申请日2013.07.19
公开(公告)日2013.10.16
IPC分类号C02F9/14; C02F103/10; C02F1/52; C02F1/66
摘要
本发明涉及一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法，包括预处理步骤、氧化塘处理、潜流湿地处理、表面流湿地处理和盐碱滩涂蒸发处理，实现了采油污水的零排放处理;本发明通过将预处理产生的污泥用于油井作业调剖;预处理出水中的污染物被土壤吸附、固定，然后经微生物降解成低毒、无毒的植物养料和CO2，最终被植物吸收;净化后的水通过植物的蒸腾和自然蒸发实现零排放;水中的盐通过间隔布水下压进入地下，利用土壤—微生物—植物这一复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，实现污水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，实现污水的无害化和资源化。
权利要求书
1.一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法，包括如下步骤：
(1)向采油污水中加入NaOH、Na2CO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或 两种以上进行预处理反应2～4h，然后通入沉淀池沉淀10～20h，除污泥，调pH6～9，制得 水质为COD150～300mg/L、悬浮物100～150mg/L、石油类10～20mg/L的预处理出水;
(2)将步骤(1)制得的预处理出水通入氧化塘，保持氧化塘运行温度为5～25℃，水 力停留时间为6～20天，制得水质为COD60～150mg/L、悬浮物30～100mg/L、石油类1～ 10mg/L的氧化塘出水;
(3)当步骤(2)制得的氧化塘出水水质为COD100～150mg/L、悬浮物60～100mg/L、 石油类5～10mg/L时，进入潜流湿地，水力停留时间为0.5～2天，制得水质为COD≤ 100mg/L、悬浮物≤60mg/L、石油类≤5mg/L的潜流湿地出水;
(4)将步骤(2)制得的水质为COD60～100mg/L、悬浮物30～60mg/L、石油类1～ 5mg/L的氧化塘出水或步骤(3)制得的潜流湿地出水通入表面流湿地，水力停留时间为1～ 20天，水力负荷≤0.5m/天，制得水质为COD≤50mg/L、悬浮物≤20mg/L、石油类≤3mg/L、 矿化度≤24000mg/L的表面流湿地出水;
(5)将步骤(4)制得的表面流湿地出水通入生长有盐生植物的盐碱滩涂地块，间歇性 短期积水，采用大水漫灌方式布水，水力负荷50～1500mm/年，积水时间7～30d，布水周期 10～180天。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥经加入固结剂和悬浮 剂制得调剖剂用于调剖作业，固结剂添加量与污泥质量比为1:(1～10)，悬浮剂添加量与 污泥质量比为1:(1～5)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的固结剂为轻烧镁粉、石膏、水玻璃 的一种或两种以上的组合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的悬浮剂聚丙烯酰胺、胍胶、聚乙烯 醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉中的一种或两种以上的组合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的盐生植物为柽柳、芦苇、 碱蓬、海蓬子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的盐碱滩涂地块为地下含 有苦咸水的盐碱滩涂地块。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的间歇性短期积水条件为：
当表面流湿地出水矿化度为15000～24000mg/L时，布水深度为5～30cm，积水时间7～ 15d，布水周期为100～180天;
当表面流湿地出水矿化度为6000～15000mg/L时，布水深度为5～50cm，积水时间7～ 20d，布水周期为50～180天;
当表面流湿地出水矿化度为≤6000mg/L时，布水深度为5～80cm，积水时间7～30d布 水周期为10～180天。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中保持氧化塘运行温度为5～ 25℃采用将步骤(2)制得的氧化塘出水和/或步骤(4)中制得的表面流湿地出水回流入氧 化塘。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回流的回流比为10%～50%。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回流时添加植物腐殖质，植物腐殖质 添加量为0.3～2.0kg/m2。
说明书
一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法
技术领域
本发明涉及一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法，主要涉及人工湿地深度处理采油污水的方法及资源化利用构建循环经济，属环保技术领域。
背景技术
采油污水主要包括油田采出水、钻井污水及联合站内其他类型的含油污水,油田采出水是指从地下采出的含水原油经脱水、脱盐等处理后分离出来的水。由于地层与采油工艺的不同,采出水的成分十分复杂,污水中不仅含有原油,还存在各种悬浮物、可溶性盐、有害气体和有机聚合物，未经处理直接排放会污染水体、土壤、植物,破坏自然环境。
目前，我国多数油田已进入高含水开采后期，采用注水或注聚采油，每天产生大量的污水，富余污水量逐年增加，污水主要来源于两方面，一是注采不平衡，二是注聚采油中用于配制聚合物的清水。富余污水的主要处理方式包括回注油层、限液关井以及达标外排。虽然通过上述方式可基本实现污水的注采平衡，但污水回注油层属于无效回注，不但成本高，而且污水强注油层会伤害油田储层结构，影响油田的可持续发展;限液关井，制约提液上产，导致油田产量下降，影响了油田效益;而采油污水含油量大、矿化度高、有机物成分复杂、可生化性差，外排达标困难，随着环境质量要求的提升，污水排放标准逐年提高，排放总量逐年降低，更是加大了采油污水的处理难度和处理成本。
我国油田多数处在湿地滩涂范围内，由于湿地水分补给条件差，长年平均蒸发量大于降雨量，降水不足，引水困难，淡水资源短缺，大部分湿地为季节性或短期性积水，仅表现为地表过湿，而且地下水埋藏浅，矿化度高，土壤水分蒸发快，易返盐，盐渍化严重，新生土壤次生盐渍化快。采油污水有机污染物再净化后，完全可用于人工湿地滩涂生态建设,并可能构建循环经济链条。
人工湿地处理采油污水在国内外早有实践，并取得了良好的处理效果，但仍然存在一些制约因素，例如，为尽量减少采油污水对人工湿地土壤和地下水的污染，采油污水需采取化学预处理措施，无论哪种预处理措施均会产生大量的污泥废渣，长期积累容易造成二次污染，除了锅炉焚烧外，尚未有高效资源化利用的方法，但废渣一般热值较低，焚烧价值不高，甚至产生二次污染，同时冬季因为温度低，尤其是我国北方地区，造成湿地系统内微生物活性降低，湿地植物出现休眠现象，根系微生物代谢减缓甚至停止，导致湿地处理效率大幅度下降，要保证湿地出水水质就需要延长水力停留时间，这都影响了人工湿地的推广运行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法。
术语说明
采油污水：是指主要指标符合COD≤1000mg/L，悬浮物≤200mg/L，石油类≤200mg/L，聚合物≤100mg/L、矿化度≤15000mg/L的石油开采过程中产生的废水。
本发明采用如下技术方案实施
一种能实现零排放的人工湿地深度处理采油污水的方法，包括如下步骤：
(1)向采油污水中加入NaOH、Na2CO3、CaO、Ca(OH)2、NH3·H2O中的一种或两种以上进行预处理反应2～4h，然后通入沉淀池沉淀10～20h，除污泥，调pH6～9，制得水质为COD150～300mg/L、悬浮物100～150mg/L、石油类10～20mg/L的预处理出水;
(2)将步骤(1)制得的预处理出水通入氧化塘，保持氧化塘运行温度为5～25℃，水力停留时间为6～20天，制得水质为COD60～150mg/L、悬浮物30～100mg/L、石油类1～10mg/L的氧化塘出水;
(3)当步骤(2)制得的氧化塘出水水质为COD100～150mg/L、悬浮物60～100mg/L、石油类5～10mg/L时，进入潜流湿地，水力停留时间为0.5～2天，制得水质为COD≤100mg/L、悬浮物≤60mg/L、石油类≤5mg/L的潜流湿地出水;
(4)将步骤(2)制得的水质为COD60～100mg/L、悬浮物30～60mg/L、石油类1～5mg/L的氧化塘出水或步骤(3)制得的潜流湿地出水通入表面流湿地，水力停留时间为1～20天，水力负荷≤0.5m/天，制得水质为COD≤50mg/L、悬浮物≤20mg/L、石油类≤3mg/L、矿化度≤24000mg/L的表面流湿地出水;
(5)将步骤(4)制得的表面流湿地出水通入生长有盐生植物的盐碱滩涂地块，间歇性短期积水，采用大水漫灌方式布水，水力负荷50～1500mm/年，积水时间7～30d，布水周期10～180天。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中污泥经加入固结剂和悬浮剂制得调剖剂用于调剖作业，固结剂添加量与污泥质量比为1:(1～10)，悬浮剂添加量与污泥质量比为1:(1～5)。
根据本发明进一步优选的，所述的固结剂为轻烧镁粉、石膏、水玻璃的一种或两种以上的组合。
根据本发明进一步优选的，所述的悬浮剂聚丙烯酰胺、胍胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉中的一种或两种以上的组合。
根据本发明优选的，所述步骤(5)中的盐生植物为柽柳、芦苇、碱蓬、海蓬子。
根据本发明优选的，所述步骤(5)中的盐碱滩涂地块为地下含有苦咸水的盐碱滩涂地块。
根据本发明优选的，所述步骤(5)中的间歇性短期积水条件为：
当表面流湿地出水矿化度为15000～24000mg/L时，布水深度为5～30cm，积水时间7～15d，布水周期为100～180天;
当表面流湿地出水矿化度为6000～15000mg/L时，布水深度为5～50cm，积水时间7～20d，布水周期为50～180天;
当表面流湿地出水矿化度为≤6000mg/L时，布水深度为5～80cm，积水时间7～30d布水周期为10～180天。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中保持氧化塘运行温度为5～25℃采用将步骤(2)制得的氧化塘出水和/或步骤(4)中制得的表面流湿地出水回流入氧化塘。
根据本发明进一步优选的，所述回流的回流比为10%～50%。
根据本发明进一步优选的，所述回流时添加植物腐殖质，植物腐殖质添加量为0.3～2.0kg/m2。
上述处理步骤如无特别说明，本领域技术人员均可根据实际需要采用本领域常用工艺步 骤及工艺条件实现。
有益效果
1、本发明实现了采油污水的零排放处理;本发明通过将预处理产生的污泥用于油井作业调剖;预处理出水中的污染物被土壤吸附、固定，然后经微生物降解成低毒、无毒的植物养料和CO2，最终被植物吸收;净化后的水通过植物的蒸腾和自然蒸发实现零排放;水中的盐通过间隔布水下压进入地下。本发明利用土壤—微生物—植物这一复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，实现污水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，实现污水的无害化和资源化。
2、本发明利用预处理产生的污泥配制采油工艺的固砂堵水调剖剂优于现有调剖剂，做为石油开采后期作业更方便，实现废物再利用，解决了本方法处理工业污水污泥量大的难题。现有的调剖剂在一个调剖周期结束调剖失效后，或者油井突入孔道前段调剖堵水后，后段再次形成突入孔道，需要解堵处理后，才能重新封堵，而本发明制成的调剖剂，开始胶结强度较高，可胶结地层砂，在采油注水的弱酸条件下，可缓慢部分溶解，在一个调剖周期，调剖剂失效过程中(一般约为150～200d)，凝胶强度逐渐下降，重新分散为细小的颗粒，内部形成大孔隙的通道，便于突入孔道的再次调剖和重新封堵，不需繁琐的作业措施。
3、氧化塘出水或/和表面流湿地出水回流，可以通过调整回流比，调节氧化塘进水温度，改善进水水质，增加降解微生物数量，提高进水氧气浓度,同时回流水中携带或人为添加的植物腐殖质(如芦苇、碱蓬、柽柳枝等)，可作为微生物利用的碳源,提高进水BOD5/CODCr比值，优化生物处理的营养条件。
4、本发明创造性的解决了采油污水中高浓度盐分的问题，一方面避免了工艺处理中盐分可能对于土地盐碱化的影响，另一方面为当地农田咸水灌溉提供了借鉴。净化后水中的盐的处理，利用大水漫灌式布水，分块依次漫灌，一定时间后经过太阳光照蒸发使土壤恢复干燥，水中的盐分留在土壤中，一定布水周期后选择同一地块再次布水，布水方式仍为大水漫灌，上一次留在土壤中的盐分首先溶解并向土壤深层运移，土壤中的水分蒸发后，土壤下层盐分浓度高于土壤上层，过程反复多次后，盐分总体运动趋势表现为向土壤深处积累，水中的盐分最终依靠这种生态化的过程进入地下最终补充至海洋中。
5、本发明利用植物不能生长或只适宜少量耐盐碱的植物生长的盐碱滩涂地块，地下含有苦盐水，矿化度高，不能用于农田灌溉与人畜饮用，因此，水中盐分下压进入地下水不会对环境造成二次污染，相反，通过控制进水矿化度，可以改善盐碱滩涂地块中植物干旱缺水，土壤盐碱化的状况，通过人工培育柽柳、芦苇、碱蓬、海蓬子等盐生植物，提高植被覆盖率，改善当地生态环境。
