專利名稱：一種低滲透油田含油污水處理工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理方法，特別涉及一種油田含油污水的處理方法。
背景技術(shù)：
低滲透油田具有儲(chǔ)集層孔隙小、喉道細(xì)，滲流阻力大，傳導(dǎo)能力差等特點(diǎn)，因此對(duì)注入水有著較高的要求。中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 53 94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》規(guī)定低滲透油田注入水中懸浮物固體含量<:3mg/l、懸浮物顆粒粒徑中值< 3\10 3讓、含油量< 8mg/l。目前油田主要采用重力除油+混凝+粗濾+精濾工藝、壓力除油(旋流、粗?；?+ 混凝+粗濾+精濾工藝、氣浮選+粗濾+精濾工藝三套方法來控制含油污水的油含量、懸浮物固體含量、懸浮顆粒粒徑中值，但以上工藝具有工藝環(huán)節(jié)多，不能有效去除乳化油及有機(jī)物、不能穩(wěn)定地把油含量、懸浮物固體含量、懸浮顆粒粒徑中值控制在低滲透油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。近年來，隨著國(guó)內(nèi)水處理技術(shù)的進(jìn)步，物化除油+纖維球過濾、物化除油+纖維束過濾、生物法+超濾膜工藝在油田水處理系統(tǒng)逐漸開始應(yīng)用，但還存在以下問題
一是普通的物化工藝不能有效去除乳化油及有機(jī)物，纖維球、纖維束被油及有機(jī)物污染后，再生難度大，使用壽命短。二是在生物法+超濾膜工藝中，雖然利用微生物對(duì)含油污水中的游離油、乳化油及其它有機(jī)物進(jìn)行了有效去除，減輕了油對(duì)超濾膜的污染，但微生物產(chǎn)生大量的胞外聚合物會(huì)對(duì)超濾膜進(jìn)行嚴(yán)重污染。胞外聚合物是積累在細(xì)胞表面的新陳代謝產(chǎn)物，還能作為細(xì)胞抵抗外界環(huán)境的保護(hù)層和營(yíng)養(yǎng)吸收層，是微生物饑餓期間重要的碳源和能源儲(chǔ)備，可分為緊密粘附層、松散附著層。緊密粘附層位于內(nèi)層，與細(xì)胞表面結(jié)合較緊密，穩(wěn)定地附著于細(xì)胞壁外，具有一定外形；松散附著層具有比較松散的結(jié)構(gòu)，是可向周圍環(huán)境擴(kuò)展、無明顯邊緣的粘液層。胞外聚合物的成分中主要為多糖和蛋白質(zhì)，約占總量的70% 80%，含量較低的腐殖質(zhì)、核酸、糖醛酸、脂類和氨基酸等也是胞外聚合物中常見的物質(zhì)。胞外聚合物可形成三維的、類似凝膠的、高度水化及帶電的絮體基質(zhì)，將微生物包埋在絮體里面，并維持絮體結(jié)構(gòu)和功能的完整性。在膜生物反應(yīng)器膜污染研究中，大量研究發(fā)現(xiàn)胞外聚合物是膜污染的主要污染物，含量的增加會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的膜污染，膜污染加劇造成頻繁清洗更換膜組件，這不僅提高了污水處理成本，還延長(zhǎng)了污水處理時(shí)間，從而限制了微生物+膜法在低滲透油田污水處理技術(shù)中的應(yīng)用。中國(guó)專利CN101671091A(—種特低滲透油田回注用采出水的處理方法)中，首先投加混凝劑或浮選劑對(duì)污水進(jìn)行混凝處理，取上清液進(jìn)行微生物降解處理，最后用超濾膜處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行回注。該方法存在以下不足①使用大量的混凝劑或助凝劑，增加了含油污泥量；②微生物雖然對(duì)原油進(jìn)行了有效降解，但微生物產(chǎn)生的胞外聚合物沒有得到有效去除，會(huì)對(duì)超濾膜造成嚴(yán)重污染，使膜再生困難。中國(guó)專利CN102040310A(油田采出水回注到低滲透油田的污水處理方法)中公開了一種油田采出水處理后回注到低滲透油田的方法，主要包括以下步驟①利用聚結(jié)法除去污水中部分部分游離油及乳化油；②分離污水中的固體顆粒雜質(zhì)；③采用活性污泥降解乳化油；④采用納濾進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，使處理后出水水質(zhì)達(dá)到低滲透油田的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該方法存在以下不足①處理流程過長(zhǎng)，水處理一次性投資較高；②聚結(jié)除油法只能去除部分乳化油；③微生物產(chǎn)生的胞外聚合物沒有得到有效去除，會(huì)對(duì)納濾膜造成嚴(yán)重污染，使膜再生困難。中國(guó)專利CN101973641A (低滲透特低滲透油田采油污水回注處理方法)中公開的方法是①利用微生物去除污水中的游離油及乳化油；②通過生物濾池除掉剩余污油及部分有機(jī)物；③通過超濾膜使出水水質(zhì)達(dá)到低滲透油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該方法存在以下不足 ①生物池對(duì)含油污水處理時(shí)間過短(3.證)，污水含油量得不到有效去除，會(huì)對(duì)生物濾池濾料造成堵塞；②微生物產(chǎn)生的胞外聚合物沒有得到有效去除，同樣會(huì)對(duì)生物濾池濾料以及后端的中空纖維超濾膜造成污染與堵塞；③生物濾池濾料需要經(jīng)常反沖洗，沖洗維護(hù)工作量大，濾料更換難度、管理難度大；④該專利中未對(duì)生物濾池濾料沖洗周期及濾料的污染情況進(jìn)行說明；⑤以上方法在油田污水處理領(lǐng)域未見工業(yè)應(yīng)用報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種能有效去除油田含油污水中油含量及胞外聚合物等有機(jī)物、有效減輕管式超濾膜污染的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法。本發(fā)明所述的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法，主要包含以下步驟 步驟1)
預(yù)處理來自于地層的含油污水首先進(jìn)入預(yù)處理池，所述預(yù)處理池底安裝有空氣曝氣裝置，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行曝氣處理，使含油污水中的硫化物被充分氧化；預(yù)處理的目的在于使含油污水中具有還原性的硫化物被氧化，可減輕硫化物等還原性物質(zhì)對(duì)除油菌劑中微生物的代謝活動(dòng)的抑制，保證微生物對(duì)原油及其它有機(jī)物的降解效果不至于降低；同時(shí)，預(yù)處理池中浮選去除部分浮油； 步驟2)
生物接觸氧化處理經(jīng)預(yù)處理后的含油污水進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)，對(duì)含油污水中原油進(jìn)行降解；所述生物接觸氧化系統(tǒng)包括串聯(lián)的至少兩級(jí)生化池，生化池中設(shè)置親水性組合填料，該組合填料是以塑料環(huán)為依托作為骨架，負(fù)載著維綸絲，維綸絲緊固在塑料環(huán)上， 在污水體中絲束分散均勻，易生膜、換膜，并對(duì)污水濃度的適用性好；生化池的池底設(shè)有空氣曝氣裝置；組合填料在生化池內(nèi)的充填密度為75% 80%，組合填料的片間距為50 60mm;生化池中在啟動(dòng)初期投放有除油菌劑，所述除油菌劑由短芽孢桿菌(B. brevis)、納豆芽孢桿菌(B. natto)、地衣芽孢桿菌(B. lincheniformis)、蠟樣芽孢桿菌(B. cereus)組成；所述短芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌的干粉菌劑質(zhì)量比為1 (0.9 1. 1) :(0. 9 1. 1) (0. 9—1. 1)；混合后的干粉菌劑活菌數(shù)彡101°個(gè)/g，接種量 180 220g/m3 ；與所述除油菌劑同時(shí)投入有菜子餅、玉米粉、無機(jī)磷酸鹽和無機(jī)銨鹽組成的生物強(qiáng)化劑，可增強(qiáng)微生物對(duì)鹽度及其它生物抑制劑的耐受度，提高微生物的活性；菜子餅用量為池水重量的0. 2 0. 4%，玉米粉用量為池水質(zhì)量的0. 1 0. 2 %，無機(jī)磷酸鹽及無機(jī)銨鹽的加入量滿足使池水中的C0D:N:P = 100 (4 6) :(0. 8 1. 2)；預(yù)處理后的含油污水在兩級(jí)生化池中停留時(shí)間6 他，生化池中的氣水比(20 30 ) 1，pH值維持在6. 0 9. 5，工作溫度沈 32°C，除油菌劑在該P(yáng)H值、工作溫度下能最大程度地發(fā)揮其生物降解功能；該步驟中，通過組合填料把除油菌劑及其大部分產(chǎn)物(胞外聚合物)固定在組合填料上， 對(duì)污水中的原油及其它有機(jī)物進(jìn)行降解，填料的充填密度和片間距的選擇對(duì)除油菌劑及胞外聚合物具有很大的影響，在充填密度為75% 80%、片間距為50 60mm時(shí)，可對(duì)除油菌劑及其胞外聚合物具有更好的固定作用；設(shè)置兩級(jí)以上生化池，有利于形成平推流，避免含油污水返混，也有利于細(xì)菌群落的生長(zhǎng)；經(jīng)該步驟處理后的含油污水，可達(dá)到如下效果在進(jìn)口含油彡 200mg/L、C0D ( 400mg/L、B0D ( 200mg/L 時(shí)，出口含油 0 2mg/L、C0D ( IOOmg/ L、BOD 彡 30mg/Lo步驟3)
胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理含油污水經(jīng)生物接觸氧化系統(tǒng)后，進(jìn)入高效曝氣沉降池，高效曝氣沉降池包括曝氣室和斜板沉降室兩部分；其中曝氣室內(nèi)底部設(shè)置有空氣曝氣裝置，污水在曝氣室內(nèi)停留時(shí)間0. 5 lh，曝氣裝置工作使含油污水中的溶解氧維持在1. 0 2. Omg/L ；經(jīng)曝氣室曝氣處理后的污水進(jìn)入斜板沉降室，在斜板沉降室內(nèi)停留時(shí)間3. 0 4h，斜板沉降室內(nèi)底部沉降的殘?jiān)ㄆ谛斗?，沉降室?nèi)的上層清液進(jìn)入超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)；其效果在于曝氣室中COD ( 100mg/L、BOD ( 30mg/L，微生物需要的碳源匱乏，污水中游離微生物處于饑餓狀態(tài)，此時(shí)，游離微生物細(xì)胞外的胞外聚合物以及分散在污水中的胞外聚合物是微生物內(nèi)源呼吸的主要碳源，因此，當(dāng)溶解氧維持在
1.0 2. 0mg/L時(shí)，胞外聚合物能得到有效降解；胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物在曝氣室被微生物消耗后，微生物在斜板沉降室開始老化、自溶，并隨其它固體顆粒在斜板沉降段沉降沉降下來；經(jīng)本級(jí)處理后，出口含油彡lmg/L、COD ^ 80mg/L、BOD ^ 10mg/L，胞外聚合物及其它可生化降解的有機(jī)物得到有效去除，減輕了油及胞外聚合物對(duì)后續(xù)的超濾膜的污染程度，可使超濾膜化學(xué)清洗周期及使用壽命得到有效延長(zhǎng)；
步驟4)
超濾膜過濾系統(tǒng)處理所述超濾膜過濾系統(tǒng)包括兩端開口的管狀超濾膜，污水從超濾膜的一端的進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)某瑸V膜另一端的出口離開，所述超濾膜的進(jìn)口和出口之間設(shè)有循環(huán)泵，流過超濾膜的污水，有一部分穿過超濾膜的滲透水經(jīng)滲透水出水閥進(jìn)入注水罐，另一部分回流至超濾膜的進(jìn)口進(jìn)行反復(fù)過濾，所述超濾膜的濾孔孔徑20 30nm，膜面流速
2.8 3. 5m/s，經(jīng)超濾膜反復(fù)過濾后，殘留在超濾膜的進(jìn)口和出口之間的濃縮水送至生物接觸氧化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)處理；膜面流速2. 8 3. 5m/s時(shí)，可維持較好的滲透壓，以利于發(fā)揮超濾膜的滲透作用。通過上述方法處理后的含油污水，注水罐出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到低滲透油田A級(jí)注水水質(zhì)指標(biāo)，其中懸浮物固體含量C3mg/L、粒徑中值<2μπκ含油量< lmg/L。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，胞外聚合物的其它可生化降解的有機(jī)物得到有效去除，減輕了油及胞外聚合物對(duì)超濾膜污染程度，使超濾膜化學(xué)清洗周期及使用壽命得到有效延長(zhǎng)，超濾膜通量穩(wěn)定，化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)到60d以上，斜板沉降室只需要3 4月進(jìn)行一次排污， 不需要反沖洗，整個(gè)裝置易于現(xiàn)場(chǎng)管理。日常管理中，每日用注水罐中的超濾膜滲透水沖洗超濾膜至少1次，沖洗時(shí)，關(guān)斷滲透水出水閥，從超濾膜的進(jìn)口注水，同時(shí)，將超濾膜出口的水接至生物接觸氧化系統(tǒng)，沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4 0. 6m/s，沖洗時(shí)間為3 5min。沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4 0. 6m/s時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)的原理，流速越高壓力越低，可以在膜的表面形成負(fù)壓，可將膜面的附著物沖洗干凈，該技術(shù)方案不需要在超濾膜上采取反沖洗的措施，只需要采取改變流速的措施，即可將膜面清洗干凈，取得了意想不到的效果，實(shí)踐證明，當(dāng)沖洗膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4 0. 6m/s時(shí)，可達(dá)到快速清洗，同時(shí)對(duì)超濾膜的性能沒有不良影響。當(dāng)超濾膜滲透水出水通量低于設(shè)計(jì)值的90%時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)沖洗；沖洗時(shí)，關(guān)閉滲透水出水閥；首先采用堿洗，以濃度30%的氫氧化鈉調(diào)PH至11，再加入堿洗溶液質(zhì)量1% 的壬基酚聚氧乙烯醚進(jìn)行沖洗；沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4 0. 6m/s,沖洗時(shí)間 30 60min，再用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4 0. 6m/s ； 然后用酸液進(jìn)行沖洗，在清水中加1%草酸調(diào)PH至2 ；沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同， 沖洗時(shí)間20 40min ；酸液清洗結(jié)束后，繼續(xù)用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同；清水沖洗結(jié)束后，用超濾膜滲透水替換出超濾膜管中沖洗清水，超濾膜清洗結(jié)束，打開滲透水出水閥，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。該方法可將超濾膜徹底清洗干凈，以維持超濾膜長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單級(jí)生化池長(zhǎng)寬=(2 2.5) :1。此比例范圍內(nèi)，含油污水能更好地形成平推流，越靠近出口，污水中的含油量越低，避免返混。


圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為超濾膜的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1所示，為本發(fā)明的流程圖。利用本發(fā)明的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法進(jìn)行含油污水處理，步驟如下 步驟1)
預(yù)處理來自于地層的含油污水首先進(jìn)入預(yù)處理池，含油污水中的含油量為<300 mg/ L,硫化物含量< 50mg/L，所述預(yù)處理池底安裝有空氣曝氣裝置，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行曝氣處理，氣水比為10:1，停留時(shí)間約為0. 5h，以使含油污水中的硫化物被充分氧化為準(zhǔn)，停留時(shí)間可適當(dāng)放寬范圍，含硫量低的含油污水停留時(shí)間短，含硫量高的含油污水停留的時(shí)間長(zhǎng)；預(yù)處理的目的在于使含油污水中具有還原性的硫化物被充分氧化，可減輕硫化物等還原性物質(zhì)對(duì)除油菌劑中微生物的代謝活動(dòng)的抑制，保證微生物對(duì)原油及其它有機(jī)物的降解效果不至于降低；同時(shí)，預(yù)處理池中浮選去除部分浮油，使預(yù)處理池出口含油量為< 100 mg/L ； 步驟2)
生物接觸氧化處理經(jīng)預(yù)處理后的含油污水進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)，對(duì)含油污水中的原油進(jìn)行降解；所述生物接觸氧化系統(tǒng)包括串聯(lián)的兩級(jí)生化池，兩級(jí)生化池中設(shè)置親水性組合填料，該組合填料是以塑料環(huán)為依托作為骨架，負(fù)載著維綸絲，維綸絲緊固在塑料環(huán)上，在污水體中絲束分散均勻，易生膜、換膜，并對(duì)污水濃度的適用性好，組合填料可直接從公開的市場(chǎng)渠道購(gòu)買；兩級(jí)生化池的池底設(shè)有空氣曝氣裝置；單級(jí)生化池長(zhǎng)寬=2:1 ；組合填料在生化池內(nèi)的充填密度為75%，組合填料的片間距為50 60mm，目前，市場(chǎng)直接購(gòu)買的組合填料的片間距較大，需要從市場(chǎng)上定制片間距為50 60mm的組合填料，片間距可選擇50mm、55mm、60mm等規(guī)格；生化池中在啟動(dòng)初期投放有除油菌劑，所述除油菌劑由短芽孢桿菌(B. brevis)、納豆芽孢桿菌(B. natto)、地衣芽孢桿菌(B. lincheniformis)、蠟樣芽孢桿菌(B. cereus)組成；該短芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌的干粉菌劑質(zhì)量比為1 :1 1 1 ；混合后的干粉菌劑活菌數(shù)> 101°個(gè)/g，接種量200g/m3 ；與所述除油菌劑同時(shí)投入有菜子餅、玉米粉、無機(jī)磷酸鹽和無機(jī)銨鹽組成的生物強(qiáng)化劑，可增強(qiáng)微生物對(duì)鹽度及其它生物抑制劑的耐受度，提高微生物的活性；菜子餅用量為池水重量的 0. 2 %，玉米粉用量為池水質(zhì)量的0. 1%，無機(jī)磷酸鹽及無機(jī)銨鹽的加入量滿足使池水中的 COD:N:P = 100 5 1 ；預(yù)處理后的含油污水在兩級(jí)生化池中停留時(shí)間6h，生化池中的氣水比25:1，正常工作時(shí)，pH值維持在6. 0 9. 5，如有偏離，可適當(dāng)加入酸堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，工作溫度控制在沈 32°C，組合填料把除油菌劑及其大部分產(chǎn)物(胞外聚合物)固定在組合填料上，對(duì)污水中的原油及其它有機(jī)物進(jìn)行降解，填料的充填密度和片間距的選擇對(duì)除油菌劑及胞外聚合物具有很大的影響，在充填密度為75% 80%、片間距為50 60mm時(shí)，可對(duì)除油菌劑及其胞外聚合物具有更好的固定作用；設(shè)置兩級(jí)生化池，有利于形成平推流，避免含油污水返混，也有利于細(xì)菌群落的生長(zhǎng)；經(jīng)該步驟處理后的含油污水，可達(dá)到如下效果在進(jìn)口含油彡 200mg/L、C0D ( 400mg/L、B0D ( 200mg/L 時(shí)，出口含油 0 2mg/L、C0D ( IOOmg/ L、BOD 彡 30mg/Lo
步驟 3)
胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理含油污水經(jīng)生物接觸氧化系統(tǒng)后，進(jìn)入高效曝氣沉降池，高效曝氣沉降池包括曝氣室和斜板沉降室兩部分；其中曝氣室內(nèi)底部設(shè)置有空氣曝氣裝置，污水在曝氣室內(nèi)停留時(shí)間0. 5h，曝氣裝置工作使含油污水中的溶解氧維持在1. 8mg/L ；經(jīng)曝氣室曝氣處理后的污水進(jìn)入斜板沉降室，在斜板沉降室內(nèi)停留時(shí)間3. 0h，斜板沉降室內(nèi)底部沉降的殘?jiān)ㄆ谛斗?，沉降室?nèi)的上層清液進(jìn)入超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)；其效果在于曝氣室中COD ( 100mg/L、BOD ( 30mg/L，微生物需要的碳源匱乏，污水中游離微生物處于饑餓狀態(tài)，此時(shí)，游離微生物細(xì)胞外的胞外聚合物以及分散在污水中的胞外聚合物是微生物內(nèi)源呼吸的主要碳源，因此，當(dāng)溶解氧維持在1. 8mg/L時(shí)，胞外聚合物能得到有效降解；胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物在曝氣室被微生物消耗后， 微生物在斜板沉降室開始老化、自溶，并隨其它固體顆粒在斜板沉降段沉降沉降下來；經(jīng)本級(jí)處理后，出口含油彡lmg/L,C0D彡80mg/L、B0D彡10mg/L，胞外聚合物及其它可生化降解的有機(jī)物得到有效去除，減輕了油及胞外聚合物對(duì)后續(xù)的超濾膜的污染程度，可使超濾膜化學(xué)清洗周期及使用壽命得到有效延長(zhǎng)；
步驟4)
超濾膜過濾系統(tǒng)處理所述超濾膜過濾系統(tǒng)包括兩端開口的管狀超濾膜1，該超濾膜為現(xiàn)有技術(shù)，從市場(chǎng)可直接購(gòu)買獲得，污水從超濾膜1的一端的進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)某瑸V膜另一端的出口離開，所述超濾膜1的進(jìn)口和出口之間設(shè)有循環(huán)泵3，流過超濾膜的污水，有一部分穿過超濾膜的滲透水經(jīng)滲透水出水閥2進(jìn)入注水罐，另一部分內(nèi)循環(huán)濃縮水回流至超濾膜的進(jìn)口進(jìn)行反復(fù)過濾，所述超濾膜的濾孔孔徑20nm，膜面流速2. 8m/s,經(jīng)超濾膜反復(fù)過濾后，殘留在超濾膜的進(jìn)口和出口之間的回流濃縮水送至生物接觸氧化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)處理；超濾膜膜面流速2. 8m/s時(shí)，可維持較好的滲透壓，以利于發(fā)揮超濾膜的滲透作用。通過上述方法處理后的含油污水，注水罐出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到低滲透油田A級(jí)注水水質(zhì)指標(biāo)，其中懸浮物固體含量C3mg/L、粒徑中值<2μπκ含油量< lmg/L。該方法處理的含油污水，胞外聚合物的其它可生化降解的有機(jī)物得到有效去除，減輕了油及胞外聚合物對(duì)超濾膜污染程度，使超濾膜化學(xué)清洗周期及使用壽命得到有效延長(zhǎng)，超濾膜通量穩(wěn)定，化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)到60d以上，斜板沉降室只需要3 4月進(jìn)行一次排污，不需要反沖洗，整個(gè)裝置易于現(xiàn)場(chǎng)管理。日常管理中，每日用注水罐中的超濾膜滲透水沖洗超濾膜至少1次，沖洗時(shí)，關(guān)斷滲透水出水閥，從超濾膜的進(jìn)口注水，同時(shí)，將超濾膜出口的水接至生物接觸氧化系統(tǒng)，沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 5m/s，沖洗時(shí)間為5min。沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 5m/s時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)的原理，流速越高壓力越低，可以在膜的表面形成負(fù)壓，可將膜面的附著物沖洗干凈，該技術(shù)方案不需要在超濾膜上采取反沖洗的措施，只需要采取改變流速的措施，即可將膜面清洗干凈，取得了意想不到的效果，實(shí)踐證明，當(dāng)沖洗膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4 0. 6m/s時(shí)，比正常工作時(shí)的膜面流速高出的優(yōu)選值為0. 5m/s，可達(dá)到快速清洗，同時(shí)對(duì)超濾膜的性能沒有不良影響。當(dāng)超濾膜滲透水出水通量低于設(shè)計(jì)值的90%時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)沖洗；沖洗時(shí)，關(guān)閉滲透水出水閥；首先采用堿洗，以濃度30%的氫氧化鈉調(diào)PH至11，再加入堿洗溶液質(zhì)量1% 的壬基酚聚氧乙烯醚進(jìn)行沖洗；沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 5m/s,沖洗時(shí)間30min， 再用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 5m/s ；然后用酸液進(jìn)行沖洗，在清水中加1%草酸調(diào)PH至2 ；沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同，沖洗時(shí)間20min ； 酸液清洗結(jié)束后，繼續(xù)用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同；清水沖洗結(jié)束后，用超濾膜滲透水替換出超濾膜管中沖洗清水，超濾膜清洗結(jié)束，打開滲透水出水閥，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。該方法可將超濾膜徹底清洗干凈，以維持超濾膜長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作。實(shí)施例2
油田某污水處理站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，日處理污水量500m3/d ；利用本發(fā)明的低滲透油田含油污水處理工藝方法，按以下步驟處理 步驟1)
預(yù)處理來自于地層的含油污水首先進(jìn)入預(yù)處理池，所述預(yù)處理池底安裝有空氣曝氣裝置，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行曝氣處理，使含油污水中的硫化物被充分氧化；預(yù)處理的目的在于使含油污水中具有還原性的硫化物被氧化，可減輕硫化物等還原性物質(zhì)對(duì)除油菌劑中微生物的代謝活動(dòng)的抑制，保證微生物對(duì)原油及其它有機(jī)物的降解效果不至于降低；同時(shí)，預(yù)處理池中浮選去除部分浮油； 步驟2)
生物接觸氧化處理經(jīng)預(yù)處理后的含油污水進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)，對(duì)含油污水中原油進(jìn)行降解；所述生物接觸氧化系統(tǒng)包括串聯(lián)的三級(jí)生化池，兩級(jí)生化池中設(shè)置親水性組合填料，該組合填料是以塑料環(huán)為依托作為骨架，負(fù)載著維綸絲，維綸絲緊固在塑料環(huán)上，在污水體中絲束分散均勻，易生膜、換膜，并對(duì)污水濃度的適用性好；兩級(jí)生化池的池底設(shè)有空氣曝氣裝置；單級(jí)生化池長(zhǎng)寬=2. 5:1 ；組合填料在生化池內(nèi)的充填密度為80%，組合填料的片間距為60mm ；生化池中在啟動(dòng)初期投放有除油菌劑，所述除油菌劑由短芽孢桿菌 (B. brevis)、納豆芽孢桿菌(B. natto)、地衣芽孢桿菌(B. lincheniformis)、蠟樣芽孢桿菌 (B. cereus)組成；所述短芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌的干粉菌劑質(zhì)量比為1: 0.9:1.1: 1;混合后的干粉菌劑活菌數(shù)彡101°個(gè)/g，接種量180g/m3;與所述除油菌劑同時(shí)投入有菜子餅、玉米粉、無機(jī)磷酸鹽和無機(jī)銨鹽組成的生物強(qiáng)化劑，可增強(qiáng)微生物對(duì)鹽度及其它生物抑制劑的耐受度，提高微生物的活性；菜子餅用量為池水重量的
0.4%，玉米粉用量為池水質(zhì)量的0. 2 %，無機(jī)磷酸鹽及無機(jī)銨鹽的加入量滿足使池水中的 COD:N:P = 100 4 0.8 ；預(yù)處理后的含油污水在兩級(jí)生化池中停留時(shí)間8h，生化池中的氣水比20:1，ρΗ值維持在6. 0 9. 5，工作溫度沈 32°C，除油菌劑在該P(yáng)H值、工作溫度下能最大程度地發(fā)揮其生物降解功能；該步驟中，通過組合填料把除油菌劑及其大部分產(chǎn)物(胞外聚合物)固定在組合填料上，對(duì)污水中的原油及其它有機(jī)物進(jìn)行降解；設(shè)置三級(jí)生化池，有利于形成平推流，避免含油污水返混，也有利于細(xì)菌群落的生長(zhǎng)；經(jīng)該步驟處理后的含油污水，可達(dá)到如下效果在進(jìn)口含油43 85. 5mg/L、COD為250 ^Omg/L、BOD為 112. 3 140mg/L 時(shí)，出口含油 0 lmg/L、COD 為 95 115mg/L、B0D 為 15 25mg/L。步驟3)
胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理含油污水經(jīng)生物接觸氧化系統(tǒng)后，進(jìn)入高效曝氣沉降池，高效曝氣沉降池包括曝氣室和斜板沉降室兩部分；其中曝氣室內(nèi)底部設(shè)置有空氣曝氣裝置，污水在曝氣室內(nèi)停留時(shí)間0. 5h，曝氣裝置工作，氣水比約為3 ；1，使含油污水中的溶解氧維持在1. 8mg/L ；經(jīng)曝氣室曝氣處理后的污水進(jìn)入斜板沉降室，在斜板沉降室內(nèi)停留時(shí)間3. 5h，斜板沉降室內(nèi)底部沉降的殘?jiān)ㄆ谛斗牛两凳覂?nèi)的上層清液進(jìn)入超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)；處理時(shí)，由于曝氣室中COD ( 100mg/L,B0D ( 30mg/L，微生物需要的碳源匱乏，污水中游離微生物處于饑餓狀態(tài)，此時(shí)，游離微生物細(xì)胞外的胞外聚合物以及分散在污水中的胞外聚合物是微生物內(nèi)源呼吸的主要碳源，因此，當(dāng)溶解氧維持在
1.8mg/L時(shí)，胞外聚合物能得到有效降解；胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物在曝氣室被微生物消耗后，微生物在斜板沉降室開始老化、自溶，并隨其它固體顆粒在斜板沉降段沉降沉降下來；經(jīng)本級(jí)處理后，出口含油0 lmg/L、C0D為70 76mg/L、B0D為6 10mg/L， 胞外聚合物及其它可生化降解的有機(jī)物得到有效去除，減輕了油及胞外聚合物對(duì)后續(xù)的超濾膜的污染程度，可使超濾膜化學(xué)清洗周期及使用壽命得到有效延長(zhǎng)；
步驟4)
超濾膜過濾系統(tǒng)處理所述超濾膜過濾系統(tǒng)包括兩端開口的管狀超濾膜，污水從超濾膜的一端的進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)某瑸V膜另一端的出口離開，所述超濾膜的進(jìn)口和出口之間設(shè)有循環(huán)泵，流過超濾膜的污水，有一部分穿過超濾膜的滲透水經(jīng)滲透水出水閥進(jìn)入注水罐，另一部分回流至超濾膜的進(jìn)口進(jìn)行反復(fù)過濾，所述超濾膜的濾孔孔徑30nm，膜面流速3. 5m/ s，經(jīng)超濾膜反復(fù)過濾后，殘留在超濾膜的進(jìn)口和出口之間的濃縮水送至生物接觸氧化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)處理；膜面流速3. 5m/s時(shí)，可維持較好的滲透壓，以利于發(fā)揮超濾膜的滲透作用。通過上述方法處理后的含油污水，注水罐出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到低滲透油田A級(jí)注水水質(zhì)指標(biāo)，其中懸浮物固體含量< 1. 5mg/L、粒徑中值< 1.(^!11、含油量為0 mg/L。超濾膜通量穩(wěn)定，化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)到90d以上，斜板沉降室只需要3 4月進(jìn)行一次排污，不需要反沖洗，整個(gè)裝置易于現(xiàn)場(chǎng)管理。日常管理中，每日用注水罐中的超濾膜滲透水沖洗超濾膜兩次，沖洗時(shí)，關(guān)斷滲透水出水閥，從超濾膜的進(jìn)口注水，同時(shí)，將超濾膜出口的水接至生物接觸氧化系統(tǒng)，沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4m/s，沖洗時(shí)間為5min。可將膜面的附著物沖洗干凈。當(dāng)超濾膜滲透水出水通量低于設(shè)計(jì)值的90%時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)沖洗；沖洗時(shí)，關(guān)閉滲透水出水閥；首先采用堿洗，以氫氧化鈉調(diào)PH至11，再加入堿洗溶液質(zhì)量1%的壬基酚聚氧乙烯醚進(jìn)行沖洗；沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4m/s,沖洗時(shí)間55 60min，再用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4m/s,然后，用酸液進(jìn)行沖洗， 在清水中加1%草酸調(diào)PH至2 ；沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同，沖洗時(shí)間40min ；酸液清洗結(jié)束后，繼續(xù)用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同；清水沖洗結(jié)束后，用超濾膜滲透水替換出超濾膜管中沖洗清水，超濾膜清洗結(jié)束，打開滲透水出水閥，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示
表1 系統(tǒng)處理效果
權(quán)利要求
1.一種低滲透油田含油污水處理工藝方法，其特征在于依次包括如下步驟1)預(yù)處理來自于地層的含油污水首先進(jìn)入預(yù)處理池，所述預(yù)處理池底安裝有空氣曝氣裝置，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行曝氣處理，使含油污水中的硫化物被充分氧化；同時(shí)，預(yù)處理池中浮選去除部分浮油；2)生物接觸氧化處理經(jīng)預(yù)處理后的含油污水進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)，對(duì)含油污水中原油進(jìn)行降解；所述生物接觸氧化系統(tǒng)包括串聯(lián)的至少兩級(jí)生化池，生化池中設(shè)置親水性組合填料，生化池的池底設(shè)有空氣曝氣裝置；組合填料在生化池內(nèi)的充填密度為75% 80%，組合填料的片間距為50 60mm ；生化池中在啟動(dòng)初期投放有除油菌劑，所述除油菌劑由短芽孢桿菌(B. brevis)、納豆芽孢桿菌(B. natto)、地衣芽孢桿菌(B. Iincheniformis), 蠟樣芽孢桿菌(B. cereus)組成；所述短芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌的干粉菌劑質(zhì)量比為1 :(0. 9 1. 1) :(0.9 1. 1) :(0. 9 —1. 1)；混合后的干粉菌劑活菌數(shù)> 101°個(gè)/g，接種量180 220g/m3 ；與所述除油菌劑同時(shí)投入有菜子餅、玉米粉、無機(jī)磷酸鹽和無機(jī)銨鹽組成的生物強(qiáng)化劑，菜子餅用量為池水重量的0. 2 0. 4%，玉米粉用量為池水質(zhì)量的0. 1 0. 2%，無機(jī)磷酸鹽及無機(jī)銨鹽的加入量滿足使池水中的COD:N:P = 100 (4 6) (0. 8 1. 2)；預(yù)處理后的含油污水在兩級(jí)生化池中停留時(shí)間6 8h，生化池中的氣水比(20 30) :1，ρΗ值維持在6.0 9. 5，工作溫度洸 32°C ；3)胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理含油污水經(jīng)生物接觸氧化系統(tǒng)后，進(jìn)入高效曝氣沉降池，高效曝氣沉降池包括曝氣室和斜板沉降室兩部分；其中曝氣室內(nèi)底部設(shè)置有空氣曝氣裝置，污水在曝氣室內(nèi)停留時(shí)間0. 5 lh，曝氣裝置工作使含油污水中的溶解氧維持在1. 0 2. Omg/L ；經(jīng)曝氣室曝氣處理后的污水進(jìn)入斜板沉降室，在斜板沉降室內(nèi)停留時(shí)間3 4h，斜板沉降室內(nèi)底部沉降的殘?jiān)ㄆ谛斗?，沉降室?nèi)的上層清液進(jìn)入超濾膜過濾系統(tǒng)內(nèi)；4)超濾膜過濾系統(tǒng)處理所述超濾膜過濾系統(tǒng)包括兩端開口的管狀超濾膜，污水從超濾膜的一端的進(jìn)口進(jìn)入，再?gòu)某瑸V膜另一端的出口離開，所述超濾膜的進(jìn)口和出口之間設(shè)有循環(huán)泵，流過超濾膜的污水，有一部分穿過超濾膜的滲透水經(jīng)滲透水出水閥進(jìn)入注水罐， 另一部分回流至超濾膜的進(jìn)口進(jìn)行反復(fù)過濾，所述超濾膜的濾孔孔徑20 30nm，膜面流速 2. 8 3. 5m/s,經(jīng)超濾膜反復(fù)過濾后，殘留在超濾膜的進(jìn)口和出口之間的濃縮水送至生物接觸氧化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法，其特征在于包括如下步驟日常管理中，每日用注水罐中的超濾膜滲透水沖洗超濾膜至少1次，沖洗時(shí)，關(guān)斷滲透水出水閥，從超濾膜的進(jìn)口注水，同時(shí)，將超濾膜出口的水接至生物接觸氧化系統(tǒng)，沖洗時(shí)的膜面流速比正常工作時(shí)的膜面流速高0. 4 0. 6m/s，沖洗時(shí)間為3 5min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法，其特征在于當(dāng)超濾膜滲透水出水通量低于設(shè)計(jì)值的90%時(shí)，進(jìn)行化學(xué)沖洗；沖洗時(shí)，關(guān)閉滲透水出水閥；首先采用堿洗，以濃度30%的氫氧化鈉調(diào)PH至11，再加入堿洗溶液質(zhì)量1%的壬基酚聚氧乙烯醚進(jìn)行沖洗；沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4 0. 6m/s,沖洗時(shí)間30 60min，再用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速比循環(huán)膜面流速高0. 4 0. 6m/s ；然后用酸液進(jìn)行沖洗，在清水中加1%草酸調(diào)PH至2 ；沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同，沖洗時(shí)間20 40min ；酸液清洗結(jié)束后，繼續(xù)用清水對(duì)膜沖洗2 3min，沖洗膜面流速與循環(huán)膜面流速相同；清水沖洗結(jié)束后，用超濾膜滲透水替換出超濾膜管中沖洗清水，超濾膜清洗結(jié)束，打開滲透水出水閥，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 一 3任意一項(xiàng)所述的一種低滲透油田含油污水處理工藝方法，其特征在于單級(jí)生化池長(zhǎng)寬=(2 2.5) :1。
全文摘要
本發(fā)明公開了石油開采技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的低滲透油田含油污水處理工藝方法，先進(jìn)行曝氣預(yù)處理，除去含有污水中的硫化物；再進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)，對(duì)含油污水中原油進(jìn)行降解；生物接觸氧化系統(tǒng)包括串聯(lián)的至少兩級(jí)生化池，生化池中設(shè)置親水性組合填料，生化池的池底設(shè)有空氣曝氣裝置；生化池中在啟動(dòng)初期投放有除油菌劑，然后將胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理再進(jìn)行胞外聚合物及其它可生化降解有機(jī)物高效曝氣沉降處理，最后經(jīng)超濾膜過濾系統(tǒng)處理后進(jìn)入注水罐。本發(fā)明方法的特點(diǎn)是系統(tǒng)污泥量小、膜進(jìn)口污水含油少，超濾膜污染小，膜通量穩(wěn)定、超濾膜化學(xué)清洗周期長(zhǎng)，系統(tǒng)出口水質(zhì)達(dá)到低滲透油田A級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F103/10GK102372403SQ20111030532
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者姚峰, 莊建全, 徐衛(wèi)華, 楊帆, 王彪, 羅江濤, 薛蕓, 雷世華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司