专利名称：一种采油废水组合深度处理方法
技术领域：
本发明属于油气田开采和环保工程领域，具体涉及一种生物处理与物化处理相结 合的采油废水深度处理新工艺。
背景技术：
采油废水是指在石油开采过程中产生的废水。由于油田产地的地质条件、油品、注 水性质、开采方式及原油集输和初加工的整个工艺的不同，采油废水的性质也是千差万别。 目前，比较成熟的采油废水外排处理工艺基本都采用物化预处理+生化二级处理工艺，在 中国出水执行国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，一般油田废水处理站出水能够达 到二级标准，出水化学需氧量(C0D&)值控制小于150mg/L。生化二级处理工艺较常用的有普通活性污泥法、生物接触氧化法等，以及水解酸 化+接触氧化、厌氧-好氧交替(AAA)工艺、多级氧化塘等厌氧+好氧相结合的处理工艺。 从实际效果上看，厌氧+好氧相结合的处理工艺的处理效果显著优于纯好氧的处理工艺。 一般而言，采用好氧处理工艺的出水CODtt —般在150mg/l左右，而厌氧-好氧相结合的处 理工艺出水CODtt可达80 120mg/l。普通生物处理技术运行成本低，操作简单，但也都存 在一些实际问题，如出水CODtt指标较高、抗冲击负荷能力差、污泥膨胀、出水SS偏高等，不 能完全满足实际工程需要和日益严格的环保要求。随着国家和地方对各类环境敏感区域的 环境质量要求越来越高，对石采油废水的排放水质要求更加严格，例如，某些区域要求外排 采出水C0D&指标要求小于60mg/L，因此开发新的采油废水水质升级处理工艺势在必行。水解酸化工艺是将污水厌氧消化的停留时间控制在水解酸化阶段，不进入产氢产 乙酸阶段，利用兼性水解酸化菌进行废水生物处理的工艺，兼性菌主要是将采油废水中难 生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧 处理。将水解酸化处理作为废水生化处理的预处理，可提高污水生化性能，降低后续生物处 理的负荷，因而被广泛运用在难生物降解废水处理领域中。曝气生物滤池工艺是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴 给水滤池工艺而开发兴起的污水处理工艺。其独特的填料设计，借鉴了生物滤池和生物接 触氧化法的优点，综合了过滤、吸附和生物代谢等多种处理工艺，使其具有污染物去除效率 高、抗冲击负荷能力、污泥产量少、无污泥膨胀等优点，同时曝气生物滤池可适用于处理低 有机负荷废水，在采油废水水质升级中有着良好的应用前景。臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工艺是将高级氧化、生物处理、吸附等多种处理技术 有机相结合的一种水处理技术。利用臭氧装置可以选择性的将生物大分子、胶体等分解成 溶解性小分子，增加废水可生物降解性，然后利用活性炭中活性炭的吸附作用、微生物对有 机物的分解作用降解废水中的有机物，而活性炭通过微生物对有机物的降解作用而得以再 生。臭氧-生物活性炭不但可以有效去除水中的溶解性有机物，提高出水水质，确保废水达 标排放，而且提高了生物活性炭的吸附容量，延长了活性炭的使用寿命。它具有处理效率 高、容积负荷大、抗冲击能力强、设备紧凑、占地少、基建投资和运行费用低等优点。目前尚
3未见在采油废水深度处理中使用，当外排水质要求较高或者含有较高浓度的不可生物降解 有机物时，可在BAF生物处理后设置一段臭氧-生物活性炭单元。
发明内容
本发明的目的是克服现有采油废水处理工艺不能达到出水C0D& < 60mg/L的不足 之处，提出一种组合深度处理采油废水的方法。该方法可填补目前国内外采油废水外排废 水水质升级达标处理技术的空缺。本发明提出的一种组合深度处理采油废水的方法，其特征在于，该方法包括方法 四个处理单元，全部在常温常压下完成，具体步骤如下1)水解酸化单元经过预处理后的采油废水首先进入该单元，该单元内悬挂 聚烯烃类材质半软性填料，利用附着生长在填料上的厌氧、缺氧微生物降解废水中的有 机物，有效水力停留时间为8 16h，其进水负荷0. 3-0. 8kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷 0. 10-0. 20kgC0D/m3 ·天，出水进入后续处理单元；2)曝气生物滤池单元由水解酸化单元处理后的水，进入曝气生物滤池单元， 在滤池体内部填充生物陶粒填料，陶粒填料的颗粒直径为l-5mm，采用强制曝气，气水比 0.75-3 1，使填料上附着生长好氧微生物，水力负荷0.5-1. δπι3/!!!2·!!，水力停留时间 l-4h, COD 进水负荷 2-4kgC0D/m3 ·天，去除负荷 0. 8-1. 5kgC0D/m3 ·天； 曝气生物滤池单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每1 3天一次，反洗 强度为5 8L/(m2*s)；3)臭氧接触单元曝气生物滤池出水进入臭氧接触单元，若检测来水水质COD在 100-200mg/L以上时开启臭氧发生器，废水与臭氧发生器产生的臭氧接触，其臭氧投加量 10-25mg/L，接触时间20-50min，否则废水直接流入下一单元(即一般情况下臭氧单元不工 作)；4)生物活性炭过滤单元由臭氧接触单元流出的水流入生物活性炭过滤单元， 该单元内部填充活性炭作为填料，采用强制曝气，气水比0.75-2. 00 1，使活性炭上附着 生长好氧微生物，废水在该单元的水力停留时间0. 5-5h，空床滤速0. 5-3m/h，其进水负荷 3-6kgC0D/m3 ·天，去除负荷 l-2kgC0D/m3 ·天；生物活性炭单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每2 3天一次，，反洗 强度为5 8L/(m2*s)。本发明的效果和优点1、本发明同时设置缺氧(水解酸化)、好氧(曝气生物滤池)、高级氧化、生物吸附 等处理单元，并确定了各单元处理采油废水的最佳工艺参数，能使采油废水经过多级净化， 实现对污水的有机物降解、脱氮除磷等多项功能。与现有技术流程相比，本发明的显著效 果，能够稳定达到更高的出水指标，即达到CODtt ( 50mg/L，石油类彡:3mg/L，氨氮彡8mg/L, 挥发酚< 0. :3mg/L，悬浮物彡10mg/L。2、本发明首次在采油污水深度处理中应用臭氧-生物活性炭工艺，能够保障出水 达标。该工艺抗冲击负荷能力强，处理效率高，系统稳定。3、本发明采用臭氧处理工艺为水质应急保障单元，一般情况下不开启以减小运行 成本，工艺灵活，可以保证在较低的成本下有较高的出水保证率。
4、本发明不仅适用于大、中、小型采油废水处理新建项目，尤其适用于采油废水的 升级达标改造项目。
图1为本发明提出的采油废水深度处理工艺典型流程示意图。
具体实施例方式本发明提出的一种组合深度处理采油废水的方法，其特征在于，该包括方法四个 处理单元，全部在常温常压下完成，具体步骤如下1)水解酸化单元经过预处理后的采油废水首先进入该单元，该单元内悬挂 聚烯烃类材质半软性填料，利用附着生长在填料上的厌氧、缺氧微生物降解废水中的有 机物，有效水力停留时间为8 16h，其进水负荷0. 3-0. 8kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷 0. 10-0. 20kgC0D/m3 ·天，出水进入后续处理单元；2)曝气生物滤池单元由水解酸化单元处理后的水，进入曝气生物滤池单元， 在滤池体内部填充生物陶粒填料，陶粒填料的颗粒直径为l-5mm，采用强制曝气，气水比 0.75-3 1，使填料上附着生长好氧微生物，水力负荷0.5-1. δπι3/!!!2·!!，水力停留时间 l-4h, COD 进水负荷 2-4kgC0D/m3 ·天，去除负荷 0. 8-1. 5kgC0D/m3 ·天；曝气生物滤池单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每1 3天一次，反洗 强度为5 8L/(m2*s)；3)臭氧接触单元曝气生物滤池出水进入臭氧接触单元，若检测来水水质COD在 100-200mg/L以上时开启臭氧发生器，废水与臭氧发生器产生的臭氧接触，其臭氧投加量 10-25mg/L，接触时间20-50min，否则废水直接流入下一单元(即一般情况下臭氧单元不工 作)；4)生物活性炭过滤单元由臭氧接触单元流出的水流入生物活性炭过滤单元， 该单元内部填充活性炭作为填料，采用强制曝气，气水比0.75-2. 00 1，使活性炭上附着 生长好氧微生物，废水在该单元的水力停留时间0. 5-5h，空床滤速0. 5-3m/h，其进水负荷 3-6kgC0D/m3 ·天，去除负荷 l-2kgC0D/m3 ·天；生物活性炭单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每2 3天一次，，反洗 强度为5 8L/(m2*s)；本发明中四个处理单元的功能如下1)水解酸化单元从预处理单元排出的采油废水进入水解酸化池，利用池内厌、 缺氧微生物将大分子的石油烃类有机物水解为小分子有机物，从而提高污水的可生化性， 并利用池内悬浮生长的微生物最大限度截流悬浮物以降低后续处理流程的处理负荷。进水 CODcr控制在300 600mg/L之间，石油类5 20mg/L，出水CODtt —般可达250_400mg/L， 石油类3-10mg/L。2)曝气生物滤池单元好氧处理单元作用是在好氧微生物的作用下，将石油废 水中可生物降解的有机物通过生化反应生成(X)2和H20。该单元可将出水C0D&控制在 80-150mg/L，石油类控制在 0. 5-2mg/L03)臭氧保护单元一般情况下，臭氧保护单元可不工作。而在采油废水水质较差、冬季或冲击负荷的情况下，好氧生物处理出水CODtt较高时开启，通过臭氧氧化将水中难生 物降解的有机物降解为易生物降解的物质。4)生物活性炭单元好氧生物处理和臭氧保护单元的出水进入生物活性炭处理 单元，利用活性炭对有机物的吸附作用和微生物的降解作用协同处理水中难降解的有机污 染物，保障出水水质达到C0D&小于50mg/L的要求。下面列举3个实施例，结合附图，对本发明加以进一步说明，但本发明不限于这3 个实施例实施例1 某采油废水处理小试处理装置的处理方法。某油气田采油废水处理站现场小试处理装置，日平均处理水量为lm3/d，原水水质 指标 C0DCr200-500mg/L, B0D560_200mg/L，NH3-N10_20mg/L，TN15_25mg/L，石油类 5-lOmg/L， 采用图1的工艺流程进行小试试验。该实施例各单元参数如下1)水解酸化单元该单元采用大小为0.8X1. 3X0. 8m的处理池，池内悬挂圆盘 放射状半软性聚丙烯填料，原水箱的待处理废水进入该单元，水力停留时间较佳为12-16h， COD进水负荷较佳为0. 3-0. 5kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷较佳为0. 10-0. 20kgC0D/m3 ·天；2)曝气生物滤池单元采用生物陶粒滤柱，滤料总高2m，滤柱直径300mm，滤柱中 填充生物陶粒滤料，陶粒填料的颗粒直径为l_5mm，气水比较佳为0.75-2. 00 1，水力负荷 较佳为0. 7m3/m2 · h，在该处理段水力停留时间较佳为3h，COD进水负荷较佳为2_3kgC0D/ m3 ·天，去除负荷较佳为0. 8-1. 5kgC0D/m3 ·天；利用出水进行反洗，每24h —次，反洗强度 为6L/(m2 · s)。滤柱所需氧气由空压机提供。3)臭氧接触单元臭氧投加量较佳为10_25mg/L，接触时间较佳为40min。臭氧在 曝气生物滤池出水COD > 100mg/L开启。4)生物活性炭过滤单元采用生物活性炭滤柱，总高ail，直径150mm，滤柱中填 料采用颗粒形生物活性炭(直径l_5mm)，水力停留时间lh，空床滤速1. 5m/h, COD负荷 2-4kgC0D/m3 ·天，去除负荷l-2kgC0D/m3 天，气水比较佳为0. 75-1. 00 1 ；滤柱利用出水 进行反洗，每4 一次，反洗强度为5L/(m2 · s)。滤柱所需氧气由空压机提供。该装置运行6个月，出水稳定达到CODtt ( 50mg/L,石油类彡3mg/L,氨氮彡8mg/ L，挥发酚彡0. :3mg/L，悬浮物彡20mg/L的排放要求。实施例2 某采油废水处理中试处理装置的处理方法。某油田采油废水中试处理装置，处理规模为24m3/d，进水水质指标为 C0DCr200-350mg/L, B0D5100-150mg/L, NH3-Nl5mg/L，石油类 10_20mg/L，SS50mg/L。采用图1的工艺流程进行中试试验。该实施例中各单元参数如下1)水解酸化单元该单元采用大小为3. 6X2. 4X2. 3m的处理池，池内悬挂圆盘放 射状聚丙烯填料，原水箱的待处理废水进入该单元，水力停留时间较佳为8-12h，COD进水 负荷较佳为0. 5-0. 8kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷较佳为0. 10-0. 20kgC0D/m3 ·天；2)曝气生物滤单元采用直径1. 5m,滤料总高度的滤柱，滤柱中填充生物陶 粒滤料，水力负荷较佳为0. 5-1. 5m3/m2 · h，在该处理段水力停留时间较佳为l_3h，COD进 水负荷较佳为2-4kgC0D/m3 ·天，去除负荷较佳为0. 8-1. 5kgC0D/m3 ·天，气水比较佳为0. 75-3. 00 1，利用出水进行反洗，每4 一次，反洗强度为8L/(m2*s)。滤柱所需氧气由 空压机提供。3)臭氧接触池臭氧投加量较佳为10_25mg/L，接触时间较佳为30min。臭氧在曝 气生物滤池出水COD > 120mg/L开启。4)生物活性炭过滤单元采用生物活性炭，滤柱总高an，直径700mm，填料采用 颗粒形生物活性炭(直径l_5mm)，水力停留时间0. 8h，空床滤速2. 5m/h, COD负荷较佳为 2-3kgC0D/m3 ·天，去除负荷较佳为1-1. 5kgC0D/m3 ·天，气水比较佳为0. 75-1. 00 1。滤
柱所需氧气由空压机提供。该装置出水稳定达到C0D& ( 50mg/L,石油类彡3mg/L,氨氮彡8mg/L,挥发酚 彡0. :3mg/L，悬浮物彡20mg/L的排放要求。应用实例3 某采油废水处理工程示范某油田采油废水深度处理工程示范，处理规模为10000m3/d，设计进水水质指标为 C0DCr200-350mg/L, B0D5100-150mg/L, NH3-Nl5mg/L，石油类 10_20mg/L，SS50mg/L。采用图1的工艺流程进行工程示范。该实例中，该装置的主要设计参数如下1)水解酸化池采用大小为18X12X6m的处理池，共四组，池内悬挂圆盘放射 状半软性填料，填料高度为3. 5m，水力停留时间12h，COD进水负荷较佳为0. 4-0. SkgCOD/ m3 ·天，COD去除负荷较佳为0. 10-0. 20kgC0D/m3 ·天。2)曝气生物滤池采用大小为8X 10X6m的处理池，共四组，池体内部填充的填料 采用颗粒形生物活性炭(直径l_5mm)，填料高度細，水力停留时间2. 8h，设计COD进水负荷 0. 3-0. 6kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷0. 1-0. 2kgC0D/m3 ·天，气水比1-3 1，利用出水进行 反洗，每24h —次，反洗强度为7L/(m2 · s)。滤池所需氧气由曝气机提供。3)臭氧接触单元采用臭氧池，臭氧投加量10-25mg/L，接触时间30min。臭氧在 曝气生物滤池出水COD > 100mg/L开启。4)生物活性炭过滤单元采用大小为12X8X4. 5m的处理池，填料采用颗粒状活 性炭(直径l_5mm)，接触时间lh，空床滤速3m/h，COD负荷较佳为34kgC0D/m3 天，去除负 荷较佳为1-^^0 /1113*天，气水比较佳为0.75-1.00 1。滤池所需氧气由曝气机提供。该工程能够稳定达到C0D& ^ 60mg/L，石油类彡;3mg/L，氨氮彡8mg/L，挥发酚 彡0. :3mg/L，悬浮物彡20mg/L的排放要求。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的 精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种组合深度处理采油废水的方法，其特征在于，该方法包括方法四个处理单元，全 部在常温常压下完成，具体步骤如下1)水解酸化单元经过预处理后的采油废水首先进入该单元，该单元内悬挂聚烯烃类 材质半软性填料，利用附着生长在填料上的厌氧、缺氧微生物降解废水中的有机物，有效水 力停留时间为8 16h，其进水负荷0. 3-0. 8kgC0D/m3 ·天，COD去除负荷0. 10-0. 20kgC0D/ m3 ·天，出水进入后续处理单元；2)曝气生物滤池单元由水解酸化单元处理后的水，进入曝气生物滤池单元，在滤池 内部填充生物陶粒填料，陶粒填料的颗粒直径为l_5mm，采用强制曝气，气水比0.75-3 1， 使填料上附着生长好氧微生物，水力负荷0. 5-1. 5m3/m2 *h，水力停留时间l_4h，COD进水负 荷 2-4kgC0D/m3 ·天，去除负荷 0. 8-1. 5kgC0D/m3 ·天；曝气生物滤池单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每1 3天一次，反洗强度 为 5 8L/ (m2 · s)；3)臭氧接触单元曝气生物滤池出水进入臭氧接触单元，若检测来水水质COD在 100-200mg/L以上时开启臭氧发生器，废水与臭氧发生器产生的臭氧接触，臭氧投加量 10-25mg/L，接触时间20-50min，否则废水直接流入下一单元；4)生物活性炭过滤单元由臭氧接触单元流出的水流入生物活性炭过滤单元，该单 元内部填充活性炭作为填料，采用强制曝气，气水比0.75-2. 00 1，使活性炭上附着生 长好氧微生物，废水在该单元的水力停留时间0. 5-5h，空床滤速0. 5-3m/h,其进水负荷 3-6kgC0D/m3 ·天，去除负荷 l-2kgC0D/m3 ·天；生物活性炭单元利用储存在反洗水箱中的出水进行反洗，每2 3天一次，，反洗强度 为 5 8L/ (m2 · s)。
全文摘要
本发明涉及一种组合深度处理采油废水的方法，属于油气田开采和环保工程领域，该方法包括水解酸化单元该单元内悬挂聚烯烃类材质半软性填料，利用附着生长在填料上的厌氧、缺氧微生物降解废水中的有机物；曝气生物滤池单元在滤池体内部填充生物陶粒填料，采用强制曝气，使填料上附着生长好氧微生物；臭氧接触单元若检测来水水质COD在100-200mg/L以上时开启臭氧发生器，否则废水直接流入下一单元；生物活性炭过滤单元该单元内部填充活性炭作为填料，采用强制曝气，使活性炭上附着生长好氧微生物。该方法可填补目前国内外采油废水外排废水水质升级达标处理技术的空缺。
文档编号C02F9/14GK102126814SQ20111002882
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者吴春旭, 姜瑞东, 宁涛, 张鸿涛, 徐璇, 王玉双, 程林波, 薛方勤 申请人:北京国环清华环境工程设计研究院有限公司, 清华大学