申请日2009.09.28
公开(公告)日2011.01.19
IPC分类号C02F3/34
摘要
本发明公开了一种稠油污水处理的方法，采用嗜热菌剂处理所述稠油污水，其中，所述稠油污水为采油过程中直接外排的污水。该方法优选的步骤为：(a)将嗜热菌剂负载于填料上，所述嗜热菌剂包含一种或多种嗜热菌;(b)将稠油污水以及负载于所述填料上的嗜热菌剂共同置于反应单元中;(c)当所述反应单元中所述稠油污水达到排放标准时，即完成对所述稠油污水的处理。此外本发明公开了嗜热菌在高温稠油污水中的应用。本发明的技术方案具有污水处理过程简单、成本低的优点。
权利要求书
1.一种稠油污水的处理方法，特征在于：采用嗜热菌剂对所述稠油污水进行处理，所述稠油污水为采油过程中直接外排的污水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(a)将嗜热菌剂负载于填料上;
(b)将稠油污水以及负载于所述填料上的嗜热菌剂共同置于反应单元中;
(c)当所述反应单元中所述稠油污水达到排放标准时，即完成对所述稠油污水的处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述步骤(a)中，所述嗜热菌剂的投放体积占所述填料体积的1-10%，优选为3-5%;
所述步骤(b)中，所述反应单元中所述稠油污水总的水力停留时间为18至24小时。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应单元由一级或多级串联反应池组成，优选由三级串联反应池组成。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述嗜热菌剂包含一种或多种嗜热菌，所述嗜热菌剂优选包含多种嗜热菌，其中所述嗜热菌所述嗜热菌为嗜热脂肪地芽孢杆菌、热容芽孢杆菌或嗜热溶胞土芽孢杆菌。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应单元采用水解酸化工艺、或采用接触氧化工艺、或采用水解酸化-接触氧化工艺，优选采用接触氧化工艺。
7.根据权利要求2至6任意一项所述的方法，其特征在于：所述步骤(a)中，所述填料为高炉炉渣填料、蜂窝填料、立体波纹填料、球形填料、纤维软性填料、半软性填料、弹性立体填料、改进型弹性立体、陶粒、纤维球、果壳滤料、锰砂滤料中的一种或多种。
8.根据权利要求2至6任意一项所述的方法，其特征在于：所述反应单元中稠油污水的pH值控制为7-8。
9.根据权利要求2至6任意一项所述的方法，其特征在于：所述步骤(b)中，所述反应单元连接有曝气装置;通过搅拌装置对所述稠油污水进行搅拌。
10.嗜热菌在上述权利要求1-9所述的稠油污水处理方法中的应用。
说明书
处理稠油污水的方法及嗜热菌在该方法中的应用
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种用于稠油污水处理中的嗜热菌以及利用该嗜热菌处理稠油污水的方法。
背景技术
稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油，通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油，因为稠油的密度大，通常也叫做重油。在油气田勘探开发过程中会产生大量油田稠油污水，如当原油含水率达80%时，稠油污水量将超过3000×104吨。在我国稠油开发大多采用蒸汽吞吐或蒸汽驱开采的方式，这就必然有大量含油污水产生，我国四大稠油生产基地(包括辽河油田、胜利油田、中原油田和新疆油田)年产稠油污水量达到2340×104吨，并且随着稠油热采方式的改变及开采年限的增加，稠油污水量还在迅速上升。
由于稠油污水油水密度差小，分离困难。目前国内外对稠油污水合理处置的方法有四种：其一是将其做深度处理，回用于注汽锅炉;其二是在除油工艺的基础上，增加生化处理，达标排放;其三是将其外输至邻近稀油区，处理合格后回注;其四是选择合适的地层，利用废井回灌地层，暂时储存。前三种方法都存在处理周期长，工艺复杂的缺陷，而第四种方法实际上并没有真正解决稠油污水的处理问题。其中，第二种采用生化处理的方法是目前处理稠油污水的主流方法，如中国专利文献CN1990854(A)中记载的用于常温下稠油污水处理的微生物菌剂，可以有效的降解稠油污水中难降解的有机物污染物。但是在开采稠油的过程中为降低原油粘度往往将温度提高到70～80℃，采出稠油经过隔油工艺后，外排水温度仍高达60～70℃，为了确保进入生化处理的污水温度能够使微生物处于最佳的生长环境中，高效降解污水中的有害物质，污水要进入高温玻璃钢冷却塔冷却，使其进入生化池的污水温度降低到45℃以下，同时由于外排水水量大，强制冷却降温成本较高，给常规的生物处理带来较大困难。
随着嗜热菌研究的发展，由于其具有较快的生物降解速率、较高温度下的高微生物活性、污泥产量少等优点，利用嗜热菌处理较高温度下(50℃以上)的污水越来越引起人们的关注。如中国专利文献CN1663919(A)中公开了一种有机废水的处理方法，其中利用嗜热菌对处理过程中产生的污泥进行溶液化，但是该现有技术中处理的污泥主要产生于日常生活生产中产生的废水，其主要成分为生物细胞或简单的有机物，也就是说对于嗜热菌的存活环境相对简单，而稠油开采产生的稠油污水中含有胶质、沥青、多环芳烃等多种非常有毒的化学物质，这些物质通常认为是无法通过嗜热菌进行降解的，同时又由于嗜热菌的生化活性极易受到周围环境的影响，因此本领域技术人员无法想象将嗜热菌应用于石油开采领域中稠油污水处理过程中。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种采用嗜热菌剂进行稠油污水处理的方法，以及所述嗜热菌在处理稠油污水中的应用。
本发明提供了一种稠油污水处理的方法，采用嗜热菌剂处理所述稠油污水，其中，所述稠油污水为采油过程中直接外排的污水。
上述技术方案中，所述方法包括如下步骤：
(a)将嗜热菌剂负载于填料上，其中，所述嗜热菌剂包含一种或多种嗜热菌，所述嗜热菌剂优选包含两种以上嗜热菌;
(b)将稠油污水以及负载于所述填料上的嗜热菌剂共同置于反应单元中;
(c)当所述反应单元中所述稠油污水达到排放标准时，即完成对所述稠油污水的处理。
上述技术方案中，所述步骤(a)将嗜热菌剂负载于填料上，投加所述嗜热菌剂的投放体积占所述填料体积的1-10%，优选为3-5%;其中，所述嗜热菌剂包含一种或多种嗜热菌，所述嗜热菌剂优选包含两种以上嗜热菌;
所述步骤(b)，将稠油污水以及负载于所述填料上的嗜热菌剂共同置于反应单元中，其中，所述稠油污水是指在稠油开采过程中采出稠油经过隔油工艺后外排出的污水，该稠油污水不必进行任何传统工艺中的降温处理，直接进入本发明中用于处理稠油污水的反应单元中与嗜热菌接触;根据稠油污水的性质与污水的温度，设置反应单元的不同，所述反应单元中所述稠油污水总的水力停留时间为18至24小时;
所述步骤(c)当所述反应单元中所述稠油污水达到排放标准时即完成对所述稠油污水的处理。通常情况下，所述稠油污水在反应单元中进水稳定1-10天(即从进入反应单元到排出反应单元间的时间段)后，即可达到排放标准。当稠油污水的进水初始的COD值为400mg/L，出水的COD小于120mg/L时，则达到国家二级排放标准，当然不同区域的排放标准可能存在不同，只要检测到的COD至变化达到相应的排放标准时，即认为完成对稠油污水的处理过程。
上述技术方案中，无需对反应单元进行加温或降温的过程，主要是由于直接外排出的稠油污水的温度通常在60℃-70℃，嗜热菌剂在这一温度下生化活性较高，因此能够达到降解处理稠油污水的目的，因此相应的优选生化活性温度在50℃-75℃的嗜热菌。
上述技术方案中，由于采油过程中通常需要添加破乳剂、表面活性剂和发泡剂等化学药剂，而这些药剂会对嗜热菌降解处理稠油污水造成不利影响，通过实验证明，当所述稠油污水中的胶质、沥青、多环芳烃、破乳剂、破乳剂和发泡剂等化学药剂的总含量不高于100mg/L，嗜热菌剂处理稠油污水能力较强，当稠油污水中化学药剂高于100mg/L时，嗜热菌剂处理稠油污水的能力将有所降低。
上述技术方案中，所述嗜热菌为嗜热脂肪地芽孢杆菌、热容芽孢杆菌、或嗜热溶胞土芽孢杆菌，这些嗜热菌的活性温度为50℃-75℃，可以在稠油污水不经任何降温措施的条件下对污水进行生化处理。本发明中嗜热菌剂为上述单种嗜热菌或多种嗜热菌经过培养而形成的，其形态可以为固体或液体，培养嗜热菌剂的过程为本领域所熟知，故此不赘述。
上述技术方案中，所述反应单元由多级串联反应池组成，优选由三级串联反应池组成。
上述技术方案中，所述各级反应池均采用水解酸化工艺、或均采用接触氧化工艺、或采用水解酸化工艺和接触氧化工艺相结合的方式，优选各级反应池均采用接触氧化工艺。
上述技术方案中，所述步骤(a)中，所述填料为高炉炉渣填料、蜂窝填料、立体波纹填料、球形填料、纤维软性填料、半软性填料、弹性立体填料、改进型弹性立体、陶粒、纤维球、果壳滤料、锰砂滤料中的一种或多种，这些填料的主要作用是用于负载嗜热菌，并为嗜热菌提供营养物质、维持其生化活性。
上述技术方案中，所述反应单元中稠油污水的pH值控制为7-8。
上述技术方案中，所述步骤(b)中，所述反应单元连接有曝气装置，当在需氧条件下时，通过所述曝气装置向所述反应的单元中提供氧气，当然也可以直接暴露在空气中使稠油污水与空气中的氧气接触;通过搅拌装置对所述稠油污水进行搅拌。
本发明提供另一个技术方案为，嗜热菌在上述技术方案中所述的稠油污水处理方法中的应用。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明克服技术偏见，将嗜热菌首次使用于稠油污水处理过程中，采用生化活性温度与直接外排稠油污水温度相适应嗜热菌对稠油污水进行处理，由于嗜热菌能够在较高温度(通常50℃-75℃)下对污水进行处理，从而使得稠油开采过程中外排废水不需要任何降温处理措施，直接在较高温度下就可以进入本发明中的反应单元中与嗜热菌接触，进行污水处理，从而避免传统工艺中由于降温过程而导致的成本增加。
(2)在一个优选实施方式中，通过大量实验证实，采用将稠油污水与负载于填料上的嗜热菌相接处的方法可以达到有效地降低污水的COD及油含量的目的。整个处理过程中无需使用复杂耗能的设备，且处理稠油污水的过程非常简单，降低稠油污水处理设备的成本。
(3)在另一个优选实施方式中，反应单元优选采用多级反应池，每个反应池中放置一种或多种嗜热菌，从而提高嗜热菌的降解能力;并且通过实验证明，当反应单元中的各级反应池均采用接触氧化工艺时，稠油污水处理效果最好，反应单元中总水力停留时间为18-24小时，稠油污水进水稳定为十天时，污水中COD值平均去除率最高可达80%以上，相较于传统工艺中降解周期，本发明中的处理污水周期明显缩短。
