一種巖屑廢水處理的新型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種巖屑廢水處理的新型工藝，該工藝包括預(yù)處理、物化處理、生化處理和深度處理四個單元，其特征在于：所述預(yù)處理單元由集水池、三級隔油和加熱破乳三部分構(gòu)成，所述物化處理單元由混凝、氣浮和超濾三部分構(gòu)成，所述生化處理單元由水解酸化和好氧處理構(gòu)成，所述深度處理單元由Fenton氧化和樹脂吸附構(gòu)成。本發(fā)明可用于高含油、高污染負荷的鉆井巖屑廢水處理，處理后產(chǎn)水達到國家污水綜合排放一級標準，可作為綠化用水、中水回用，有助于提高鉆井巖屑廢水的處理率，解決采油過程中污水外排的現(xiàn)狀。
【專利說明】一種巖屑廢水處理的新型工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及提供一種污水處理技術(shù)，特別是油田污水及巖屑廢水處理的一種新型工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，石油、天然氣開采量加劇，對環(huán)境造成了很大的壓力，特別是在鉆井過程中鉆井巖屑廢水地下滲漏以及外排對地下水和地表水產(chǎn)生嚴重污染，對周圍生態(tài)造成不良影響，因此鉆井巖屑廢水污染治理成為當前油氣田鉆井清潔生產(chǎn)中一項艱巨而緊迫的任務(wù)。鉆井巖屑廢水主要來自鉆井過程、井下作業(yè)過程和采油采氣過程，鉆井廢水的水質(zhì)隨鉆井井深、地質(zhì)條件的不同而差異很大，特征主要包括以下幾方面:
[0003]①鉆井廢水高度分散，水質(zhì)水量變化大；
[0004]②水質(zhì)成分復(fù)雜，主要包括鉆屑、石油、化學(xué)添加劑、無機鹽類和重金屬；
[0005]③懸浮物高，巖屑廢水中含有大量的巖屑、油類等懸浮物質(zhì)，而且不易聚沉；
[0006]④鹽度高，由于是海上平臺作業(yè)，沖洗水多為海水，廢水中含鹽量極高；
[0007]⑤環(huán)境污染負荷極高。巖屑廢水色度在800-1000倍以上，外觀呈黑褐色；油含量在 0.5-1.0X 105mg/L ； C0D 在 15000mg/L 以上。
[0008]目前應(yīng)用的鉆井巖屑廢水處理工藝很多，但單個處理單元并不能夠解決鉆井巖屑廢水的處理問題，只有通過組合工藝處理才能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井廢水的達標排放。然而鉆井廢水水質(zhì)水量變化大、水質(zhì)成分復(fù)雜，一般需要針對鉆井巖屑廢水具體水質(zhì)單獨開發(fā)出相應(yīng)的組合處理工藝。本發(fā)明以此為出發(fā)點，設(shè)計的新型處理工藝對各類水質(zhì)的巖屑廢水具有普適性，廢水經(jīng)處理后滿足《污水綜合排放標準》GB8978-1996 一級標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對巖屑廢水處理現(xiàn)狀和不足，提供一種巖屑廢水處理的新型工藝，該工藝對不同水質(zhì)廢水具有普適性，可將污染負荷極高的鉆井巖屑廢水處理至符合國家污水綜合排放一級標準，對陸海油田處理后的污水可回注利用，提高了水資源的利用率。
[0010]一種巖屑廢水處理的新型工藝，包括預(yù)處理、物化處理、生化處理和深度處理四個單元，工藝流程為三級隔油-加熱破乳-混凝氣浮-超濾系統(tǒng)-水解酸化-好氧生化-Fenton氧化-樹脂吸附,其工藝效果的實現(xiàn)包括以下步驟:
[0011](I)首先將來自油田開采中的含油巖屑廢水引入集水池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，然后使所述巖屑廢水均質(zhì)均量的通過兩級平流式隔油池(API)和一級波紋板式隔油池(CPI)或者除油凈化器，使廢水油類的去除率達到85%以上，然后投加一定量的破乳劑并加熱廢水至60°C進行破乳靜置，進一步提高油類的去除率；
[0012](2)將步驟(1)的出水引入混凝沉淀池，分別投加0.6g/L PAC和lmL/L PAM(2% )的混凝劑，并先后快速和慢速攪拌各3min，靜置30min，然后廢水上清液進入到溶氣氣浮，控制氣浮壓力在3kkg/cm2，氣浮時間15min，出水再進入管式膜超濾系統(tǒng)，控制操作壓力0.25MPa，可使廢水的油含量和SS的去除率均達到了 90%，而且對BOD、COD均有一定的去除效果；
[0013](3) 采用污泥為城市污水處理場的活性污泥，利用步驟(2)的出水為碳源進行微生物馴化、繁殖，分別培養(yǎng)出適合物化單元出水水質(zhì)的水解酸化菌和好氧菌，提高整個生化單元的處理效果；
[0014](4)使步驟(2)的出水進入到生化處理單元，利用步驟(3)培養(yǎng)的水解酸化菌和好氧菌菌落進行投加，水解酸化過程的最佳停留時間為8-10h，經(jīng)水解酸化處理后廢水的生化需氧量與化學(xué)需氧量的比值最高達0.5，可生化性大幅度提高，好氧處理過程曝氣量可控制在10L/h、溫度30°C、HRT12h,對廢水BOD、COD具有較好的去除效果；
[0015](5)步驟(4)的出水再進入到深度處理單元，首先進行Fenton氧化，去除水中仍殘留的生物難降解有機物，H2O2和FeSO4.7H20適宜投加量分別為8.2mL/L、13.6g/L，即H2O2/Fe2+的摩爾比2: 1，其用量為溶液體積與污水體積之比1%，反應(yīng)暴露于日光下反應(yīng)，反應(yīng)時間可控制在3h，可進一步去除污水中的COD和氨氮；樹脂吸附采用粗?；瘍艋?，出水含油量、氨氮均小于5mg/L ；
[0016](6)水成分復(fù)雜、環(huán)境污染負荷極高的巖屑廢水，采用本工藝進行連續(xù)處理，出水水質(zhì)可滿足國家污水綜合排放一級標準；
[0017]處理后出水水質(zhì):油類<2mg/L, COD < 40mg/L, B0D5 < 10mg/L, SS < 10mg/L,氨氮< 5mg/L,色度< 20倍,無色透明。
[0018]本發(fā)明針對現(xiàn)有巖屑廢水處理技術(shù)的特點和不足，設(shè)計開發(fā)出一套組合式新型巖屑廢水處理工藝，該工藝能夠?qū)⒏吆透啕}度高COD的鉆井巖屑廢水處理至達標排放，目前已進行了中試試驗，處理量5m3/d，出水水質(zhì)達到過污水綜合排放一級標準。該技術(shù)不僅可以回收大量原油、提高水資源利用率，從根本上解決采用鉆井廢水對環(huán)境的污染問題。技術(shù)可利用于海陸的采油的油田廢水以及其他極難處理的含油廢水處理。由于鉆井廢水中懸浮物含量很高、COD值很大，在處理過程中會產(chǎn)生大量的污泥，污泥經(jīng)脫水后與廢棄泥漿一起進行固化處置，可以進一步作免燒磚等綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的巖屑廢水處理新型工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)將巖屑廢水處 理新型工藝的具體實施例敘述于后。以下實施例是說明性的，不是限定性的，不能此來限定本發(fā)明的保護范圍。
[0021]下面結(jié)合圖和【具體實施方式】說明本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明的巖屑廢水處理新型工藝，是針對巖屑廢水高含油高COD高濁度色度的水質(zhì)特征，利用預(yù)處理單元回收和去除廢水中的大量油類，物化單元去除大部分COD、SS和氨氮，并進一步去除油類，生化處理單元依靠微生物的分解作用去除BOD、COD和氨氮，深度處理單元則是對要求更高出水水質(zhì)的進一步處理。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的巖屑廢水處理新型工藝包括四個單元，【具體實施方式】包括以下步驟:[0024]1、預(yù)處理單元
[0025]預(yù)處理單元包括集水池、三級隔油以及加熱破乳工藝。
[0026](I)集水池
[0027]集水池可設(shè)計方形和圓形，主要是把油田開采中的含油巖屑廢水引入集水池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，便于后續(xù)工藝的處理。
[0028](2)三級隔油
[0029]各有工藝均選擇平流式隔油池，使所述巖屑廢水均質(zhì)均量的通過二級平流式隔油池(API)和一級波紋板式隔油池(CPI)或者除油凈化器(節(jié)約占地面積)，使廢水油類的去除率達到85%以上。
[0030](3)加熱破乳
[0031]破乳工藝可設(shè)計為平流沉淀池，頂部設(shè)有刮油刮沙機，在池中投加一定量的破乳劑(如硫酸)，并加熱廢水至60°C，使乳化油變?yōu)閼腋∮?，去除廢水中大部分乳化油和懸浮物，進一步提高油類的去除率，減輕后續(xù)工藝的除油負荷。
[0032]2、物化處理單元
[0033]物化處理單元包括混凝、氣浮和超濾工藝。
[0034](I)混凝
[0035]混凝沉淀池中，分別投加0.6g/L PAC和lmL/L PAM(2%。)的混凝劑，設(shè)有自動控制的攪拌系統(tǒng)，先后快速和慢速攪拌各3min，靜置30min，主要去除廢水中小顆粒懸浮物和有機物。
[0036](2)氣浮
[0037]混凝工藝的上清液進入到溶氣氣浮裝置，控制氣浮壓力在3kkg/cm2，氣浮時間15min，進一步去除廢水中的SS和難降解有機物。
[0038](3)超濾
[0039]選擇PVDF材質(zhì)的管式膜超濾系統(tǒng)，控制操作壓力0.25MPa，可使廢水的油含量和SS的去除率均達到了 90%，而且對BOD、COD均有一定的去除效果。
[0040]3、生化處理單元
[0041]生化處理單元包括水解酸化和好氧生化兩部分。首先需要采用城市污水處理場的活性污泥，物化單元的出水為碳源進行微生物馴化、繁殖，分別培養(yǎng)出適合物化單元出水水質(zhì)的水解酸化菌和好氧菌，提高整個生化單元的處理效果；
[0042](I)水解酸化
[0043]物化單元的出水進入到生化處理單元，投加上述培養(yǎng)的水解酸化菌。水解酸化-耗氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的耗氧處理。水解酸化過程的最佳停留時間為8-10h，經(jīng)水解酸化處理后廢水的生化需氧量與化學(xué)需氧量的比值最高達0.5，可生化性大幅度提聞。
[0044](2)好氧生化
[0045]好氧生化過程的活性污泥，是以好氧菌為生物菌落主體的絮狀絨粒，可以通過吸附氧化來降解廢水中的有機物。好氧處理過程曝氣量可控制在10L/h、溫度30°C、HRT12h,對廢水BOD、COD具有較好的去除效果。[0046]4、深度處理單元
[0047]深度處理單元包括Fenton氧化和樹脂吸附工藝。巖屑廢水經(jīng)生化出水后水質(zhì)不達標，則需要作進一步的處理。
[0048](I)Fenton 氧化
[0049]生化水再進入到深度處理單元，進行Fenton氧化主要是去除水中仍殘留的生物難降解有機物，H2O2和FeSO4.7H20適宜投加量分別為8.2mL/L、13.6g/L，即H202/Fe2+的摩爾比2: 1，其用量為溶液體積與污水體積之比1%，反應(yīng)暴露于日光下反應(yīng)，反應(yīng)時間可控制在3h，可進一步去除污水中的COD和氨氮。
[0050](2)樹脂吸附
[0051]樹脂吸附采用的是粗?；瘶渲瑑艋?，可對廢水中的油類、難降解有機物和氨氮作進一步去除，確保達到國家污水綜合排放一級標準。
[0052]本發(fā)明對高含油高濁度高COD的鉆井巖屑廢水具有良好的處理效果，同時適用于海陸鉆井油田污水及其他難處理含油廢水的處理回收。若所處理的巖屑廢水水質(zhì)污染指標較低，則物化處理和深度處理單元的某些工藝可以相應(yīng)簡化，同樣可以達到預(yù)期排放標準。工藝處理過程中的油類可以進行處理回收，污水經(jīng)處理后可回注回用，巖屑廢渣等可以做免燒磚等建筑材料，實現(xiàn)了采油過程中的清潔生產(chǎn)和廢物利用。該發(fā)明應(yīng)用范圍廣，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。
[0053]處理巖屑廢水前后水質(zhì)指標比較:
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種巖屑廢水處理的新型工藝，依次包括預(yù)處理、物化處理、生化處理和深度處理四個單元，其特征在于:所述預(yù)處理單元由集水池、三級隔油和加熱破乳三部分構(gòu)成，所述物化處理單元由混凝、氣浮和超濾三部分構(gòu)成，所述生化處理單元由水解酸化和好氧處理構(gòu)成，所述深度處理單元由Fenton氧化和樹脂吸附構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，所述預(yù)處理單元的隔油采用兩級平流式隔油池(API)和一級波紋板式隔油池(CPI)聯(lián)合使用，或采用除油凈化器，使油類的去除率達到85%以上，而后加熱廢水至60°C進行破乳靜置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，所述物化處理單元的混凝過程，選擇混凝劑PAC和PAM(2%。)的投加量分別為0.6g/L和lmL/L，對廢水含油量和色度的去除率可達60%;所述的超濾過程，選擇耐油性好、清洗方便的管式超濾膜組件，對油類和SS的去除率達到90%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的生化處理單元的水解酸化和好氧處理，可采用AO工藝，但所投加菌種需要用物化處理后的污水進行篩選和馴化，保持菌種的耐鹽特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，所述深度處理單元的Fenton氧化過程，H2O2和FeSO4.7H20適宜投加量分別為 8.2mL/L、13.69g/L，即 H202/C0D = 2，H202/Fe2+ = 2:1 ;工藝初始 pH 為 4，氧化時間為3h，H202滴加速率控制在lmL/min時可獲得較高的COD去除率；所述樹脂吸附過程，選用樹脂凈化器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖屑廢水處理新型工藝，可根據(jù)巖屑廢水的水質(zhì)情況，簡化物化處理和深度處理單元的某些工藝過程。
7.在巖屑廢水成分復(fù)雜、環(huán)境污染負荷極高條件下，采用本工藝進行連續(xù)處理，出水水質(zhì)可滿足國家污水綜合排放一級標準； 處理后出水水質(zhì):油類< 2mg/L，COD < 40mg/L, BOD5 < 10mg/L, SS < 10mg/L，氨氮< 5mg/L,色度< 20倍,無色透明。
【文檔編號】C02F9/14GK103896448SQ201210590029
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】楊大為, 楊陽, 李卓坪, 陳娟 申請人:天津市慶安特種設(shè)備研發(fā)有限公司