一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法与流程

本发明涉及一种油气田污水处理领域，一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法。

背景技术

压裂返排液主要是因为完井后的压裂作业结束后会产生含有大量胍胶、石油类及其它各种添加剂的返排液，并携带有少量从地层脱落的岩屑和未固定的支撑剂，其具有成分复杂、污染物种类多、含量高、黏度大、乳化程度高的特点。压裂返排液的处理难度高于钻井作业废水，其污染物主要为有机物、ss、石油类、钙镁离子、含盐量高。其中ss、石油类、钙镁离子、含盐量，均可以通过相应的物化方法去除至要求的指标范围内，其中脱盐会用到反渗透膜系统，但水中过高的有机物含量对膜系统的运行有较大的影响，会导致膜污堵和细菌滋生等情况，影响系统稳定运行。所以在前段破胶除硬预处理后的工艺中尽可能地降低有机物含量是压裂返排液污染物去除的难点。

生化法运用在前段破胶除硬预处理后，作为二级处理去除水中残余有机物是一种较环保且经济的方法，但传统的生化法在去除压裂返排液有机物的运用上存在一些不足：

1、压裂返排液的含盐量高，微生物容易解絮，导致污泥膨胀，沉降性差，二沉池泥水分离困难；

2、生化污泥无法形成较密实的菌胶团，生化池内可维持的污泥浓度小，导致系统对有机物的降解速率慢，抗冲击能力弱；

3、部分有机物生化法无法降解，导致出水cod无法降至较低水平。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足而提供一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，同时可用于处理钻井作业废水的处理，其具有有机物去除效率高，系统稳定，抗冲击能力强，污泥沉降性优异等优点。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，主要是将传统的生化a/o工艺进行改良并与活性炭吸附混凝工艺相结合，形成生化混合床，以达到高效去除压裂返排液中有机物的方法，其特征在于通过以下步骤实现：

1、向生化o池内注水约2/3的液位，开启搅拌装置、硝化液回流泵、混合液回流泵，开启风机通过微孔曝气装置向生化o池内供气，随后在生化o池中部投加约为生化反应池总容积5%的粉末活性炭，期间所有设备不可关闭；

2、向生化o池内投加mlss为2g/l的生活污水厂新脱水后的活性污泥，并通过营养物质投加装置12向生化a池内投加葡萄糖，控制整个生化池内平均有机物浓度约为400mg/l，持续曝气，待生化o池内平均有机物浓度降至100mg/l以下后，每6小时定期向生化a池内投加营养物质，控制每次投加后整个生化池内平均有机物浓度约为200mg/l即可，期间通过营养物质投加装置12向生化a池内投加磷盐，始终维持驯化期间池内总磷含量大于1mg/l，直至检测sv30，观察到游离的活性炭较少，菌胶团与活性炭结合密实时，开始进破胶除硬预处理后的压裂返排液；

3、以设计进水量的30%开始连续进破胶除硬预处理后的压裂返排液，期间检测生化o池中后端溶解氧饱和度。前期会出现生化o池中后端溶解氧饱和度过高（可能大于90%），需向生化a池内投加营养物质，每6小时投加平均有机物底物浓度100mg/l，直至生化o池内溶解氧饱和度明显下降（下降10%以上，同样曝气量及温度下），继续向生化a池内投加营养物质，每6小时投加平均有机物底物浓度为50mg/l，直至生化o池内溶解氧饱和度低于70%，停止投加营养物质开始提升进水量；

4、以每次增加20%的幅度开始提升进水量，每次提升后稳定时间不小于系统的水力停留时间，且每次提升后需确保出水cod值检测稳定，溶解氧饱和度逐步降低方可再次提升，直至系统稳定运行；

5、稳定运行后，控制生化系统末端溶解氧大于5mg/l，前两个月系统不排泥，两个月后开始排泥，控制系统泥龄在60天，视出水水质酌情补加活性炭，补加点为生化a池，每天通过营养物质投加装置12补加磷盐，控制池内磷含量小于0.5mg/l即可，投加点为生化a池；

6、温度较低季节需向蒸汽盘管内通入适量的蒸汽，控制生化o池内温度在20℃以上，即可维持生化系统内生物的活性。

本发明得到的一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，其技术效果有以下四点：

1、生化池内投加的粉末活性炭可作为生物的载体，利于前期驯化时形成良好的菌胶团；

2、活性炭比表面积大，作为生物的载体所形成的菌胶团较密实，抗冲击能力强，且沉降性能优异，可维持较高的污泥浓度，实际svi值低；

3、活性炭作为载体，可与菌胶团同时吸附来水中的有机物，而寄居在活性炭内的微生物又能将可被生化降解的有机物去除，不可生化降解的有机物被吸附在活性炭内，这样可实现活性炭针对性地吸附生化难降解的有机物；

4、常规运用粉末活性炭吸附生化出水中的有机物时均需要增设混凝工艺或过滤工艺进行碳水分离，且不能确保每次分离时活性炭已接近吸附饱而实现其吸附能力的最大化利用，但与微生物结合可借助微生物良好的絮凝能力而与水分离，且能通过定期排泥及活性炭补加维持活性炭的吸附能力，实现吸最大化利用。

附图说明

图1是原有技术下一种压裂返排液有机物处理的系统示意图；

图2是实施例1的一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的系统示意图；

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本发明提供的一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，主要是将传统的生化a/o工艺进行改良并与活性炭吸附混凝工艺相结合，形成生化混合床，以达到高效去除压裂返排液中有机物的方法；

压裂返排液原水cod约为2500mg/l，经前段芬顿除硬混凝预处理后，进入调节池cod约为1000mg/l，含盐量约为20000mg/l，处理量为10m³/h。停留时间为20小时，系统总池容为200m³；

1、向生化o池内注水约2/3的液位，开启搅拌装置、硝化液回流泵、混合液回流泵，开启风机通过微孔曝气装置向生化o池内供气，随后在生化o池中部投加约为生化反应池总容积5%的粉末活性炭，期间所有设备不可关闭；

2、向生化o池内投加生活污水厂新脱水后的活性污泥（含水率约80%），投加量约为400kg，并通过营养物质投加装置向生化a池内投加葡萄糖80kg（葡萄糖转化cod比例按1:1计算），持续曝气。待生化o池内平均有机物浓度降至100mg/l以下后，每6小时定期向生化a池内投加葡萄糖，每次投加40kg，期间通过营养物质投加装置12向生化a池内投加磷酸二氢钾（磷含量约为23%），投加量约为870g，直至检测sv30，观察到游离的活性炭较少，菌胶团与活性炭结合密实时，开始进破胶除硬预处理后的压裂返排液；

3、以3m³/h的流量开始连续进破胶除硬预处理后的压裂返排液，期间检测生化o池中后端溶解氧饱和度，前期会出现生化o池中后端溶解氧饱和度过高（可能大于90%），需向生化a池内投加营养物质，每6小时投加葡萄糖20kg，直至生化o池内溶解氧饱和度明显下降（下降10%以上，同样曝气量及温度下），继续向生化a池内投加营养物质，每6小时投加葡萄糖10kg，直至生化o池内溶解氧饱和度低于70%，停止投加营养物质开始提升进水量；

4、以每次增加20%的幅度开始提升进水量，每次提升后稳定时间不小于20小时，且每次提升后需确保出水cod低于200mg/l，溶解氧饱和度逐步降低方可再次提升，直至系统稳定运行；

5、稳定运行后，出水cod可控制在150mg/l左右，控制生化系统末端溶氧大于5mg/l，前两个月系统不排泥，两个月后开始排泥，每次排二沉池污泥约1.11m³，视出水水质酌情补加活性炭，补加点为生化a池。每天通过营养物质投加装置补加磷盐，控制池内磷含量小于0.5mg/l即可，投加点为生化a池；

6、温度较低季节需向蒸汽盘管内通入适量的蒸汽，控制生化o池内温度在20℃以上，即可维持生化系统内生物的活性。

实施例2：

本发明提供的一种生物混合床高效去除压裂返排液有机物的方法，其大致使用方法与实施例1一致，不同的是在本实施例中，可将其运用至钻井作业废水的有机物去除，处理钻井作业废水中有机物时，活性炭投加比例改为2.5%，生化池容根据有机容积负荷适当减小，确保有机容积负荷控制在1.0kg/m³.d以内即可。