一种基于besi+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返排液生物处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田污水处理领域，尤其涉及一种基于BESI+好氧悬浮填料+单膜法压 裂返排液生物处理方法。
【背景技术】
[0002] 目前我国油田的开采普遍进入了中后期，利用压裂作业的方式对于油田的增产增 注具有重要意义。压裂作业所产生的压裂返排液含有大量有毒有害物质，如果不经处理直 接排放，将会对油田周围的生态系统产生重要的影响。由于压裂返排液具有化学成分复杂， 高粘度，高COD，高悬浮物，高盐度，难生物降解等特点，导致压裂返排液难以处理。
[0003] 目前压裂返排液的处理仍然处于起步探索阶段，并且仍未总结出一套完整易用的 处理工艺。在以往的研究中，针对压裂返排液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，忽略了压裂返排液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。
[0004] 目前，国内外的研究者对压裂返排液的处理进行了大量的研究，处理方法主要包 括：固化处理、焚烧处理、物理化学法、高级氧化法和生物法，但是由于压裂返排液的复杂 性，实际处理压裂返排液往往采用复合工艺。压裂返排液的处理方法多种多样，各有利弊。 混凝沉淀法可以有效地对生活用水进行预处理，但是用于处理压裂返排液，主要排放指标， C0D含量、含油量和悬浮固体含量达不到国家污水综合排放标准容;膜过滤法可以有效地保 障出水水质，但需要预处理，而且容易导致膜污染问题；高级氧化法处理效果好，但处理成 本高。生物法因其具有适应性强，操作灵活，处理成本低，无二次污染成为研究的一个重要 方向。好氧与厌氧处理工艺各有不同的优缺点，对于难降解污水单靠一种工艺很难取得满 意的处理效果。在实际应用中，通常是将两种工艺结合起来，按照"分级处理、厌氧先行、好 氧把关"的原则，来确定合理的工艺流程。本发明正是基于以上思路，利用厌氧生物处理对 难降解物质进行开环断链，增加其可生化性，并利用MBBR和膜组件处理强化出水水质，提出 了新型BESI生物工艺来处理压裂返排液。
[0005] BESI生物处理方法采用"厌氧+兼性厌氧+好氧"串联的方式，通过厌氧过程的硫酸 盐还原、兼性厌氧及好氧过程的反硝化及硝化作用，降解压裂返排液中的难降解物质，同时 去除污水中大部分原油和悬浮固体。BESI生物处理方法的核心为提出了一种新的以硫酸根 为电子受体的污水处理方法，该生物处理方法可以根据污水的水力停留时间以及水质特 性，可以采用多级厌氧和多级兼性厌氧以及多级好氧来保证污水处理的效果。
【发明内容】
[0006 ]本发明为解决现有压裂返排液处理方法中存在出水质量不高、膜污染和处理成本 高的问题，而提出一种基于BESI+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返排液生物处理方法。
[0007] 本发明方法采用的压裂返排液反应装置主要包括:污水进水栗1、厌氧反应装置2、 兼性厌氧反应装置3、好氧反应装置4、单孔膜组件5、好氧悬浮填料6、回流栗7、曝气装置8、 污泥排出口 9和蠕动栗10;污水进水栗1与厌氧反应装置2的底部进水口相连，厌氧反应装置 2的顶部侧壁出水口与兼性厌氧反应装置3的底部进水口相连，兼性厌氧反应装置3的顶部 侧壁出水口与好氧反应装置4的底部进水口相连，单孔膜组件5和好氧悬浮填料6设置在好 氧反应装置4内部，单孔膜组件5的出水口经蠕动栗10连接排放管，同时与兼性厌氧反应装 置3的底部侧壁进水口相连，曝气装置8与好氧反应装置4的底部进水口相连，污泥排出口 9 位于好氧反应装置4的底部；
[0008] 一种基于BESI+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返排液生物处理方法是按以下步骤 进行的：
[0009] -、压裂返排液由污水进水栗1经厌氧反应装置2的底部进水口进入到厌氧反应装 置2中，水力停留时间为20~28h;
[0010] 二、厌氧反应装置2处理后的水经厌氧反应装置2顶部侧壁出水口流出，通过兼性 厌氧反应装置3的底部进水口进入到兼性厌氧反应装置3中，水力停留时间为20~28h，其中 回流栗7将经单孔膜组件5处理后的水及氧气提供给兼性厌氧反应装置3;
[0011] 三、兼性厌氧反应装置3处理后的水经兼性厌氧反应装置3的顶部侧壁出水口流 出，通过好氧反应装置4的底部进水口进入到好氧反应装置4中，在好氧反应装置4中待处理 的水与单孔膜组件5和好氧悬浮填料6充分接触，水力停留时间为44~52h，污泥经好氧反应 装置4底部的污泥排出口9排出，其中好氧反应装置4的曝气量为16:1;
[0012] 四、处理后的水经单孔膜组件5的出水口通过蠕动栗10排出一部分到排放管，另一 部分经回流栗7、兼性厌氧反应装置3的底部侧壁进水口进入到兼性厌氧反应装置3中，其中 按体积百分比回流比为45~55%，污泥经污泥排出口9排出。
[0013] 本发明包括以下有益效果：
[0014] I、BESI生物处理方法采用"厌氧+兼性厌氧+好氧"串联的方式，通过厌氧过程的硫 酸盐还原、兼性厌氧及好氧过程的反硝化及硝化作用，降解压裂返排液中的难降解物质，同 时去除污水中大部分原油和悬浮固体，达到国家污水综合排放一级标准；
[0015] 2、单孔膜组件为好氧生物挂膜，其孔隙小于0.45μπι，与好氧悬浮填料联合使用，使 用过程中单孔膜组件上附着的污泥不断受到翻滚的好氧悬浮填料的碰撞和冲刷，因而不易 受到污染，可连续使用200天以上；
[0016] 3、本发明所述的BESI+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返排液生物处理方法，即BESI 生物处理方法联合好氧悬浮填料以及单孔膜法，主要优点在于采用了生物方法，与高级氧 化法相比，达到同等排放标准时，处理成本可降低70~85% ;
[0017] 4、本发明使用的厌氧反应装置、兼性厌氧反应装置和好氧反应装置相对独立，实 现了不同生物相的分离，有利于不同种群微生物的新陈代谢，从而可以达到脱氮除磷的目 的，并可以稳定和提高处理效果。
[0018] 5、本发明所述方法耐污染冲击负荷能力强，污泥产率低，可长时间无需排泥。
【附图说明】
[0019 ]图1为本发明所述压裂返排液反应装置示意图；
[0020] 其中1为污水进水栗、2为厌氧反应装置、3为兼性厌氧反应装置、4为好氧反应装 置、5为单孔膜组件、6为好氧悬浮填料、7为回流栗、8为曝气装置、9为污泥排出口和10为蠕 动栗。
[0021] 图2为本发明方法处理前后原水与出水COD含量对比曲线；
[0022] 图3为本发明方法处理前后原水与出水油含量对比曲线；
[0023] 图4为本发明方法处理前后原水与出水悬浮物含量对比曲线。
【具体实施方式】
[0024] 本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的 任意组合。
[0025]【具体实施方式】一、本实施方式中的一种基于BESI+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返 排液生物处理方法，涉及的压裂返排液反应装置主要包括:污污水进水栗1、厌氧反应装置 2、兼性厌氧反应装置3、好氧反应装置4、单孔膜组件5、好氧悬浮填料6、回流栗7、曝气装置 8、污泥排出口 9和蠕动栗10;污水进水栗1与厌氧反应装置2的底部进水口相连，厌氧反应装 置2的顶部侧壁出水口与兼性厌氧反应装置3的底部进水口相连，兼性厌氧反应装置3的顶 部侧壁出水口与好氧反应装置4的底部进水口相连，单孔膜组件5和好氧悬浮填料6设置在 好氧反应装置4内部，单孔膜组件5的出水口经蠕动栗10连接排放管，同时与兼性厌氧反应 装置3的底部侧壁进水口相连，曝气装置8与好氧反应装置4的底部进水口相连，污泥排出口 9位于好氧反应装置4的底部；
[0026] 一种基于BESI+好氧悬浮填料+单膜法压裂返排液生物处理方法是按以下步骤进 行的：
[0027] -、压裂返排液由污水进水栗1经厌氧反应装置2的底部进水口进入到厌氧反应装 置2中，水力停留时间为20~28h;
[0028] 二、厌氧反应装置2处理后的水经厌氧反应装置2顶部侧壁出水口流出，通过兼性 厌氧反应装置3的底部进水口进入到兼性厌氧反应装置3中，水力停留时间为20~28h，其中 回流栗7将经单孔膜组件5处理后的水及氧气提供给兼性厌氧反应装置3;
[0029]三、兼性厌氧反应装置3处理后的水经兼性厌氧反应装置3的顶部侧壁出水口流 出，通过好氧反应装置4的底部进水口进入到好氧反应装置4中，在好氧反应装置4中待处理 的水与单孔膜组件5和好氧悬浮填料6充分接触，水力停留时间为44~52h，污泥经好氧反应 装置4底部的污泥排出口9排出，其中好氧反应装置4的曝气量为16:1;
[0030]四、处理后的水经单孔膜组件5的出水口通过蠕动栗10排出一部分到排放管，另一 部分经回流栗7、兼性厌氧反应装置3的底部侧壁进水口进入到兼性厌氧反应装置3中，其中 按体积百分比回流比为45~55%，污泥经污泥排出口9排出。
[0031 ]本实施方式包括以下有益效果：
[0032] I、BESI生物处理方法采用"厌氧+兼性厌氧+好氧"串联的方式，通过厌氧过程的硫 酸盐还原、兼性厌氧及好氧过程的反硝化及硝化作用，降解压裂返排液中的难降解物质，同 时去除污水中大部分原油和悬浮固体，达到国家污水综合排放一级标准；
[0033] 2、单孔膜组件为好氧生物挂膜，其孔隙小于0.45μπι，与好氧悬浮填料联合使用，使 用过程中单孔膜组件上附着的污泥不断受到翻滚的好氧悬浮填料的碰撞和冲刷，因而不易 受到污染，可连续使用200天以上；
[0034] 3、本实施方式所述的BESI+好氧悬浮填料+单孔膜法压裂返排液生物处理方法，主 要优点在于采用了生物方法，与高级氧化法相比，达到同等排放标准时，处理成本可降低20 ~35% ;
[0035] 4、本实施方式使用的厌氧反应装置、兼性厌氧反应装置和好氧反应装置相对独 立，实现了不同生物相的分离，有利于不同种群微生物的新陈代谢，从而可以达到脱氮除磷 的目的，并可以稳定和提高处理效果。