一种油气田高含盐废水生化处理技术的制作方法

本发明属于油田处理技术领域，具体涉及的是一种油气田高含盐废水生化处理技术。

背景技术：

石油作为现代社会的不可缺少的能源之一，其主要来源为油田的开发，一个含油构造经过初探发现其具有工业油气流以后，紧接着就要进行详探并逐步投入开发。所谓油田开发，就是依据详探成果和必要的生产性开发试验，在综合研究的基础上对具有工业价值的油田，按照国家对原油生产的要求，从油田的实际情况和生产规律出发，制定出合理的开发方案并对油田进行建设和投产，使油田按预定的生产能力和经济效果长期生产，直至开发结束的全过程。

而油田开发过程中,油水井措施广泛应用的增产增注方式,伴随措施过程中必然产生大量的措施返排液,具有成分复杂、理化性质多变、处理和运输难度大等特点；与此同时随着新两法的实施,如何高效合理的处理措施废液,已成为困扰油田发展的瓶颈问题之一,因此,开展措施废液处理技术研究对油田发展有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种净化效率高的、净化效果好的、运行成本低的油气田高含盐废水生化处理技术。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种油气田高含盐废水生化处理技术，其技术要点是，包括预处理单元、预曝气单元、水解酸化池、好氧氧化单元、污泥沉淀池、生物接触氧化单元、混凝沉淀单元和砂滤单元；预处理单元与预曝气单元连接，预曝气单元与水解酸化池连接，水解酸化池与好氧氧化单元连接，好氧氧化单元与污泥沉淀池连接，污泥沉淀池与生物接触氧化单元连接，生物接触氧化单元与混凝沉淀单元连接，混凝沉淀单元与砂滤单元连接。

优选的，预曝气单元包括鼓风机和曝气池，曝气池底部安装加热盘管，确保曝气池内部水温维持25℃，曝气池内部安装悬挂式填料，填料填充量为曝气池体容积的50％以上，悬挂填料支架材质为碳钢防腐，设计水力停留时间12h；预曝气单元设计池体有效高度度不低于四米；预曝气单元供氧量需要2200m3/h，鼓风机选用排风量为40m3/h的风机。

优选的，水解酸化池设计2组，每组3级，有效水深4m，共计6格，有效容积不低于1700m3；水解酸化池内部安装间歇式搅拌器，确保水体流动；水解酸化池设计污泥浓度10～20g/L；水解酸化池设计水力停留时间40h。

优选的，好氧氧化单元设计2组，每组4级，有效水深4m，共计8格，有效容积不低于1700m3；好氧氧化单元内部设计曝气盘，曝气盘通气量为3～5m3/h，按照设计方式添加工艺所需的曝气盘；好氧氧化单元供氧量需要4800m3/h，内部设有鼓风机，鼓风机选用排风量为40m3/h的风机；好氧氧化单元设计污泥浓度10～20g/L；好氧氧化单元设计水力停留时间40h。

优选的，污泥沉淀池的沉淀池分为2组，有效水深4m，停留时间保证4h以上；沉淀池每组内部安装中心传动刮泥机，实现上清液流至后端，混合污泥液回流至氧化池；活性污泥回流至水解酸化池及好氧氧化池，回流比控制为进水量3倍。

优选的，生物接触氧化单元设计水力停留时间40h；生物接触氧化单元设计2组，每组4级，有效水深4m；生物接触氧化单元内部设计曝气盘，曝气盘通气量为3～5m3/h，按照设计方式添加工艺所需的曝气盘；生物接触氧化单元设计填料填充率不小于50％。

优选的，混凝沉淀单元配备2套加药系统，分别用于PAC和PAM药剂的投加；每套加药系统药剂罐容积1m3，罐体材质PE，配置2组，一备一用，每组加药罐上部安装搅拌器，搅拌桨材质304；每套加药系统配置两台加药泵，品牌米顿罗，流量200L/h，负责安装药剂管线。

优选的，砂滤单元包括砂滤罐3套，罐体材质玻璃钢，罐体强度不小于18MPa；配置3台增压泵，流量30m3/h，高启低停；配备1台反冲洗泵，流量45m3/h；内部填充石英砂；配备配套的电控系统；整套砂滤单元配置PLC控制系统，可实现过滤单元自动进水、反洗等功能。

本发明的有益效果是：通过预曝气单元对压裂返排液预处理出水进行调节，兼具水质调节、水温调节、水量调节的作用，去除水质中残留的氧化剂，以免对后续生化单元造成冲击；通过水解酸化池和后续工艺组合，降低处理成本提高处理效率；通过利用好氧微生物(包括兼性微生物)在氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物；通过污泥沉淀池接收好氧氧化单元出水，对其进行沉淀分层，分层出水进入后端接触氧化池，沉淀后活性污泥回流至好氧氧化单元第一级，确保好氧单元污泥浓度；通过生物接触氧化单元利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。

附图说明

图1为本发明的实施例一工艺流程图；

图2为本发明的实施例二工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步解释说明，但不限制本发明的保护范围。

实施例一，如图1所示，一种油气田高含盐废水生化处理技术，包括预处理单元、预曝气单元、水解酸化池、好氧氧化单元、污泥沉淀池、生物接触氧化单元、混凝沉淀单元和砂滤单元；预处理单元与预曝气单元连接，预曝气单元与水解酸化池连接，水解酸化池与好氧氧化单元连接，好氧氧化单元与污泥沉淀池连接，污泥沉淀池与生物接触氧化单元连接，生物接触氧化单元与混凝沉淀单元连接，混凝沉淀单元与砂滤单元连接。

所述的预曝气单元包括鼓风机和曝气池，曝气池底部安装加热盘管，确保曝气池内部水温维持25℃，曝气池内部安装悬挂式填料，填料填充量为曝气池体容积的50％以上，悬挂填料支架材质为碳钢防腐，设计水力停留时间12h；预曝气单元设计池体有效高度度不低于四米；预曝气单元供氧量需要2200m3/h，鼓风机选用排风量为40m3/h的风机。

所述的水解酸化池设计2组，每组3级，有效水深4m，共计6格，有效容积不低于1700m3；水解酸化池内部安装间歇式搅拌器，确保水体流动；水解酸化池设计污泥浓度10～20g/L；水解酸化池设计水力停留时间40h。

所述的好氧氧化单元设计2组，每组4级，有效水深4m，共计8格，有效容积不低于1700m3；好氧氧化单元内部设计曝气盘，曝气盘通气量为3～5m3/h，按照设计方式添加工艺所需的曝气盘；好氧氧化单元供氧量需要4800m3/h，内部设有鼓风机，鼓风机选用排风量为40m3/h的风机；好氧氧化单元设计污泥浓度10～20g/L；好氧氧化单元设计水力停留时间40h。

所述的污泥沉淀池的沉淀池分为2组，有效水深4m，停留时间保证4h以上；沉淀池每组内部安装中心传动刮泥机，实现上清液流至后端，混合污泥液回流至氧化池；活性污泥回流至水解酸化池及好氧氧化池，回流比控制为进水量3倍。

所述的生物接触氧化单元设计水力停留时间40h；生物接触氧化单元设计2组，每组4级，有效水深4m；生物接触氧化单元内部设计曝气盘，曝气盘通气量为3～5m3/h，按照设计方式添加工艺所需的曝气盘；生物接触氧化单元设计填料填充率不小于50％。

所述的混凝沉淀单元配备2套加药系统，分别用于PAC和PAM药剂的投加；每套加药系统药剂罐容积1m3，罐体材质PE，配置2组，一备一用，每组加药罐上部安装搅拌器，搅拌桨材质304；每套加药系统配置两台加药泵，品牌米顿罗，流量200L/h，负责安装药剂管线。

所述的砂滤单元包括砂滤罐3套，罐体材质玻璃钢，罐体强度不小于18MPa；配置3台增压泵，流量30m3/h，高启低停；配备1台反冲洗泵，流量45m3/h；内部填充石英砂；配备配套的电控系统；整套砂滤单元配置PLC控制系统，可实现过滤单元自动进水、反洗等功能。

实施例二，如图2所示，包括预曝气池、生化调节池、水解酸化池、一段曝气池、二沉池、中间水池1、生物接氧化池、混凝池、终沉池、中间水池2、砂滤罐、清水池和防腐泵。

经破胶处理后的压裂返排液定量进入预曝气池，进行预氧化处理，改善破胶处理后的水质，经预曝气后，出水自流进入生化调节池，调节池内置空气搅拌系统和加热系统，废水在该池与一段生化出水混合、稀释后，经防腐泵泵至水解酸化前端，水解酸化采用脉冲布水工艺，环形收水，通过间歇大流量进水2的方式，加强废水与厌氧污泥的混合；经水解后的废水，溢流至后续生化曝气池，生化曝气池设置旋流曝气器，提供好氧池所需的溶解氧浓度，将废水中的有机物大部分降解；好氧池末端设置二沉池，上清液溢流至1#中间水池，混合液通过污泥回流泵回流至曝气池前端和水解酸化池前端；经一段生化的废水进入生物接触氧化池，进行有机污染物的彻底降解，经生化的废水通过混凝剂絮凝，在终沉池进行泥水分离，上清液自流进入2#中间水池，由防腐泵泵入砂滤罐，进一步去除废水中的固体悬浮物，经过滤后的出水，自流进入清水池，以便进行后续深度处理，池底污泥通过污泥泵泵至污泥池，与本技术总的污泥处理系统一并处理。

清水池包括砂滤罐的反洗用水和后续深度处理的储存及调节两个功能。

在实施例二中：

预曝气池的作用在于，将前端物化破胶、高级氧化、混凝处理的出水进行一次预曝气，脱除部分可挥发性化学物质，同时，作为一个物化和生化的缓冲池，减轻对后续生化处理的损害。预曝气池设计有效容积500m3，工艺尺寸：16×8×4.8m，水力停留时间12h，池内设旋流曝气器，服务面积0.64m2，通气量3m3/h/个，共计200个，初次投加接种污泥10m3，采用市政污水处理厂脱水污泥，含水率按80％计。预曝气池内悬挂高分子弹性填料，填料支架采用10#工字钢和玻璃钢格栅的组合件，填料高度2.4m，有效填充率60％。填料支架采用该方式的目的在于：应对该技术废水氯离子含量高，腐蚀性大的工况。

生化调节池有效容积120m3，兼具水质调节、水温调节、水量调节的作用。

工艺尺寸：8×4×4.8m，半地下式结构。内置穿孔曝气管、加热管。其中加热管由设计院设计。设置生化调节池的目的：接收预曝气出水以及回流水，冬季起到加热的作用，同时保证预曝气池的水位恒定，并起到提升至后续高位水池的作用。

水解酸化池分为两组，每组三级，工艺尺寸6*6*8.5m，有效水深8m，水里停留时间40h，采用自动高效脉冲布水设备进行布水，确保废水与厌氧污泥的高效混合，初次投加接种污泥60立方米。

自动高效脉冲布水器由箱体、虹吸装置、出水管等部分组成，特点是连续进水、瞬间排水、对水解酸化池形成周期性的脉冲进水。

自动高效脉冲布水器是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下容器中的水进入主管道后排入池中，由于水流速度很快，布水能够在短时间内完成，达到脉冲的效果，搅起池底的污泥，使其与池内废水不断充分混合，微生物与废水中的有机物得到充分的接触反应。

其特点在于：结构简单不需要复杂的设备，整个吸气布水过程靠水力自动完成，维护管理方便，使用寿命长，尤其适用于高含盐废水；

耗能低，效率高，除提升来水外无需其他动力；

配水均匀，水力搅拌效果好，通过脉冲布水，可将废水的瞬时流速提高6-10倍，同时，布水期间，搅起的污泥又能缓慢的沉淀下来，避免污泥损失；

自动高效脉冲布水器结合水解酸化池的底部布水，保证了污泥浓度及泥水混合效果，控制了易燃异臭气体的产生，这样在较好的处理下，缩短了停留时间，减小了池容，降低了投资成本。

生化曝气池分为2组，每组4级，工艺尺寸8×6×4.8m，有效水深4.3m，共8格，有效容积1650m3，水力停留时间40h，池内设旋流曝气器，服务面积0.36m2，通气量4.0m3/h/个，每格130个，共计1240个，初次投加接种污泥40m3，采用市政污水处理厂脱水污泥，含水率按80％计；一段高污泥浓度曝气池在本技术中的作用是实现有机污染物的绝大部分去除。由于本技术待处理废水为高盐、高浓废水，微生物不易生长繁殖，且污泥矿化度很高，据大沽化工环氧丙烷废水处理中对一段曝气池污泥组分的分析，其可挥发性污泥组分只占总污泥量的20％～30％，远远小于城镇污水处理厂f＝0.75(即：5MLVSS/MLSS＝0.75)的比值；另外，从近两年的运行工况长期观测，当污泥浓度小于10g/L，污泥即成恶化趋势，且一段曝气池出水水质变差。

按照技术经验，本技术一段曝气池污泥浓度保持在15g/L以上，但不超过20g/L，其COD去除率可达70％以上。本技术属高盐废水，微生物系统难以建立，且极为敏感。采用高污泥浓度，是通过提高微生物的绝对量，以应对不利的运行工况，保证微生物系统的稳定运行，并取得好的COD去除效果。

本技术一段好氧工艺采用的高污泥浓度延时曝气工艺的特点在于：

1、曝气池污泥浓度高，在相同容积的工况下，MLVSS绝对值高，微生物总量大，COD降解速率高；

2、由于污泥浓度高，沉淀池回流污泥量大，系统抗冲击负荷强，能应对水质水量短时间波动对工艺系统的影响——天津大沽化工股份有限公司4万吨/天环氧丙烷污水处理技术实例显示，当进水pH在10.8左右运行时，依然能保证整个系统pH值在8.0以下；

3、曝气器采用不易堵塞旋流曝气器，由于曝气器空气出口管径大，不易造成曝气器堵塞或者因为曝气器排气压力大而破裂；

4、采用很高的曝气强度，本技术拟达到10m3/m2·h以上，池底不易沉积污泥，另外，由于曝气器排气出口朝下，也能保证将池底污泥搅起。

5.5、二沉池

二沉池分为2组，工艺尺寸φ8×4.8m，表面负荷2.0m3/m2/h，设置中心传动刮泥机，上清液溢流至中间水池，混合液泵至前端水解和曝气池。

本技术设计混合液回流采用单台37.5m3/h，两台共75m3/h。回流比1.5。

中间水池1有1组，工艺尺寸10×3×4.8m，有效容积约120m3，内置空气搅拌和冬季加热系统，起到水力提升和加温的作用。同时，设置出水稀释系统，将二沉池上清液回流至水解酸化池，达到稀释原水的目的。

稀释泵采用单台50m3/h，两台共100m3/h，稀释比2.0。

经过一段曝气池处理，废水中易生物降解的有机物被分解氧化，采用生物膜技术，并创造微生物生存的有利环境，提高二段生化系统的处理效率，进一步降低废水中的COD、BOD及NH3-N浓度，使出水达标排放。

处理池内填料采用高分子组合填料，该填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀的着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积。

生物接触氧化池分为2组，每组4级，工艺尺寸8×6×4.8m，有效水深4.3m，共8格，有效容积1650m3，水力停留时间40h，池内设旋流曝气器，服务面积0.60m2，通气量3m3/h/个，每格80个，共计640个，初次投加接种污泥20m3，采用市政污水处理厂脱水污泥，含水率按80％计。

本技术二段好氧工艺采用的生物接触氧化工艺的特点在于：

1)对污染物的去除率高，污泥产生量少，不产生污泥膨胀。在去除COD的同时，又较好的脱氮、除磷效果。出水水质稳定可靠，出水中悬浮物含量少，降低后续沉淀过滤池的处理负荷；

2)采用新型的高分子组合填料，具有挂膜时间短、挂膜稳定、微生物含量高的特点，使得基建更加紧凑，节省占地，降低建设费用；纤维丝在水中处于自由漂动状态，有很好的分散性，提高废水与微生物的有效接触时间，且填料不易堵塞；

3)生物接触氧化池的微生物量在运行过程中，会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点，这是普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团所难以相比的；

4)系统中氧利用高，不需要污泥回流系统，直接运行费用低，且后续单元可增加混凝沉淀单元，利用脱落的微生物膜与混凝剂进行絮凝，形成大的絮体，提高絮凝反应效率。

混凝单元与生物接触氧化池共建，单个反应池2×2×2.8m，有效水深2.0m，单格停留时间大于30min，分别进行混凝、絮凝、脱色处理，混合液自流至后续终沉池进行泥水分离。

终沉池分为2组，工艺尺寸φ8×4.8m，表面负荷0.5m3/m2/h，设置中心传动刮泥机，上清液自流至2#中间水池，进行后续石英砂过滤处理，池底污泥泵至污泥储存池。

本单元无混合液回流设计。

中间水池2有1组，工艺尺寸10×3×4.8m，有效容积约120m3，用于收集终沉池清水，泵至后续砂滤罐进行深度处理。

该单元设置超越管线，当出水SS很低时，可不经过后续砂滤处理，直接进入清水池，进行后续业主方所需处理系统。

清水池1组，工艺尺寸10×9.7×4.8m，有效容积约400m3，收集终沉出水，为过滤罐反冲洗供水，并作为后续处理单元的调节水池。

污泥储存池1组，工艺尺寸8×4×4.8m，有效容积约120m3，收集二沉池、水解酸化池和终沉池的剩余污泥，并入总的污泥系统进行集中处理。

A、预曝气池配套风机

预曝气池配套风机2台，单独配置，选用HSR150罗茨鼓风机，压力49.0kpa，风量13.52m3/min，功率30kw，1用1备。

备注：该风机同时为生化曝气池供气，进行空气搅拌。

B、一段曝气池配套风机

一段曝气池供氧量共计约4800m3/h，选用HSR200风机，压力49kpa，风量40.17m3/min，功率55kw，转速1070n，3台，2用1备，配套主管DN400，环形布置。

C、生物接触氧化池配套风机生物接触氧化池供氧量共计约2400m3/h，选用HSR200风机，压力49kpa，风量40.17m3/min，功率55kw，转速1070n，2台，1用1备，配套主管DN300，环形布置；该风机同时为1#中间水池供气，进行空气搅拌。

本技术中的主要电气设备主要采用PLC自动控制、设备控制柜柜上控制二种方式。在设备控制柜上设有手动/自动转换开关。转换开关置于就地位置时操作人员可由设备的控制箱实现柜上控制。转换开关置于远程位置时，可由PLC按照预先编制好的程序进行自动控制，因此操作人员可根据实际情况进行不同控制方式的切换。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。