横向流聚结-涡凹气浮反应器及三元采出水横向流聚结气浮-a/o生物处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油田污水处理领域，具体涉及一种油田高钙型三元采出水的处理方法。
技术背景
[0002]如何提高采出率是在原油开采过程中所普遍关心的问题，有研究表明，经过一次采油和二次采油之后，仍然有三分之二的原油被遗留在地层当中。为了提高油田的采出率，近些年来以添加化学复合药剂的三元驱采技术被当作三次采油技术的代表而得到应用。
[0003]三元驱采技术中采用的碱、表面活性剂、聚合物三种药剂中，每种药剂均发挥了不同的作用。碱的添加可以通过降低油水界面的表面张力而提高原油的乳化性，同时碱的添加可以减少表面活性剂的用量而降低药剂使用成本。表面活性剂的添加同样可以降低油水的表面张力。在三元驱采技术中，聚合物可以增加水相的粘度，降低水相的迀移率比以及渗透性。
[0004]采出水被视为石油行业的生产废水，在现如今的油田生产中已经将物理、化学、生物等多种处理方法单独或是联合使用应用于采出水的处理。虽然三元驱采技术可以增加采出率超过20%，但是其中加入的化学药剂，使水和油形成了更加稳定的乳化状态，油珠更加稳定且体积减小，从而使油水分离变得更加困难，此外，三元采出水中悬浮固体的体积与浓度高于水驱采油的采出水，因此三元采出水的处理为石油行业生产提出了新的挑战。大庆油田是我国目前为止累积开采量最大的油田，年开采量连续20余年超过4.3 X 17吨，因此每年产生的采出水高达3 X 108，这些采出水经过处理后需达到回注标准。近年来，不同的油水分离技术被应用于油田采出水的处理，在以往的报道中，沉降、气浮、生物处理、膜分离技术被广泛应用于水驱采出水的处理中，然而见诸报道的有关三元采出水处理的相关资料仍然比较匮乏。
[0005]目前，国内的研究者主要是从物理沉降、投加化学药剂、生物处理三方面入手对三元采出水进行处理。针对三元采出水的水质特点，一些研究者着重对三元采出水中化学药剂以及悬浮固体、含油量、金属离子对采出水油水分离特性的影响进行了一些研究，主要的研究进展如下:
[0006]上海交通大学的王方林等人根据三元复合驱采出水的处理特点，研制了除油剂D01001，在室内实验中开展了除油效果、除油剂投量、药剂强化反应时的搅拌强度和搅拌时间等研究，并在室内研究的基础上，开展了现场小型处理实验装置的研究。研究者在其学位论文中通过模拟强碱体系三元复合驱采出水研究了三元药剂对采出水油水分离特性的影响，考察油水界面特性，金属离子、酸碱、螯合剂和曝气对三元复合驱悬浮固体含量的影响，有针对性的研究各种物理分离方法和化学方法对三元复合驱采出水的分离作用。大庆油田设计院的刘文杰将硫化物去除剂应用于三元采出水的处理，确定了加药量和运行条件。
[0007]叶清在其学位论文中研究了三元复合驱采出水中粘度、三元含量、油珠粒径、离子强度等因素对三元采出水油水分离特性的影响，并通过室内配水的方式研究了三元采出水油水界面性质和流变特性，分析了三元采出水油珠稳定机理。研究者在本研究中采用离心法、混凝-气浮法、超声破乳法和电解-气浮法对三元驱采出水进行了处理实验研究。
[0008]上海交通大学的刘书孟从除油、过滤、精细过滤三方面入手，在高效除油技术方面，开展气携液-液旋流分离理论及应用研究，在高效过滤技术方面，开展亲水性纤维球过滤三元复合驱采出水实验研究，在精细过滤技术方面，开展聚驱采出水超滤膜深度处理技术研究。
[0009]王彪在其学位论文中分析了ASP驱油剂组分对三元采出水油水分离特性及界面流变性质的影响，同时制备了白泥处理剂，研究其投加量、PH、搅拌条件、沉降时间、初始含油量以及温度对处理效果的影响。
[0010]王爱军在其学位论文中模拟曝气沉降工艺，考察三元采出水中悬浮固体、含油量、聚合物含量、硫化物、硅酸盐等指标的变化情况，分析了悬浮固体的组成，表征了悬浮固体的形貌，并研究了影响三元采出水中悬浮固体含量变化的主要因素。
[0011]根据三元采出水的水质特点，很多研究者将组合式沉降-分离装置应用于三元采出水的现场处理实验当中。例如，曹振锟等人应用了压力组合式沉降分离装置，通过现场实验，确定了工艺参数，阐明了与单独沉降工艺相比的工艺优势。研究者刘文应用组合沉降过滤装置处理弱碱型三元采出水，确定了相应的工艺参数。
[0012]刘长莉等人将已经驯化好的载有好氧微生物的填料应用于三元采出水的处理，分析了对含油量的降解效果以及微生物对油的利用效能，探索了将微生物应用于三元采出水处理上的可行性。
[0013]由以上研究可知，到目前为止，我国对三元采出水处理的研究仍然处于起步阶段。三元采出水中所添加的药剂，一面在提高采收率方面为人类的生产生活提供了极其有益的帮助，另一方面却为采出水的处理提出了新的严峻考验。目前针对三元采出水所使用的以沉降为核心技术的物理分离工艺和以投加各种药剂为主的化学工艺，一方面需要大量药剂的辅助，增加了处理成本，另一方面并未在真正意义上实现污染物的减量，并非是环境友好的。微生物应用于污水处理具有高效、低成本等诸多优点，三元药剂中的聚合物、表面活性剂等物质具有极强的生物抗性与毒性，如果处理不善，会对收纳环境造成严重的破坏，基于这些特性，其生物降解存在较多的苦难，然而微生物具有较高的变异率和环境适应性，微生物降解与无害化将成为解决三元药剂处理的有效手段。由以往的研究可以发现，将其应用于三元采出水的处理上仍然处于起步探索阶段且并未总结出一套完整易用的处理工艺。在以往的研究中，针对三元采出水的处理目的都是为了油田生产服务，因而所制定的处理目标大都是达到回注的水质标准，关注的水质指标以含油量、悬浮固体、粘度、粒径中值等为主，忽略了三元采出水中的毒性物质和有毒有害物质。然而，一个不容忽视的问题是，目前我国的油田开采已经进入了高含水阶段，采出水外排将是一个无法回避的问题，因此使采出水处理达到更高的水质要求是油田生产的新要求。
【发明内容】
[0014]本发明的目的要解决现在油田高钙型三元采出水处理难度大，主要表现在油水分离困难，采出水乳化程度高，其中的含油量较高、悬浮物很难去除的问题，而提供一种横向流聚结-涡凹气浮反应器及三元采出水横向流聚结气浮-A/Ο生物处理方法。
[0015]横向流聚结-涡凹气浮反应器包括横向流聚结除油器、一段气浮反应器、二段气浮反应器、配水装置、一段配水连廊、出水储存器、沉降装置、进水管、流聚结排油管、流聚结收油槽、上填料压板、挡板、流聚结穿孔排泥管、一段收渣槽、一段排渣管、一段出水槽、一段出水管、一段容气水管、一段穿孔排泥管、二段容气水管、沉降排油管、沉降出水管、二段配水连廊、沉降穿孔排泥管、二段穿孔排泥管、下填料压板、二段进水管、二段排渣管、二段收渣槽和沉降收油槽；
[0016]由所述的上填料压板和下填料压板将横向流聚结除油器由上至下依次分隔成排油区、填料区和流聚结积淤区，所述的配水装置设置在横向流聚结除油器的一侧，在横向流聚结除油器的另一侧设置一段配水连廊，且填料区与配水装置和一段配水连廊连通，在配水装置上方设置流聚结收油槽，所述的流聚结收油槽与排油区通过流聚结排油阀连通，在配水装置底部设置进水管，在流聚结收油槽底部设置流聚结排油管，在下填料压板朝向流聚结积淤区一侧设置挡板，在流聚结积淤区底部设置流聚结穿孔排泥管；
[0017]由一段隔板将一段气浮反应器分隔成一段气浮区和分水区，在一段气浮区内一段隔板上部设置一段收渣槽，在分水区内一段气浮反应器侧壁上部设置一段出水槽，所述的一段气浮区通过一段进水阀与一段配水连廊连通，所述的一段收渣槽通过一段排渣阀与一段气浮区连通，且在一段收渣槽设置一段排渣管，所述的一段出水槽通过一段出水阀与分水区连通，且一段出水槽底部设置一段出水管，所述的一段气浮反应器底部设有一段积淤区，在一段积淤区底部设置一段穿孔排泥管；
[0018]所述的一段容气水管贯穿一段气浮反应器，一段容气水管的一端与一段配水连廊连通，一段容气水管的另一端与二段容气水管连通，所述的二段容气水管贯穿二段气浮反应器，且二段容气水管的另一端与二段配水连廊连通；
[0019]由二段隔板将二段气浮反应器分隔成进水区和二段气浮区，在二段气浮区内二段隔板上部设置二段收渣槽，在进水区内二段气浮反应器侧壁上部设置二段进水槽，所述的二段气浮区通过二段出水阀与二段配水连廊连通，所述的二段收渣槽通过二段排渣阀与二段气浮区连通，且在二段收渣槽设置二段排渣管，所述的二段进水槽通过二段进水阀与进水区连通，在二段进水槽底部设置二段进水管，且二段进水管与一段出水管连通;所述的二段气浮反应器底部设有二段积淤区，在二段积淤区底部设置二段穿孔排泥管；
[0020]所述二段配水连廊的另一侧通过沉积区进水通道与沉降装置连通，在沉降装置的另一侧设置出水储存器，在出水储存器上方设置沉降收油槽，所述的沉降收油槽通过沉降排油阀与沉降装置连通，所述的出水储存器通过沉降出水阀与沉降装置连通，在出水储存器底部设置沉降出水管，在沉降收油槽底部设置沉降排油管，所述的沉降装置底部设有沉降积淤区，在沉降积淤区底部设置沉降穿孔排泥管。
[0021]利用上述横向流聚结-涡凹气浮反应器进行三元采出水横向流聚结气浮-A/0生物处理方法，具体是按以下步骤完成的:
[0022]一、横向流聚结气浮处理:将油田三元采出水通入横向流聚结-涡凹气浮反应器中进行处理，得到横向流聚结气浮处理水；
[0023]二、厌氧处理:利用UASB反应器、IC反应器或厌氧SBR反应器对横向流聚结气浮处理水进行厌氧处理，得到厌氧处理水，在厌氧处理过程中利用已驯化具有高效降解效能的厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间为12h?24h;
[0024]三、好氧处理:利用好氧活性污泥或好氧生物挂膜对厌氧处理水进行好氧处理，即完成三元采出水横向流聚结气浮-A/0生物处理，得到处理后污水，在好氧处理过程中利用已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群行生物强化处理，水力停留时间为Sh?16h。
[0025]本发明优点:本发明针对三元采出水的特性，先采用气浮技术进行油水的分离，后续针对残留的油水进行A/0生物法处理，可以达到采出水的回注的标准，其中创新点在于，该变传统的气浮方式，采用的是横向流聚结-涡凹气浮反应器，可以大大的提高气浮和石油类回收的效率，同时采用生物方法可以实现含油的深度处理。悬浮物也可以大大的降低。最终实现油田三元采出水回注的达标:含油量< 5mg/L，悬浮物< 5mg/L，粒径中值< I微米。
【附图说明】
[0026]图1是横向流聚结-涡凹气浮反应器中配水装置、横向流聚结除油器、一段配水连廊和一段气浮