采油废水深度处理与回用的交互处理工艺.pdf

本发明属于水和废水处理技术领域，具体涉及一种采油废水深度处理与回用的交互处理工艺。具体步骤如下：采油废水首先进入气浮池，同时在气浮池内加入高效多态聚合除油剂，废水在气浮池内的水力停留时间为0.3-0.5小时；通过气浮除油的废水进入生物载体填料区，在生物载体填料上固定有高效降解含油污水的生物菌种Zoogloeasp-PX.01，该生物菌种对水中的残余油类、烃类进行高效生物降解；出来的处理水经过膜分离区进行固液分离，经过膜分离区的出水可以加入环保型阻垢剂、缓蚀剂后，进行油田回注；废水进入生物载体填料区与固液分离的水力停留时间为2.8小时-3小时。本发明实现了在较短水力停留时间、较高容积负荷条件下对采油废水中所含的油、硫化物、有机酚、氰等有机污染物质的高效处理，出水可以达到/优于《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)》中的水质标准要求，可作为油田的水驱注水和油田回注用水。

1、  一种采油废水深度处理与回用的交互处理工艺，采用气浮池(7)、生物载体填料区(8)和膜分离区(9)三个工艺单元处理采油废水，其特征在于气浮池(7)一侧设有配水区(11)，另一侧设有出水区(12)，配水区(11)内设有溶气释放器(5)，配水区(11)分别连接进水口(1)和高压溶气管道(6)，高压溶气管道(6)上设有除油剂投加口(2)，气浮池(7)顶部设有刮油刮泥机(10)，刮油刮泥机(10)位于出水区(12)一侧；生物载体填料区(8)内固定有生物菌种，生物载体填料区(8)的上部和下部分别设有多孔拦截???板；生物载体填料区(8)为降流区，膜分离区(9)为升流区，膜分离区(9)底部连接空气供给系统(3)；膜分离区(9)顶部连接出水管(4)；具体步骤如下；
(1)采油废水首先进入气浮池(7)，同时在气浮池内加入高效多态聚合除油剂，废水在气浮池(7)内的水力停留时间为0.3-0.5小时；
(2)通过气浮除油的废水进入生物载体填料区(8)，在生物载体填料上固定有高效降解含油污水的生物菌种Zoogloeasp-PX.01，该生物菌种对水中的残余油类、烃类进行高效生物降解；
(3)从步骤(2)中出来的处理水经过膜分离区(9)进行固液分离，经过膜分离区(9)的出水进行油田回注；废水进入生物载体填料区与固液分离的水力停留时间为2.8小时-3小时。

2、  根据权利要求1所述的采油废水深度处理与回用的交互处理工艺，其特征在于所述多态聚合除油剂含有阳离子铝(铁)聚合体、聚合硅酸、超细微粉以及阳离子聚合物粒径成连续的多态聚合物，其粒径为1nm-20μm，每升进水中多态聚合除油剂的加入量为15-25mg/L。

3、  根据权利要求1所述的采油废水深度处理与回用的交互处理工艺，其特征在于所述膜分离区内的膜分离组件为平板膜组件、中空纤维膜组件或管式膜组件中任一种。

4、  根据权利要求1所述的采油废水深度处理与回用的交互处理工艺，其特征在于生物载体填料区(8)和膜分离区(9)合建组成一体化降解分离反应器，生物载体填料区(8)底部和膜分离区(9)底部相通。

采油废水深度处理与回用的交互处理工艺
技术领域
本发明属于水和废水处理技术领域，具体涉及一种采油废水深度处理与回用的交互处理工艺。
背景技术
目前，我国大部分油田已进入了石油开发的中期和后期，采出油中的含水量为70-80％，部分油田的采出油含水量甚至达到90％。据相关预测，2010年我国油田采出水产量可以达到10亿吨。如果采油废水不经处理直接排放，不仅会造成土壤、水体的污染，有时甚至会引起污油着火事故，威胁人民的生命安全，造成国家的经济损失，同时也危害油田自身的利益。对油田废水进行深度处理，并用于回注，则不仅可以满足油田开采过程中注水量日益增长的要求，同时也可以节约水资源、减少环境污染，为油田带来经济效益，对于提升我国油田开采用水的循环利用率和推动行业的可持续发展等方面具有重要的意义。
在我国采油废水的处理工艺一般是三段处理流程，即自然沉降—混凝沉降—压力过滤为主的工艺。含油废水进入一次除油罐进行油水分离，除去浮油；加入混凝剂后进入二次除油罐，最后进入压力过滤罐。随着采油工艺的变化、技术的提高和水处理技术的发展，该处理工艺以出现较多弊端，如占地面积较大、压力过滤的能耗偏高等问题。近年来，生物处理工艺在油田废水的处理中得到了重视和关注，通过在原有工艺技术路线的基础上，延长工艺，增加生物或生化处理单元，提高系统的处理效果，但造成了流程较长、占地面积大的问题；其他采油废水的处理工艺，如旋流法、膜分离法也进行了相关研究。虽然国内对采油废水处理方法和工艺研究较多，在实际应用中也取得了一定效果，但仍存在着几个方面的问题：(1)油水分离效率低；(2)药剂质量低；(3)生化处理技术应用不足等。同时对低温含油污水、水驱含油污水、聚合物驱含油废水缺乏成熟处理工艺技术。随着油田开采业的发展、水资源的日益紧张以及人们环保意识的增强，市场迫切需要技术先进、工艺成熟、运行可靠、简单易用、能够对采油废水深度处理与回用的工艺技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种采油废水深度处理与回用的交互处理工艺。
本发明提出的采油废水深度处理与回用的交互处理工艺，采用气浮池7、生物载体填料区8和膜分离区9三个工艺单元处理采油废水，气浮池7一侧设有配水区11，另一侧设有出水区12，配水区11内设有溶气释放器5，配水区11分别连接进水口1和高压溶气管道6，高压溶气管道6上设有除油剂投加口2，气浮池7顶部设有刮油刮泥机10，刮油刮泥机10位于出水区12一侧；生物载体填料区8内固定有生物菌种，生物载体填料区8的上部和下部分别设有多孔拦截板；生物载体填料区8为降流区，膜分离区9为升流区，膜分离区9底部连接空气供给系统3；膜分离区9顶部连接出水管4；具体步骤如下：
(1)采油废水首先进入气浮池7，同时在气浮池内加入高效多态聚合除油剂，废水在气浮池内的水力停留时间为0.3-0.5小时；
(2)通过气浮除油的废水进入生物载体填料区8，在生物载体填料上固定有高效降解含油污水的生物菌种Zoogloeasp-PX.01，该生物菌种对水中的残余油类、烃类进行高效生物降解；
(3)从步骤(2)中出来的处理水经过膜分离区9进行固液分离，经过膜分离区的出水可以加入环保型阻垢剂、缓蚀剂后，进行油田回注；废水进入生物载体填料区与固液分离的水力停留时间为2.8小时-3小时。
本发明中，所述多态聚合除油剂含有阳离子铝(铁)聚合体、聚合硅酸、超细微粉以及阳离子聚合物粒径成连续的多态聚合物，其粒径为1nm-20μm，每升进水中多态聚合除油剂的加入量为15-25mg/L，可以对含油废水的浮油、分散油和乳化油等进行去除。
本发明中，所述膜分离区9内的膜分离组件为平板膜组件、中空纤维膜组件或管式膜组件中任一种。
本发明中，生物载体填料区8和膜分离区9合建组成一体化降解分离反应器，生物载体填料区8底部和膜分离区9底部相通。通过适当曝气创造一定的水力循环即保证悬浮载体填料区生物降解有机物的需要又控制分离膜的污染。
本发明耦合了气浮除油(投加高效多态聚合除油剂进行物化除油)、生物处理(利用高效降解含油污水的生物菌种和生物载体进一步降解油等有机污染物)和膜分离工艺(使用具有抗油污染能力的分离膜对污水实现高效的固液分离)，工艺的处理出水可以达到/优于《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)》中的水质标准要求，可作为油田的水驱注水和油田回注用水。
本发明通过耦合了物化和生物处理工艺，结合了各种技术的优势，借助新型高效除油剂、具有高效降解油污染物的生物菌种和载体及抗油污染分离膜的使用，实现了在较短水力停留时间、较高容积负荷条件下对采油废水中所含的油、硫化物、有机酚、氰等有机污染物质的高效处理的技术突破，同时处理设备能够解决油田废水的盐度高、生垢离子多、矿化度高等问题。
本发明工艺处理采油废水，可以达到如下效果：(1)可以在较短水力停留时间下(2.1-3.5小时)、较高容积负荷条件下实现对采油废水的高效处理；(2)高效多态聚合除油剂和膜分离的使用提高了油水分离效果；(3)通过使用高效生物菌种的生化处理方法，既保证了降解油类等有机物质的效率，又能控制水处理费用；(4)采用的膜分离技术可以保证水力停留时间和微生物停留时间的完全分离，有助于拦截系统内游离细菌，提高微生物浓度和其降解有机物的效果；(5)工艺所使用的高效多态聚合除油剂能够可以确保在低温运行条件下的除油效率，保证工艺在冬季运行时的处理效果。此外本发明工艺具有布置紧凑、占地面积小、操作简便、根据不同规模可以灵活调整、对水质波动具有较强的适应性等特点。
附图说明
图1本发明工艺流程示意图。
图2本发明工艺结构布置示意图。其中，(a)为俯视图，(b)为主视图。
图中标号：1为进水管，2为除油剂投加口，3为空气供给系统，4为出水管，5为溶气释放器，6为高压溶气管道，7为气浮池，8为生物载体填料区，9为膜分离区，10为刮油刮泥机，11为配水区，12为出水区。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：本发明工艺主要有气浮池7、生物载体填料区8和膜分离区9(可以合建组成一体化降解分离反应器)等主体工序组成，同时包括进水管1、除油剂投加口2、空气供给系统3和出水管4等。采油废水进入气浮池7的配水区11，在配水区11内设有溶气释放器5，在高压条件下释放微气泡，微气泡与油类物质进行粘附后上升至气浮池7表面，通过刮油刮泥机10将油渣去除，在高压溶气管道6上同时设有除油剂投加口2，经溶气释放器释5放至配水区11，提高除油剂的除油效果。经过气浮之后的废水从气浮池7流入生物载体填料区8和膜分离区9，生物载体填料区8和膜分离区9采用一体化降解分离反应器，在生物载体填料区8上固定有高效降解油类污染的优势菌种Zoogloeasp-PX.01，同时在生物载体填料区8的上部和下部设有多孔拦截板，使生物填料只在生物载体填料区8内流动。在此一体化反应器内同时形成了升流区和降流区的水力循环，其中膜分离区9为升流区，膜分离区9底部设有空气供给系统3，以进行底部曝气，升流区会形成一定的膜面错流速度进行控制膜污染，生物载体填料区8为降流区，良好水力循环保证传质效果，提升污染物的生物降解效果。膜组件经过负压抽吸出水，出水可以作为油田回注水进行回用。
上述工艺适用于油田采出水、洗井废水、钻井废水和井下作业废水等采油废水，也可以应用于具有类似水质的炼油废水的处理。将上述用于处理某油田开采区的废水，某油田开采区块每日产采油废水120吨，废水水质；石油类100-200mg/L；COD500-1200mg/L；BOD50-100mg/L；硫化物100-600mg/L；挥发酚1-5.0mg/L。废水采用该耦合深度处理工艺进行治理(如图1所示)，其主要工艺参数为：气浮池水力停留时间0.5h，多态聚合除油剂投加量20mg/L，生物载体填料区和膜分离区(一体化降解分离反应器)水力停留时间3.0h。采用图2所示的结构布置的情况下，水处理构筑物的占地面积为7.0m2。该油田开采区块产生的采油废水经过该处理工艺处理，工艺处理出水水质优于《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)》中的A1级标准(注入层平均空气渗透率<0.10μm2)。
实施例2
采用实施例1所述工艺处理采油废水，某油田每日采油废水产量为1000吨，其废水水质为：石油类150-220mg/L；COD 800-1400mg/L；BOD 80-140mg/L；硫化物120-400mg/L；挥发酚2-9.0mg/L。废水采用该处理工艺进行治理(如图1所示)，在设备总体水力停留时间3.5h，多态聚合除油剂投加量20mg/L-进水的条件下，采用图2所示的结构布置的情况下，水处理构筑物的总占地面积为48.6m²。该油田的采油废水经过该处理工艺处理，其处理出水水质达到了《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)》中的A1级标准(注入层平均空气渗透率<0.10μm²)，可以作为油田回注水回用。