申请日2013.05.15
公开(公告)日2013.07.31
IPC分类号C02F3/12; C02F3/10
摘要
本发明公开了一种处理油田废水的方法及其专用设备，属于环保技术领域，其目的是为了解决近年来国内外开发的活性炭生物流化床反应器载体价格昂贵、处理成本较高的问题。内容包括：(1)采用经活化的半焦作为三相内循环生物流化床反应器的载体，载体粒径为0.5-1.5mm，载体填充率为5%-8%;(2)载体的挂膜采用接种-闷曝-连续进水的方式完成;(3)连续运行阶段水力停留时间为2-6小时，废水由反应器底部一侧进入，在曝气作用下迅速与生物载体混合，在内循环过程中通过生长在载体表面的生物膜以及形成的部分悬浮态污泥来达到降解废水中污染物的目的。本方法所采用载体价格低廉，对油田废水具有良好的处理效果。
权利要求书
1.一种处理油田废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)半焦粉碎后筛选粒径为0.5-1.5mm的颗粒，经活化处理后投加到反应器中，载体 填充率为5%-8%;然后投加经驯化的含有高效石油降解菌群的活性污泥，投加量为半焦载 体体积的3-5倍;两者充分混合后静置，以使微生物在载体表面生长聚集;
(2)静置8-10小时后排出多余污泥，将油田废水充满反应器，开启曝气泵并将空气流 量调节至恰好使载体处于流化状态，闷曝12小时;之后开始连续进水，保持进水COD为 400mg/L，HRT为3小时，每天进行COD和油含量测定及生物相观测，待出水COD和油 含量趋于稳定且载体表面被生物膜所覆盖时，完成载体挂膜;
(3)当载体挂膜完成后，根据实际工程的需要连续对废水进行处理，经预处理后的废 水由进水管进入反应器底部，曝气泵将压缩空气经由气体扩散器输送至反应器底部，两者与 挂有生物膜的半焦载体混合形成固-液-气三相体系，并沿反应器内筒上升至顶部，然后生物 载体和废水再由外筒下降至反应器底部，与进入的废水和空气混合，如此反复循环，废水中 的污染物不断地被载体上的生物膜及混合液中悬浮生长的活性污泥吸附分解，从而得到净 化;处理后的废水经三相分离区后由出水管排出。
2.根据权利要求1所述处理油田废水的方法，其特征在于，所述高效石油降解菌群的 菌种从油田废水及油污土壤中分离筛选得到，原始菌液含有7株石油降解菌，1株为脂肪杆 菌属，1株为微杆菌属.，1株为海球菌属.，1株为动性球菌属.，1株为芽孢杆菌属，另2株 为梭状芽孢杆菌属。
3.一种权利要求1所述处理油田废水的方法的专用设备，其特征在于，其组成包括： 进水管1，曝气泵2，曝气管3，气体扩散器4，半焦载体5，反应器本体6，三相分离区7， 出水管8;其中进水管1的一端与反应器本体6的侧底部连通，曝气泵2通过曝气管3与反 应器底部的气体扩散器4连通，出水管8的一端与反应器本体6的侧上部连通，所述设备中 半焦载体5在运行时循环于反应器本体6的内筒和外筒之间，三相分离区7用于载体、废水、 气泡的分离。
说明书
一种处理油田废水的方法及其专用设备
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种处理油田废水的方法及其专用设备，具体地说，该 设备为半焦生物流化床反应器。
背景技术
随着现代工业的飞速发展和人们生活水平的提高，石油作为主要能源其需求量剧增。石 油开发及相关产业在为国民经济提供能源基础的同时，也给环境带来很大威胁。在油田开发 过程中，油井采出液经油气集输系统的脱水转油站进行油水分离后产生大量的含油废水，其 油含量高且成分复杂，对环境的污染非常严重。为保护环境和保持经济可持续发展，世界各 国对油田废水的治理给予了很大关注。鉴于采用传统物理化学方法很难实现废水的达标排 放，发达国家从20世纪70年代末开始了采油废水生物治理的探索，我国在这方面起步稍晚。 目前国内外在技术上已取得了一定的进展，所研究和开发的处理方法主要有活性污泥法、生 物膜法、稳定塘法等。生物膜法因具有受盐度影响小、负荷高、污泥产量少等优点，已受到 各国油田的广泛关注，研究较多的有生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等。其中生物流 化床是美国Ecolotrol公司于上世纪70年代年开发的一种新型处理工艺，其使用比表面积很大 的颗粒作为载体，废水以较快的上升流速使载体处于流化状态，生物浓度和传质效率均很高， 是一种高效的生物处理工艺。
生物流化床内的载体为微生物提供生长繁殖的场所，其物理化学性质对反应器的性能和 效率有重要影响，因此载体的选择非常重要。从理论上讲，用于生物流化床中的优良载体应 具备以下特性：易流化，易沉降，有较好的吸附性能和吸水性能;粒径小，比表面积大，空 隙分布好，形状尽量接近球形;机械性能和化学稳定性要好，且价格便宜。目前可用于生物 流化床的载体有活性炭、沸石、陶粒、石英砂、玻璃珠、焦炭、有机聚合物小球以及一些复 合载体等，其中活性炭因其具备上述大部分特征，用作生物流化床载体时优势明显，因而成 为生物流化床最受关注的载体之一。美国部分油田近年来对粒状活性炭生物流化床工艺 (GAC-FBR)的可行性进行了小规模的工程验证，结果表明该工艺具有很高的效率，出水 完全达到近海油田严格的废水排放标准。然而，由于活性炭价格很高，使其近年来多用于水 的深度净化，在废水处理中的应用尚不广泛。
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，目前国内煤炭利用的主要形式是直接燃烧，这 造成煤炭利用效率低下，环境污染严重。为此，国家从20世纪90年代开始大力推广洁净煤技 术，其中又以煤气化工程为核心。半焦又称兰炭，是泥煤、褐煤和高挥发分的烟煤等经低温 热解气化后得到的固体产物。在我国陕西、内蒙、山西等地区，随着煤气化工程的实施，大 量半焦副产品随之产生，而目前合理利用的途径十分有限，不仅造成资源浪费，而且污染环 境。因此，开拓半焦的再利用途径具有十分重要的意义。半焦具有与活性炭类似的丰富的孔 隙结构，直接或经活化改性后用作生物流化床载体可实现与活性炭类似的功能;而半焦市场 价格每吨仅为600～1000元，远低于活性炭;作为载体失效后可直接用作燃料，而不必像活性 炭一样考虑复杂的再生环节，使用相对简单，且达到了以废治废的目的，为半焦的综合利用 提供了一条新途径。
发明内容
为了克服现有技术中活性炭用作生物流化床载体时价格昂贵、处理成本过高的缺陷和不 足，解决上述技术问题，本发明提供一种处理油田废水的方法及其专用设备。
其技术方案如下：
一种处理油田废水的方法，包括以下步骤：
(1)半焦粉碎后筛选粒径为0.5-1.5mm的颗粒，经活化处理后投加到反应器中，载体 填充率为5%-8%;然后投加经驯化的含有高效石油降解菌群的活性污泥，投加量为半焦载 体体积的3-5倍;两者充分混合后静置，以使微生物在载体表面生长聚集;
(2)静置8-10小时后排出多余污泥，将油田废水充满反应器，开启曝气泵并将空气流 量调节至恰好使载体处于流化状态，闷曝12小时;之后开始连续进水，保持进水COD为 400mg/L左右，HRT为3小时，每天进行COD和油含量测定及生物相观测，待出水COD 和油含量趋于稳定且载体表面被生物膜所覆盖时，完成载体挂膜，并且反应器处理效果达到 稳定状态。
(3)当载体挂膜完成后，可根据实际工程的需要连续对废水进行处理，经预处理后的 废水由进水管进入反应器底部，曝气泵将压缩空气经由气体扩散器输送至反应器底部，两者 与挂有生物膜的半焦载体混合形成固-液-气三相体系，并沿反应器内筒上升至顶部，然后生 物载体和废水再由外筒下降至反应器底部，与进入的废水和空气混合，如此反复循环，废水 中的污染物不断地被载体上的生物膜及混合液中悬浮生长的活性污泥吸附分解，从而得到净 化;处理后的废水经三相分离区后由出水管排出。本方法实施时，HRT参考值为2-6小时， HRT和气水比均可根据实际需要调节。
所述高效石油降解菌群的菌种从油田废水及油污土壤中分离筛选得到，进一步优选，原 始菌液含有7株石油降解菌，1株为脂肪杆菌属Pimelobacter sp.，1株为微杆菌属 Microbacterium sp.，1株为海球菌属Marinococcus sp.，1株为动性球菌属Planococcus sp.， 1株为芽孢杆菌属Bacillus sp.，另2株为梭状芽孢杆菌属Clostridium sp.。
一种本发明所述处理油田废水的方法的专用设备，其组成包括：进水管1，曝气泵2， 曝气管3，气体扩散器4，半焦载体5，反应器本体6，三相分离区7，出水管8;其中进水 管1的一端与反应器本体6的侧底部连通，曝气泵2通过曝气管3与反应器底部的气体扩散 器4连通，出水管8的一端与反应器本体6的侧上部连通，所述设备中半焦载体5在运行时 循环于反应器本体6的内筒和外筒之间，三相分离区7用于载体、废水、气泡的分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明采用经活化的半焦作为三相内循环生物流化床反应器的载体，该载体具有 与活性炭相似的丰富的孔隙结构，有较好的吸附性能、机械性能和化学稳定性，可为降解废 水中污染物的各种微生物提供良好的生长环境，对废水具有很好的净化效果。
(2)本发明用作载体的半焦属于煤气化工程的副产物，虽然其理论性能不及活性炭， 但其来源丰富、价格要低廉得多，且研究表明其实际性能与活性炭相当。另外与陶粒、沸石 等常用载体比较，半焦比表面积更大，空隙分布更好，而价格却低于上述载体。
(3)使用含有高效石油降解混合菌的活性污泥进行接种，反应器启动快、对污染物降 解效果好。在适宜的运行条件下，针对不同来源的油田废水，本发明方法对COD的去除率 为60%-85%，对石油类的去除率为75%-96%;出水COD低于120mg/L，油含量低于5mg/L。