫改性后制成的海绵立方状填料，具有孔隙率高，耐磨耗、亲水性好、微生物附着率高等优点，经工程验证，应用此填料，微生物附着成膜周期短(10-15天)、生物负载量大(32g/l)、微生物种群丰富(厌氧、好氧和兼性菌)，载体比表面积达到350000-380000平方米/立方米、使用寿命长(大于10年)，根据实践经验，生物填料厌氧池具有较好耐盐性，在驯化后的污泥系统中，当NaCl浓度从0.5×104mg/L上升到3.0×104mg/L时，COD 和氮的去除率为从90%降到71%和从85%降到70%，甚至其耐盐最高可达到7.0×104mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述二次沉池工艺主要由二次沉淀池和污泥泵完成，二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水为主要目的，二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离，二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥，二沉池是生化处理系统的重要组成部分，其作用同时泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥，其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质，二沉池形式有平流式、竖流式、辐流式、斜板式，一般要根据投资、占地、水量几种因素考虑，本发明采用的是高效斜板沉淀池。
8.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：为了防止生化处理出水悬浮物超标增加一级过滤处理，过滤器有压力式和重力式两种，本发明采用的是压力式。
9.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述高级芬顿氧化系统主要由高级芬顿氧化塔和加药系统构成，其原理是双氧水H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位是除元素氟外最强的无机氧化剂，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子,同时,Fe2+作为催化剂最终被O2氧化成 Fe3+，在一定条件下，可有Fe(OH)3胶体出现，它有絮凝作用，可大量地去除水中的悬浮物,具体步骤为：在二沉池出水井用泵送至 Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和缓冲池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性;利用旋流气浮投加PAM将悬浮物去除，采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，该技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的Fenton药剂,两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD。Fenton氧化塔出水自流至中和缓冲池，中和缓冲池要求水力停留时间≥30min，旋流气浮工艺主要由XL旋流气浮机担任。
10.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：所述过滤工艺主要无阀过滤器构成，气浮机出水进入重力无阀滤池高位水箱，由进水管送入滤池，经过滤层自上而下进行过滤，滤后清水经联通管进入清水箱内贮存，气浮机出水进入重力无阀滤池高位水箱，由进水管送入滤池，被挡板分散进入浑水区，再从浑水区经过滤料层，承托层、网板进入集水区，原水中的悬浮物等浊度被截留和吸附在滤料层的表面及滤料层之中，进入集水区的水为过滤后清水，清水在滤前与滤后两液面位差作用下或原水压力作用下，自集水区沿连通清水管自下而上进入清水区，再从清水区溢入顶部的出水口，沿出水口流至出水管，以重力流流出无阀过滤器。
11.根据权利要求1所述的一种油田高盐含油污水处理工艺，其特征在于：污泥浓缩工艺主要由污泥浓缩池和刮泥机构成，污泥脱水系统主要由污泥脱水机和泥浆泵组成，污泥浓缩池水力停留时间≥12 小时。
说明书
一种油田高盐含油污水处理工艺
一、技术领域
发明涉及油田污水处理技术领域，尤其是一种油田高盐含油污水处理工艺。
二、背景技术
在石油和天然气开发生产过程中，会产生大量的油田污水，主要包括采油污水、钻井污水、洗井污水和采气污水。目前我国陆上油田开发多数进入高含水期开采，油田综合含水率超过。这些大量的污水一般是经过处理，达到油田注水水质标准后，回注地层。但随着石油勘探开发活动的增多，所产生的污染物总量随之增加，对环境造成的污染也日趋严重。有效地控制和治理在油田开发和使用石油、天然气过程中造成的环境污染，已成为世界各国面临的重大课题。油田污水处理和回注已成为油田开发的主题之一，这不仅可以节约宝贵的水资源，而且从根本上解决了污染问题。由于油田注聚、周期注水、联合站检修及事故排水、外围油田开发初期污水因水量小无法回注、注水井洗井作业、油水井井下作业等原因，一部分含油污水会外排。目前，油田污水处理工艺基本以物理化学工艺为主，即采用混凝沉降、隔油、浮选等工艺，这些工艺对污水中的悬浮物、部分乳化态和溶解态化合物有一定的去除效果，但对污水中大多数溶解性的石油类污染物如各类烷基酚、少量的溶解烷类、环烷烃、多环和杂环芳烃及其衍生物等去除效果差。常规的物化处理技术不能使处理后的污水达到排放指标。因此，寻找一种既能解决污水达标排放，又能降低污水处理费用，运行操作简单的处理方法成为解决含油污水处理的当务之急。
三、发明内容
发明的目的在于提供一种针对油田含油高盐污水处理的新理念组合技术，提供能达到下述目的的一种油田高盐含油污水处理工艺;
(1)石油废水成分复杂多变，对应的处理方法也要随之变化，采用对应的处理工艺才能达到较好的处理效果。确定最佳处理工艺流程。
(2)解决废水中的乳化油及溶解油问题。污水排放标准石油类已由不大于10mg/L降到5mg/L。乳化油进入生化系统后，活性污泥颗粒被油黏附并包裹，微生物的呼吸、新陈代谢及生长繁殖受到限制，生化处理效果下降，有时会出现污泥上浮、大量死亡等现象，严重影响生化处理的正常运行，采用XL旋流气浮机除油配合药剂，使得进入生化系统的油含量控制在3mg/L以下。
(3)含油高盐污水中成分复杂，含有较多的细小颗粒悬浮泥沙，利用缓流子母沉降技术较常规技术沉降效果提高一倍以上。
(4)解决污水可生化问题。针对废水中的污染物浓度过高的，可生化性差，设置厌氧水解系统，提高可生化性，有利于后序生化处理。
(5)解决高含盐高浓度COD问题。可选择水解酸化+生物接触氧化工艺。生物膜工艺是处理高盐度废水的理想工艺，如瀑气生物滤池工艺，接触氧化工艺等，在处理钙盐含量高的废水时，要注意填料或者滤料的选择，接触氧化池的填料也宜采用空隙率较高的类型，填料的安装要考虑到易于拆卸和冲洗，防止废水处理过程中形成的碳酸钙堵塞填料。含NaCl较高的废水生物处理时,污泥灰分含量低于含 CaCL2废水,而含盐废水密度大,在污泥膨胀或曝气池受到冲击污泥解体时,菌胶团比含CaCL2废水容易上浮流失,因此含NaCl较高的废水生物处理最好采用生物膜法。
(6)污水含盐高，对生物处理具有较大的冲击负荷，在高原地区温度变化较大，不利于生物处理的稳定运行，为了确保污水达标排放，可在末端采用高级芬顿氧化法作为应急方案。
(7)由于来水水质含有硫化物和不均匀性，应考虑设置调节池，并通入空气对部分硫化物曝气氧化。减轻对后序处理影响。
本发明的上述目的是通过以下技术手段实现的：
通过曝气调节工艺→XL旋流气浮工艺→缓流子母沉降工艺→厌氧水解酸化工艺→生物填料氧化工艺→二级沉降工艺→接触生物膜法工艺→高级芬顿氧化工艺→旋流气浮工艺→过滤工艺的按序组合，将油田含油高盐污水处理至达到环保部规定的排放、回注标准。
曝气调节工艺主要由曝气调节池和压风机来完成，采用曝气调节池将来自污水各个联合、采油站的非均匀性温度较高、富含硫化物的污水，进行水量水质调节，消除生产波动周期、冲击因素,调整污水中的含盐量，污水含有较高硫化物，通过曝气氧化脱除部分有害物质，调节池曝气量为5:1，则空气量为:5×83.3=416.5m3/h压力空气与生化池共用风机。
旋流气浮工艺主要由XL机和污水泵来完成，旋流气浮主要用来处理含油废水中的分散油、乳化油和细小的悬浮固体物，将污水中石油含量控制在3mg/l范围内，减少对后序生化处理影响，投加聚合氯化铝进行破乳和聚丙烯酰铵助凝，聚合氯化铝采用泵前投加，聚丙烯酰铵在气浮机反应器内投加，XL型共聚旋流气浮机是运用了流体力学的湍流理论，增加了设备反应器，并在反应器中增加扰流板，创造了气浮絮凝反应的最佳水力条件，使絮凝剂、容器水、污水较好的混合反应，产生有利絮体结大的最佳速度梯度，同时在悬浮物分离过程中采用等速缓流非扰动原理，使分离区处于层流状态，水流对絮体的剪切力小于其分子结合力，防止形成的絮体二次破碎，适当增加浮渣区的深度，延长了浮渣停留时间，提高了浮渣浓度，由于旋流气浮设备内没有释放器和水下运动部件，常规条件下无任何维修量，溶气罐和旋流气浮内的液位全部采用自动控制，定时刮渣。
缓流子母沉降工艺主要由沉降池和缓流子母沉降设备完成，缓流子母沉降设备主要由一定锥度的倒置锥形壳体和均布于锥形壳体内壁的子旋体及逆时针切向进液口构成，当污水液体有进液口进入时，受母旋腔作用形成主旋流，悬浮颗粒质量较大的产生离心沉降，同时，液体旋流在子旋体的作用下产生反向旋流，剩余的质轻细小颗粒开始沉降，其沉降效果较传统旋流沉降器得到成倍提高。
厌氧水解酸化工艺主要由A段生物填料和水解厌氧池及污水回流泵完成，含油废水采用厌氧+好氧(A/0)处理工艺时，常以好氧处理为主,厌氧段起水解和酸化的作用，进水中主要有机物相当部分为大分子化合物(在C9以上)，其中有很多苯系化合物，一般情况下，这些苯系化合物在水解池出水与最终出水中有时未检出，这说明难降解大分子物质经过水解-酸化后可以降解，经A段生化池水解-酸化反应后，有机物的种类并没有减少，相反增加了许多小分子的化合物，这些化合物是水解酸化反应的中间产物，这与一般生物处理构筑物降解规律是有区别的，从溶解性有机物的数量上看，经过水解反应后总量有所增加，这说明部分不溶性有机物经过水解-酸化反应后确实转变为溶解性有机物，从而使悬浮性有机物量有所减少，由于污水含盐量较高，污泥容易流失，厌氧池在接种耐盐性生物工程菌条件下，采用特殊高载量生物填料厌氧池，有利于厌氧初期阶段启动和生物附着。
生物填料氧化工艺主要由B段高载量好氧生物填料和氧化池及压风机完成，由聚氨酯泡沫改性后制成的海绵立方状填料，具有孔隙率高，耐磨耗、亲水性好、微生物附着率高等优点，经工程验证，应用此填料，微生物附着成膜周期短(10-15天)、生物负载量大(32g/l)、微生物种群丰富(厌氧、好氧和兼性菌)，载体比表面积达到 350000-380000平方米/立方米、使用寿命长(大于10年)，根据实践经验，生物填料厌氧池具有较好耐盐性，在驯化后的污泥系统中，当NaCl浓度从0.5×104mg/L上升到3.0×104mg/L时，COD和氮的去除率为从90%降到71%和从71%降到70%，甚至其耐盐最高可达到 7.0×104mg/L。
二次沉池工艺主要由二次沉淀池和污泥泵完成，二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水为主要目的，二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离，二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥，二沉池是生化处理系统的重要组成部分，其作用同时泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥，其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质，二沉池形式有平流式、竖流式、辐流式、斜板式，一般要根据投资、占地、水量几种因素考虑，本发明采用的是高效斜板沉淀池。
为了防止生化处理出水悬浮物超标增加一级过滤处理，过滤器有压力式和重力式两种，本发明采用的是压力式。
高级芬顿氧化系统主要由高级芬顿氧化塔和加药系统构成，其原理是双氧水H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位是除元素氟外最强的无机氧化剂，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子，同时，Fe2+作为催化剂最终被O2氧化成Fe3+，在一定条件下，可有Fe(OH)3胶体出现，它有絮凝作用，可大量地去除水中的悬浮物,具体步骤为：在二沉池出水井用泵送至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和缓冲池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性;利用旋流气浮投加PAM将悬浮物去除，采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，该技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的Fenton药剂,两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD。Fenton氧化塔出水自流至中和缓冲池，中和缓冲池要求水力停留时间≥30min，旋流气浮工艺主要由XL旋流气浮机担任。
过滤工艺主要无阀过滤器构成，气浮机出水进入重力无阀滤池高位水箱，由进水管送入滤池，经过滤层自上而下进行过滤，滤后清水经联通管进入清水箱内贮存，气浮机出水进入重力无阀滤池高位水箱，由进水管送入滤池，被挡板分散进入浑水区，再从浑水区经过滤料层，承托层、网板进入集水区，原水中的悬浮物等浊度被截留和吸附在滤料层的表面及滤料层之中，进入集水区的水为过滤后清水，清水在滤前与滤后两液面位差作用下或原水压力作用下，自集水区沿连通清水管自下而上进入清水区，再从清水区溢入顶部的出水口，沿出水口流至出水管，以重力流流出无阀过滤器。
污泥浓缩工艺主要由污泥浓缩池和刮泥机构成，污泥脱水系统主要由污泥脱水机和泥浆泵组成，污泥浓缩池水力停留时间≥12小时。
