專利名稱：一種油田污水的生物處理方法及其激活劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油工業(yè)的污水處理方法，特別是一種油田污水的生物處理方法及其激活劑，適用于所有的油田污水處理站，使油田污水或稱采出廢水符合達標(biāo)排放或回注的要求，本發(fā)明也適用于石油化工廠的污水處理。
背景技術(shù)：
隨著油田進入開發(fā)后期，采出液中綜合含水率變的越來越高，造成了油田注水量越來越大，在聯(lián)合站進行處理的水量也越來越大。但是隨著油田開發(fā)中各種采油技術(shù)的應(yīng)用，油田注入大量化學(xué)劑，導(dǎo)致部分產(chǎn)出水不能用于回注，造成注采不平衡，產(chǎn)生大量的廢水需要外排。這類采出污水成分復(fù)雜，石油類含量、化學(xué)需氧量-COD、揮發(fā)酚等有機污染物含量很高，同時含有大量的各種采油技術(shù)應(yīng)用的化學(xué)藥劑殘留物，水質(zhì)嚴重超出國家規(guī)定得排放標(biāo)準(zhǔn)，不能直接外排。對此類采出水或稱污水一般采用物理化學(xué)法處理，例如采用活性炭吸附處理工藝，該項工藝要求吸附前進行過濾，操作上非常復(fù)雜，而油田污水的石油類含量及其它雜質(zhì)含量高，會造成過濾困難，同時活性炭在一定條件下會產(chǎn)生硫化氫從而污染空氣，另外廢活性炭會污染地面環(huán)境，如果活性炭進行再生，會造成一氧化碳的污染；采用添加化學(xué)藥劑進行絮凝處理，添加硫酸鋁或氯化鐵進行混凝處理，該工藝應(yīng)用的化學(xué)藥品具有腐蝕性，同時產(chǎn)生的污泥量大并難以脫水，對設(shè)備具有較高的要求，同時產(chǎn)生的大量污泥造成二次污染問題；采用化學(xué)氧化法進行處理，利用臭氧氧化或氯氣氧化，該工藝未反應(yīng)的臭氧或氯氣釋放到空氣中造成環(huán)境污染，同時受到添加臭氧或氯氣濃度的限制，氧化效率不能保證；以上物理化學(xué)處理工藝針對油田外排污水處理都存在一個明顯的問題就是處理污染物不徹底，不能保證污水的處理達標(biāo)或處理成本太高。隨著油田開采期的延長，應(yīng)用三次采油技術(shù)又出現(xiàn)了新的問題。由于向地層內(nèi)注入大量化學(xué)劑，尤其是聚丙烯酰胺，其采出水中的水相也會含有聚丙烯酰胺，濃度有時達到幾百mg/L。由于聚丙烯酰胺的粘稠性和吸附性，提高了水中含油和懸浮固體的含量，使油水分離更加困難；聚丙烯酰胺凝膠與污油、懸浮固體形成的混合物將引起過濾罐的堵塞，雖然可以采用化學(xué)藥劑清洗的方法使之恢復(fù)過濾能力，但聚丙烯酰胺污物在隨后的污水過濾過程中仍會堵塞過濾通道，清洗后有效期不長，反沖洗周期短，工作量大。因此，一般采出水的處理方法不能有效處理含聚丙烯酰胺采出水。未完全有效處理的含聚丙烯酰胺污水回注到地層后會使粘土產(chǎn)生水化膨脹，或造成粘土微粒運移，再加上水中本來就含有懸浮物堵塞滲濾表面，從而使油層滲透率下降，造成地層傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種油田污水的生物處理方法及其激活劑，將物理法和生物法處理工藝相結(jié)合，形成一個有效的處理系統(tǒng)使采出的污水經(jīng)處理后達到國家規(guī)定的外排標(biāo)準(zhǔn)或者符合回注標(biāo)準(zhǔn)回注井內(nèi)，有效地處理目前的油田污水。
本技術(shù)解決方案可達到上述目的一種油田污水的生物處理方法，包括隔油處理、氣浮處理和沉降處理，本方法是將經(jīng)過隔油處理、氣浮處理后的油井產(chǎn)液，經(jīng)過生物接觸氧化處理后，再經(jīng)沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。
一種用于油田污水生物處理方法的激活劑，是一種無機營養(yǎng)液，它是根據(jù)污水無機鹽的組成而確定，含有能使污水中原有微生物生長繁殖需要的無機營養(yǎng)成分和選定的投加菌種所需要的無機營養(yǎng)成分。
應(yīng)用本發(fā)明能有效地處理油田的采出廢水，使采出廢水中石油類含量、懸浮物、化學(xué)需氧量-COD等主要指標(biāo)達到國家規(guī)定的外排標(biāo)準(zhǔn)，同時能最大程度的回收原油，避免使用大量化學(xué)藥品，降低了生產(chǎn)成本，減少了因化學(xué)處理劑的使用而造成的二次污染，保護環(huán)境。特別是應(yīng)用該污水處理技術(shù)能有效地處理油田三次采油產(chǎn)出的含聚丙烯酰胺污水，使其含油量、懸浮物等主要指標(biāo)達到回注標(biāo)準(zhǔn)，同時能最大程度的回收溶解油。由于生物接觸氧化處理產(chǎn)生的污泥量非常少，根據(jù)具體情況，也可省去沉降池沉降這一工序。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳述。一種油田污水的生物處理方法，油田污水處理是指對油井采出污水的處理，包括隔油處理、氣浮處理和沉降處理，本方法是將經(jīng)過隔油處理、氣浮處理后的油田污水，經(jīng)過生物接觸氧化處理后，再經(jīng)沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。生物接觸氧化處理包括制作室內(nèi)生物接觸氧化模型、篩選并馴化能分解污染物的高效烴類氧化菌和高效原油降解菌，投加激活劑，投加激活劑是要使污水中原有的上述微生物大量生長繁殖。生物接觸氧化處理首先對污水處理站中的采出污水做技術(shù)指標(biāo)化驗分析和污水微生物群落分析，確定污水中原有微生物的種類及含量，包括假單胞桿菌(Pseudomonas)、芽胞桿菌(Bacillus)；篩選出烴類氧化菌和原油降解菌的種類和數(shù)量，作為激活劑的激活對象，也就是需要用激活劑培養(yǎng)繁殖的菌類。生物接觸氧化處理是在室內(nèi)生物接觸氧化模型中做水處理試驗并試用所選激活劑配方，結(jié)合污水站的污水處理能力計算出激活劑的最佳配方。室內(nèi)生物接觸氧化模型處理試驗中還要確定激活劑的最佳添加量，首先在實驗室中添加激活劑的有關(guān)成分，經(jīng)培養(yǎng)后測試其含量，并在室內(nèi)生物接觸氧化模型開展水處理試驗，確定生化處理的最佳停留時間。做污水分析試驗時，對三次采油的采出水，還要測試聚丙烯酰胺的含量和好氧菌總量，并在污水中接入降解聚丙烯酰胺的菌種假單胞桿菌。根據(jù)室內(nèi)試驗得出的激活劑配方和確定的生物處理停留時間，向做生物接觸氧化處理的污水池中投放激活劑。污水池中放置組合式填料，利于細菌的吸附形成生物量。一種用于油田污水生物處理方法的激活劑，該激活劑是一種無機營養(yǎng)液，它是根據(jù)污水無機鹽的組成而確定，含有能使污水中原有微生物生長繁殖需要的無機營養(yǎng)成分和選定的投加菌種所需要的無機營養(yǎng)成分。無機營養(yǎng)液中含有磷鹽和氮鹽、還含有微生物生長所必需的微量元素及水分。使用本發(fā)明，整個油田污水的處理方法包括四個步驟，隔油處理、氣浮處理、生物接觸氧化處理和沉降處理從而實現(xiàn)污水水質(zhì)的改善。隔油處理是通過重力作用讓污水中能上浮的油塊上浮到液面，并溢出收集；氣浮處理是通過氣浮選工藝，將污水中乳化油從污水中分離出來并通過刮抓機將氣浮浮出油刮除；生物接觸氧化處理是一方面激活污水中原有的細菌，另一方面針對污水中難以處理的有機物篩選特殊的細菌加入到生化系統(tǒng)中，如加入降解聚丙烯酰胺和降解揮發(fā)酚的菌種。應(yīng)用生物接觸氧化工藝，除去污水中的有機污染物，經(jīng)生物氧化處理后的污水進一步沉降即可達到回注或外排的標(biāo)準(zhǔn)。具體步驟如下1、對油田污水處理站污水進行各項污水技術(shù)指標(biāo)分析，包括石油類含量、化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物、揮發(fā)酚、硫化物、氨氮、總磷等，同時進行污水微生物群落分析。
2、根據(jù)污水水質(zhì)的分析結(jié)果，向污水中添加一定量的含磷和含氨氮的無機鹽以及微生物生長需要的微量元素，并通過培養(yǎng)測試微生物的生長情況，獲得最佳無機鹽及微量元素的添加量，以此作為污水中原有細菌的激活劑。
3、根據(jù)污水水質(zhì)的分析結(jié)果，針對污水的主要污染物篩選馴化能夠在污水中生長并能有效降解污染物的菌種。
4、室內(nèi)在生物接觸氧化模型上開展水處理試驗，以確定生化處理停留時間及其它工藝參數(shù)。
5、現(xiàn)場應(yīng)用時，設(shè)計重力隔油、氣浮、生物接觸氧化、沉降四步處理工藝，設(shè)計能力為實際處理量的1.2～1.5倍。
實施例一油田G三塊的外排采油廢水合計每天約1萬m3，主要來源于三個方面1、G三注水站用清水配注聚合物后產(chǎn)生的污水；2、熱采污水；3、G三塊實驗污水。這三種采油廢水通過管線輸送到G三污水處理站進行集中處理。原有的污水處理設(shè)施是三個總?cè)莘e為6萬m3的簡易隔油沉降池，主要靠重力除油，處理效果不理想，廢水屬超標(biāo)排放。外排口水質(zhì)以化學(xué)需氧量(COD)、石油類和總有機碳(TOC)污染最重，監(jiān)測結(jié)果的超標(biāo)率為100％。另外污水中氯離子、總鹽量含量很高，溶解氧含量較低，這些因素加大了污水生化處理的難度。污水中生化需氧量(BOD5)與化學(xué)需氧量(COD)的比值小于0.15，說明污水的可生化性很差。
針對污水性質(zhì)，篩選出高效烴類氧化菌和原油降解菌，并優(yōu)選出激活水中的烴類氧化菌激活劑，將重力隔油、氣浮、生物接觸氧化、沉降等處理工藝有機的結(jié)合起來形成污水處理系統(tǒng)，使污水達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)外排。
G三塊污水入口水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

注ND表示未檢出
G三塊污水出口水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

注排放標(biāo)準(zhǔn)COD＜150mg/L 含油＜10mg/L經(jīng)系統(tǒng)處理過的污水達到排放標(biāo)準(zhǔn)，也達到回注標(biāo)準(zhǔn)，可用于回注。這種處理工藝可用于油田各種含油污水，也可用于石油化工污水處理。
實施例二油田GD一號聯(lián)合站日排放污水約2000m3，該聯(lián)合站污水主要是由于石油烴類含量和COD較高而造成超標(biāo)，另外在聯(lián)合站中進行油水分離處理時，加入一些化學(xué)劑，如破乳劑、反向破乳劑、殺菌劑和清洗劑共約200mg/l，也使污水成份變得更復(fù)雜，增加了處理難度，用該聯(lián)合站污水做微生物污水處理。步驟如下對污水取樣，并進行COD、含油量、BOD5、礦化度等指標(biāo)分析，結(jié)果見表。


污水pH8.23污水水質(zhì)的生物分析結(jié)果好氧細菌平板培養(yǎng)分析表明，污水中主要有兩類細菌，在污水中的密度約為1.6×104cc11/mL。厭氧分析表明，含硫酸鹽還原菌，密度約102cell/mL。無原生動物及澡類。
為了獲得較理想的菌種組合，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果初步確定激活劑配方，在搖瓶中進行實驗。根據(jù)細菌生長速度和COD下降程度，確定好氧烴類氧化菌細菌組合和激活劑，該激活劑含有氮鹽、磷鹽和微量元素S6。該組菌劑可以在12小時使污水的COD值由300mg/L以上降至150mg/L以下。使污水的COD值平均從269mg/L降至123mg/L。
室內(nèi)接觸氧化模擬處理研究試驗用水來源于現(xiàn)場污水池三個地點，分別是現(xiàn)場來水、隔油池中污水、沉降池中污水。試驗先后分三次進行。
A、針對沉降池污水開展室內(nèi)模擬處理試驗。
B、針對隔油池中污水開展室內(nèi)模擬處理試驗。
C、針對現(xiàn)場來水開展室內(nèi)模擬處理試驗。
在生物處理過程中，組合填料表面的生物膜逐漸形成，通過顯微鏡鏡檢發(fā)現(xiàn)大量的固著類原生動物存在，并生長活躍，主要有擬鐘蟲Vortice11a Simi1is、溝鐘蟲VoticellaConvallaria、裂口長頸蟲Dileptus amphileptoides、粘液藍環(huán)蟲Cyrtolophosis Mucicola等。說明水質(zhì)達到相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)適合高等生物生長，同時也證明了生物系統(tǒng)成功的建立。
三個不同取樣點污水的生化處理試驗結(jié)果見表。
各取樣點污水經(jīng)模型處理后的水質(zhì)指標(biāo)

實驗結(jié)果表明現(xiàn)場三個取樣點污水，在加入菌種和激活劑并經(jīng)生物接觸氧化模型處理后，其COD值低于120mg/L，石油類含量低于10mg/L，達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
按污水池的設(shè)計能力及室內(nèi)試驗的激活劑用量及生化處理停留時間，計算出實際的激活劑投放量，投入污水池中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)纳幚硗Ａ魰r間，即可達到排放標(biāo)準(zhǔn)或繼續(xù)做沉降處理，再排放。由于生物接觸氧化處理產(chǎn)生的污泥量非常少，根據(jù)具體情況，也可省去沉降池沉降這一工序。
權(quán)利要求
1.一種油田污水的生物處理方法，包括隔油處理、氣浮處理和沉降處理，其特征在于本方法是將經(jīng)過隔油處理、氣浮處理后的油井產(chǎn)液，經(jīng)過生物接觸氧化處理后，再經(jīng)沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征是生物接觸氧化處理包括制作室內(nèi)生物接觸氧化模型、篩選并馴化能分解污染物的高效烴類氧化菌和高效原油降解菌和投加激活劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于生物接觸氧化處理首先對污水處理站中的采出污水做技術(shù)指標(biāo)化驗分析和污水微生物群落分析，確定污水中原有微生物的種類及含量，包括(假單胞菌(Pseudomonas)、芽胞桿菌(Bacillus)；篩選出烴類氧化菌和原油降解菌的種類和數(shù)量，作為激活劑的激活對象。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于生物接觸氧化處理是在室內(nèi)生物接觸氧化模型中做水處理試驗并試用所選激活劑配方，結(jié)合污水站的污水處理能力計算出激活劑的最佳配方。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于生物接觸氧化處理是在室內(nèi)生物接觸氧化模型試驗中確定激活劑的最佳添加量，首先在實驗室中添加激活劑的有關(guān)成分，經(jīng)培養(yǎng)后測試其含量，并在室內(nèi)生物接觸氧化模型開展水處理試驗，確定生化處理的最佳停留時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于做污水分析試驗時，對三次采油的采出水，還要測試聚丙烯酰胺的含量和好氧菌總量，并在污水中接入降解聚丙烯酰胺和揮發(fā)酚的菌種假單胞桿菌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于根據(jù)室內(nèi)試驗得出的激活劑配方和確定的生物處理停留時間，向做生物接觸氧化處理的污水池中投放激活劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種油田污水的生物處理方法，其特征在于污水池中放置組合式填料。
9.一種用于油田污水生物處理方法的激活劑，其特征在于該激活劑是一種無機營養(yǎng)液，它是根據(jù)污水無機鹽的組成而確定，含有能使污水中原有微生物生長繁殖需要的無機營養(yǎng)成分和選定的投加菌種所需要的無機營養(yǎng)成分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于油田污水生物處理方法的激活劑，其特征在于無機營養(yǎng)液中含有磷鹽和氮鹽、還含有微生物生長所必需的微量元素及水分。
全文摘要
本發(fā)明公開的是石油及石油化工業(yè)使用的一種油田污水的生物處理方法及其激活劑，包括隔油處理、氣浮處理、沉降處理。本發(fā)明是將經(jīng)過隔油處理、氣浮處理后的油田污水，經(jīng)過生物接觸氧化處理后，再經(jīng)沉降外排或不沉降直接外排，或者回注。激活劑是一種無機營養(yǎng)液，它是根據(jù)污水無機鹽的組成而確定，含有能使污水中原有微生物生長繁殖需要的無機營養(yǎng)成分和選定的投加菌種所需要的無機營養(yǎng)成分。利用本發(fā)明能有效地處理油田污水，特別是含聚污水，避免使用大量化學(xué)藥品，既達到國家規(guī)定的外排標(biāo)準(zhǔn)，同時能最大程度的回收原油。降低生產(chǎn)成本，減少了因化學(xué)處理而造成的二次污染，保護環(huán)境。
文檔編號C02F9/14GK1424266SQ03111808
公開日2003年6月18日 申請日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者李希明, 汪衛(wèi)東, 徐登霆, 張松亭, 蔣焱, 陳健斌, 陳勇, 鞠玉芹, 耿雪麗, 宋永亭 申請人:中國石化勝利油田有限公司采油工藝研究院