申请日2015.05.06
公开(公告)日2015.07.22
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种高温高盐难降解采油废水处理方法。采油废水中能被微生物菌剂R1(4)降解的有机成分在一级好氧生化池(2)中优先去除，固液分离后上清液进入一级臭氧预氧化池(11)进行预氧化提高可生化性，出水流入的二级好氧生化池(18)，池中投加的微生物菌剂R2(21)进一步降解可生化性有机物，再次固液分离后上清液流入高级氧化池(28)，在臭氧发生器(15)、紫外灯发光装置(29)及氧化剂加药系统(31)的协同作用下可彻底降解水中剩余少量难降解有机物，并达到出水对消毒、色度等指标的要求。该工艺各工艺段目标分工明确可控，流程操作简单，加药量少，污泥产量少，出水稳定可靠。本发明方法便于在油田废水处理领域推广使用。
权利要求书
1.一种高温高盐难降解采油废水的处理方法，其特征在于：该处理方法的步骤包括：一级好氧生化池(2)、一级固液分离池(8)、一级臭氧预氧化池(12)、二级好氧生化池(19)、二级固液分离池(24)及高级氧化池(28)。
2.根据权利要求1所述的一级好氧生化池(2)，其特征在于，该生化池内以一定的填充比Χ1加入固定纤维束生物载体(3)。
3.根据权利要求1所述的一级好氧生化池(2)，其特征在于，针对不同油田石油采出水中石油烃组分，投加相应的高效微生物菌剂R1(4)，微生物菌剂R1(4)投加比为Y1，可采用人工投加或加药装置投加。
4.根据权利要求2所述的一级好氧生化池(2)，其特征在于所用固定纤维束生物载体(3)为纤维塑料材质，比表面积>2000㎡/m3，具有亲油性和吸附性。
5.根据权利要求1所述的一级臭氧预氧化池(12)，其特征在于，所述氧化池由臭氧反应区(13)和缓冲区(14)两部分组成，臭氧反应区(13)所需臭氧由臭氧生器(15)从底部钛合金曝气头(16)提供，所供臭氧气量q1，浓度C1，反应时间t1;臭氧反应区(13)和缓冲区(14)底部连通形成连通器;缓冲区(14)底部曝气由曝气泵(5)从底部曝气头(17)提供。
6.根据权利要求1所述的二级好氧生化池(19)，其特征在于，所述二级好氧生化池(19)中加入颗粒生物载体(20)，载体填充比为Χ2。
7.根据权利要求6所述的二级好氧生化池(19)，其特征在于，加入的颗粒生物载体(20)为亲水性塑料材质，密度为0.9ρ水～1.1ρ水。
8.根据权利要求1所述的二级好氧生化池(19)，其特征在于，所述二级好氧生化池(19)中针对该阶段废水中有机物组分，投加相应的高效微生物菌剂R2(21)，高效微生物菌剂R2(21)投加比为Y2。
9.根据权利要求1所述的二级好氧生化池(19)，其特征还在于，前段一级臭氧预氧化池(12)中的缓冲区(14)出水中的溶解氧可满足微生物菌剂R2(21)的需氧量，无需二次曝气充氧，颗粒生物载体(20)上长有菌剂 R2(21)的生物膜脱落更新通过搅拌器(22)实现。
10.根据权利要求1所述的高级氧化池(28)，其特征在于，高级氧化池(28)顶部设有紫外灯发光装置(29)及加药口(30)，氧化剂加药系统(31)通过加药口(30)向高级氧化池(28)中投加相关氧化药剂，高级氧化池(28)所需臭氧由臭氧发生器(15)通过底部钛合金曝气头(32)提供，所供臭氧气量q2，浓度C2，反应时间t2;处理后的水从高级氧化池(28)底部达标外排或回用。
说明书
一种高温高盐难降解采油废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种利用一级好氧生化——臭氧预氧化——二级好氧生 化——高级氧化的组合方法处理高温高盐难降解采油废水以获得废水达 标外排或循环再利用的方法。
背景技术
随着现代工业的发展，人类对石油的需求量也在不断加大，在石油开 采和炼制过程中将产生大量废水，这些废水往往具有高温(≥50℃)、高 盐度(≥3.5%TDS)及含有复杂的残留石油成分等特点，若不经处理直接 排放，势必对外界环境造成严重的污染和破坏。目前，传统的处理方法主 要为加药混凝-沉淀-活性炭吸附工艺或混凝-过滤-超滤工艺，以达到国家 排放或回用水质标准中对石油、COD等指标的排放要求。这些工艺存在设 备多、控制点多、加药量大，运行过程中产生大量难处理的污泥、活性炭 吸附设备再生费用高且存在严重的二次污染等问题。
投加高温耐盐嗜油菌剂的生物法，处理石油废水费用低、能够降解石 油烃污染物且不产生二次污染而被视为一项具有广阔市场前景的高新技 术。但是目前，将高温耐盐嗜油菌剂应用于实际工程项目的案例应用鲜有 报告，这主要是因为菌剂的流失使得实际工程项目中将定期投加一定量的 菌剂，从而大大增加了项目的运行成本，因此找到一种高效的菌剂固定方 式成为其推广使用的前提。
石油采出水由于BOD/COD低(<0.1)很难被生化氧化，尤其是原水 经一级生化处理后，剩余的有机物大部分为可溶性难降解有机物，很难再 进一步通过生化降解，因此需要采用其他的处理手段提高BOD/COD，便于 后续的生化处理单元。臭氧具有很强的氧化性，因而能分解或降解水中的 各种难降解有机污染物。臭氧的氧化性可直接利用，也可结合UV、H2O2进行高级氧化使用。现有臭氧氧化工艺，其目的主要是让臭氧一次性完全 降解有机物，其次才是提高废水可生化性，该处理方式臭氧投加量大，运 行成本高。
发明内容
针对现有高温高盐难降解石油废水处理方法中存在的设备多、控制复 杂、加药量大、污泥产量高、对难降解有机物处理效果不理想、存在严重 的二次污染等问题，本发明提供一种该类废水达标排放或循环再利用的处 理方法。
本发明的技术方案：
一种高温高盐难降解石油废水的处理方法，该处理方法的步骤包括：
步骤一，进水泵将采油废水抽入一级好氧生化池中，一级好氧生化池 中加入亲水性纤维束生物载体和微生物菌剂R1，微生物菌剂通过人工投加 或重力加药装置投加，纤维束生物载体填充比为Χ1，微生物菌剂R1投加 比为Y1;微生物菌剂R1所需溶解氧通过曝气泵从底部曝气头提供;
步骤二，经步骤一处理后的混合液通过输水管进入一级固液分离池， 沉淀污泥通过排泥口排出，上清液从一级固液分离池的出水堰溢出;
步骤三，步骤二溢出的上清液通过输水管从顶部进入一级臭氧预氧化 池，一级臭氧预氧化池由臭氧反应区和缓冲区两部分组成，臭氧反应区所 需臭氧由臭氧发生器从底部钛合金曝气头提供，所供臭氧气量q1，浓度 C1，反应时间t1;臭氧反应区和缓冲区底部连通形成连通器;缓冲区底部 曝气由曝气泵从底部曝气头提供;
步骤四，经步骤三处理后的水通过输水管溢流进二级好氧生化池中， 二级好氧生化池中加入颗粒生物载体和微生物菌剂R2，微生物菌剂通过人 工投加或重力加药装置投加，颗粒生物载体填充比为Χ2，微生物菌剂R2投加比为Y2;一级臭氧预氧化池中的缓冲区出水中的溶解氧可满足微生物 菌剂R2的需氧量，故无需二次充氧，生物膜的脱落通过搅拌器实现;
步骤五：经步骤四处理后的混合液通过输水管进入二级固液分离池， 沉淀污泥通过排泥口排出，上清液从二级固液分离池的出水堰溢出;
步骤六：步骤五溢出的上清液通过输水管从顶部进入高级氧化池，高 级氧化池顶部设有紫外灯发光装置及加药口，氧化剂加药系统通关加药口 向高级氧化池中投加相关氧化药剂，高级氧化池所需臭氧由臭氧发生器通 过底部钛合金曝气头提供，所供臭氧气量q2，浓度C2，反应时间t2;处理 达标的水从高级氧化池底部排出。
本发明和已有工艺相比所具有的效果：
本发明各工艺段目标明确可控，流程操作简单，污泥产量少，能稳定 有效的去除污水中的易降解有机物、悬浮物、难降解有机物、及细菌等微 生物。一级好氧生化及固液分离工艺段的功能是利用运行费用低的微生物 菌剂R1将进水中能被降解的有机物去除掉，从而减轻后端工艺段的压力， 针对不同的石油采出水中石油烃组分，投加相应的高效菌剂R1，针对性强， 同时好氧生化池所用填料为吸附性强的纤维塑料材质填料，比表面积大， 对微生物和水中的污染物均有很强的固定捕获功能，微生物固定容易，丢 失量少;臭氧预氧化工艺段的主要功能并不是将难降解有机物完全氧化成 二氧化碳和水，而是通过控制臭氧的气量q1，浓度C1、反应时间t1，将难 降解有机物进行不完全氧化，大分子有机物断链成小分子有机物，从而消 除其难降解性或毒性，提高其可生化性，减少臭氧用量降低运行投资运行 成本的同时为后端生化工艺创造更好的条件，该工艺段增加曝气缓冲区， 其目的为将水中残留臭氧吹脱的同时增加水中的氧含量，实现预充氧，因 此后端好氧生化区无需再进行曝气充氧;二级好氧生化及固液分离工艺段 的功能是进一步通过微生物菌剂R2生化降解经臭氧预氧化后水体中的可 生化有机物，根据该阶段水体中有机物的组分有针对性的投加菌剂R2，运 行成本低，效果显著，该工艺段所用的填料为亲水性颗粒状填料，密度和 水相当，为0.9ρ水～1.1ρ水，一方面便于实现填料的流化状态，提高处 理效率，另一方面便于在搅拌的作用下实现生物膜的脱落和更新;高级氧 化工艺段的主要功能是通过臭氧、紫外灯或氧化药剂(H2O2、KMnO4)的协 同氧化作用对水体中剩余的少量难生化降解有机物进行彻底的氧化生成 水和二氧化碳，同时可去除水体中的细菌等微生物，达到出水指标对细菌 数量的要求。
案例：将该工艺应用于华北油田某采油废水处理站进行中试，处理 水量1t/h，进水水质指标：温度45～50℃，Cl-6000mg/L～12000mg/L，pH6～9， 石油50mg/L～100mg/L，COD320mg/L～550mg/L，BOD/COD<0.1，悬浮物 SS80～150mg/L。经GC-MS分析进水中有机物成分和含量分别为：饱和直链 烷烃(大于40%)、芳香烃(大于40%)、有机酸(小于10%)，为难降解有 机废水。在中试试验过程中，采用原水作为唯一碳源，从项目现场油水底 泥中筛选驯化微生物，经微生物鉴定适应性良好的菌种主要为地衣芽孢杆 菌和枯草芽孢杆菌，这两种菌均为耐高温和耐高盐的嗜油菌，通过分离纯 化及发酵罐放大培养后将这两种菌种按1:1的比例配制成微生物菌剂R1， 菌剂投加量使一级好氧生化池中初始MLSS达到400～500mg/L，亲水性纤 维束填料的填充比为60%，经过30天的驯化挂膜后，纤维束填料上微生 物的折算量可稳定达在3000mg/L以上，该工艺段在水里停留时间HRT为 3h时的石油去除率可稳定达到80%以上，COD的去除率为30%。
臭氧预氧化工艺段臭氧反应区的反应时间为15min，臭氧投加浓度 80mg/L～110mg/L，臭氧气量8L/min，该工艺段石油去除率为10%，COD的 去除率为20%。对臭氧预氧化出水进行分析发现，其BOD/COD>0.3，溶解 氧DO接近饱和溶解氧状态，该出水生化性良好，此时水温也由总进水的 45℃以上降至38℃，因此二级好氧生化段微生物菌剂R2采用费用低廉的 传统市政脱水污泥接种即可。
采用市政脱水活性污泥接种二级好氧生化池，接种量使得池中初始 MLSS>1000mg/L，颗粒填料的填充比40%，水力停留时间HRT为2h，经过 15天的驯化挂膜后，颗粒填料上的生物折算量可稳定在2500～3000mg/L， 该工艺段的石油去除率5%，COD的去除率为可达30%～35%，该工艺段在不 额外曝气的情况下，溶解氧DO可达2～5mg/L，符合好氧对DO的要求。
进入高级氧化工艺段的水中石油含量已小于5mg/L，COD小于80mg/L， 该工艺段选用135W低压紫外灯2只，臭氧投加浓度80mg/L～110mg/L，臭 氧气量16L/min，反应时间30min，中试该工艺段未投加任何氧化药剂。
经该工艺处理后出水指标：石油未检出，COD<45mg/L，悬浮物SS< 2mg/L，可稳定达到油田采出水回注(A2、A3)或排放标准(石油<8mg/L， COD<50mg/L，悬浮物<3mg/L)，该工艺运行成本可控制在2.5～3.5元/ 吨水，常规工艺达到相同的出水指标运行成本则在4～8元/吨水，该中试 试验凸显了本发明运行效果稳定，运行成本低的特点。