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水解-好氧工艺处理稠油污水 冯英明 陈进富 曹宗仑 中国石油大学化工学院环境中心, 北京 102200 王 晗 张清军 河南油田, 河南 南阳 473132 摘要 在此介绍了国内某油田采用生物膜水解酸化-生物膜接触氧化工艺处理稠油污水, 并实现了3 000 m3 d稠油 油 密度 ρ 0. 86～ 0. 97 g L 污水达标外排的工程实例。 装置运行一年来的结果表明, 该工艺具有抗冲击能力强, 污泥产 生量少, 处理效果稳定等优点, 出水水质达到国家二级污水排放标准 GB8978-96 , 大部分水质指标达到国家一级污水 排放标准。 关键词 含油污水 水解酸化 接触氧化 稠油污水 生物膜 0 引言 稠油污水具有含污油密度大、粘度高、 乳化严重、 温度高、 成分复杂等特点 ,处理起来难度较大 ,是目前 油田污水处理中的难题 [ 1,2] 。目前国内现有污水处理 工艺大都是将油田采出水经过油水分离 、 混凝沉淀、 气浮 、 过滤等处理后用于回注 ,对稀油采出水 ,大港和 冀东油田已经建立并成功运行了生化处理工艺,实现 了污水达标外排 ,但对于稠油污水还缺乏相关外排处 理技术 。本研究应用水解-好氧工艺处理稠油污水, 首先于 2002 -092003 -07 期间在其稠油联合站建成 并成功运行了处理能力为 100～ 200 L h 的稠油污水 处理实验装置, 出水水质达到国家一级排放标准 GB8978 -96 ,并通过市有关部门验收 , 在此基础上, 2005- 11建成了一套处理能力为3 000 m 3 d的放大装 置, 正 常 运 行 后 出 水 满 足 国 家 二 级 排 放 标 准 GB8978 -96 。 1 设计依据 1. 1 水质 、 水量 稠油联合站污水主要由两部分组成 一是主流程 的脱水来液,二是次流程的反冲洗水、 机泵冷却水等。 这两部分水分别经过各自的处理单元后 ,一并作为生 化装置的进水。其特点是水量 、水质波动大 、 成分复 杂、 有机物浓度高 、 可生化性差。设计外排处理量为 3 000 m 3 d ,进生化处理装置污水水质设计标准及排 放标准如表1 所示。 表 1 进水水质设计标准及排放标准 项目pH 石油类硫化物 CODCr SS氨氮氯化物 mg L- 1 水温 ℃ 设计标准7 ～ 9 50 500 500 3 000 60 排放标准6 ～ 9101. 015020025 1. 2 工艺流程 稠油污水处理工艺流程见图 1。 图 1 稠油污水外排处理工艺流程 其中隔油池内安装收油系统,定期将池内浮油收 至收油池, 池底开口 ,安装污泥泵,定期将池底污泥收 至站内污泥处理系统 。水解酸化池和好氧池内安装 悬挂式组合填料, 占池内容积的 70～ 80。水解 酸化池内安置循环搅拌装置, 增加水流的扰动, 提高 水体与生物膜的传质速率, 提高处理效率 ; 好氧池内 安装曝气系统, 由鼓风机供气, 以保证好氧池内溶解 氧浓度 。中沉池 、 二沉池内安装污泥气提器 ,与污泥 回流系统及污泥回收系统相连 。 2 处理流程参数 稠油采出水经联合站内的预处理工艺后 ,进入生 化外排处理装置 。废水经污水提升泵进入隔油池 ,夏 天运行时, 为了维持微生物生长所需温度 ,站内来液 经①进入隔油池 ; 冬天时外界温度较低站内来液经 ② 进入隔油池 。污水在隔油池内除去浮油 、 部分乳化油 后进入水解酸化池 ,池内的兼性厌氧菌将水中长链、 复杂、难降解的有机物分子分解成短链 、简单的有机 物分子,从而提高了污水的可生化性 。中沉池出水进 入好氧池进一步去除水中的有机污染物 ,以达到排放 标准 。中沉池、二沉池中的沉淀污泥部分定期分别回 流至水解酸化池和好氧池 ,进一步去除污泥中的有机 物,使剩余污泥量降到最低。各个处理单元具体设计 27 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 参数见表 2。 表 2 处理单元主要工艺设计参数 2套并行运行 构筑物 名称 长宽高 单池 mmm 有效容积 m3 单池 数量 座 主要设计 参数 备注 隔油池12. 55. 05. 0281. 252HRT4. 5h 安装刮油刮泥机 进行收油排泥 水解池12. 55. 05. 0281. 254 HRT9. 0h t 45～ 55 ℃ 安装潜水搅拌机 提高处理效率 中沉池12. 54. 05. 02252HRT3. 6h 安装溢流堰 调控收油液位 好氧池12. 55. 05. 0281. 256 HRT13. 5 h t 40～ 50 ℃ DO控制在 2～ 4mg L 二沉池12. 54. 05. 02256HRT10. 8 h 安装溢流堰调控 整套装置的液位 收油池1. 01. 05. 051t 60～ 70 ℃ 安装蒸汽盘管 控制温度 污泥池2. 01. 02. 042 3 处理效果分析与讨论 3. 1 菌种的培养及驯化 工程采用石油大学环境中心室内自行筛选研制 的耐高温 45～ 55 ℃ 、 耐盐 、 耐高矿化度的高效优势 菌。装置进水前 ,首先在水解酸化池和好氧池进行微 生物的培养 、 驯化及挂膜工作。为了提高挂膜速度, 自某油田炼厂取底泥做种泥, 以生活污水为营养液, 并加适量的无机盐, 以维持微生物生长所需要的 N、 P 、 K、 Na 的浓度 。待水解酸化池填料、循环搅拌装置 及好氧池填料、鼓风机、 曝气系统安装完毕后 ,向池中 依次投加清水、营养液、 种泥及菌种 ,培养过程中监测 水体溶解氧浓度和 CODCr值 ,根据需要投加营养液并 调整好氧池曝气量 。半个月后 , 水解酸化池水体发 黑,填料上附有灰褐色絮体并伴有气泡产生 ; 好氧池 经20 d 的闷曝后 ,填料上附有黄褐色絮体, 池中培养 液的 CODCr明显下降, 说明填料上已有微生物生长与 繁殖 。这时开始小流量连续进污水 ,对微生物进行驯 化,同时调试运行装置以达到设计要求 。具体操作如 下 依据出口 CODCr的大小, 调节进水流量直至达到 装置的设计负荷 。 进水流量由 2004 -12- 09 的 13. 5 m 3 h 经过近 1 个 月的时间, 逐步调到设计水量 125 m 3 h ,出水 COD Cr始 终低于 120 mg L ,说明填料上的微生物已逐步适应了 进水水质环境, 生长繁殖良好, 对污水中的有机物污 染物有去除作用 ,微生物的驯化效果比较理想 。 3. 2 运行效果 装置满负荷运行后, 此间装置经历了春 、夏、秋、 冬不同季节的考验, 取一年的数据 2005- 012005- 12 来考察装置对污水中的 CODCr、石油类以及 SS 的 处理效果。 3. 2. 1 CODCr处理效果 CODCr处理效果见图 2。 图 2 CODCr去除效果 从图 2 中可以看出 ,进水有机负荷波动较大, 时 高时低, 很不稳定 。进水 CODCr在 127. 5 ～ 804 mg L 间,平均进水负荷为 255. 7 mg L ,出水CODCr在36. 2～ 258. 5 mg L 间, 平均为 104. 6 mg L, CODCr平均去除率 为57. 1。 由图 2 可知 ,处理后水质绝大部分达到了排放要 求,个别也超出了排放标准 , 出水达标率为 96. 1。 不合格情况发生在春季与夏季。但装置具有很强的 自我恢复能力, 冲击后恢复响应时间短 , 一般大约在 冲击后的 2～ 3 d内 ,又恢复到正常的处理效果 ,出水 水质又达到了以往的水平 。在秋冬季运行期间,装置 表现出了一定的稳定性, 出水 CODCr稳定在 100 mg L 左右 。 3. 2. 2 石油类处理效果 石油类处理效果见图 3。 图 3 油含量去除效果 从图 3 中可以看出 ,进水油含量波动较大, 时高 时低,范围为 15. 1～ 86. 5 mg L, 平均为 46. 8 mg L, 出 水油含量在2. 0～ 22. 2mg L ,平均为 8. 1 mg L ,平均去 除率为82. 0。根据国家污水排放二级排放标准的 要求, 出水油含量 10 mg L , 出水油含量达标率为 95. 6。 3. 2. 3 悬浮物处理效果 对悬浮物处理效果见图 4。 28 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 图 4 悬浮物去除效果 由图 4可知, 装置对 SS 的去除效果良好,进水SS 波动范围为 32. 2～ 346. 5 mg L ,平均为 87. 0 mg L; 出 水SS 介于 9. 0～ 159 mg L 之间,平均为 34. 6 mg L ,平 均去除率为58. 9。运行一年来只有 1 d 出水超标, 值为 159 mg L ,其他时间出水均达到了国家污水二级 排放标准 。 3. 3 各处理单元处理效果分析 在一年的处理数据中, 选取 6 个月 04-09 月具 有代表性的数据进行分析 ,以考察装置各处理单元去 除效果 ,结果如图 5, 图中每一点是一个月所有数据 的平均结果。 图 5 装置各单元处理效果 由图 5 可见 ,进水有机负荷随时间波动大 ,CODCr 值在 180～ 350 mg L 之间 ; 但经隔油单元后, 水质基本 稳定在 120～ 200 mg L 之间 ,可见隔油单元除了具有 除油 、 脱除部分 CODCr的作用外, 还具有稳定水质, 缓 解冲击的作用, 同时对后续单元的正常运行具有一定 的保护作用。水解单元对隔油单元出水水质进一步 稳定和处理,将 CODCr稳定在 100～ 150 mg L 之间, 好 氧单元出水在 100 mg L 左右,保证了出水稳定达标 。 隔油单元对水中 CODCr的去除效果最好 ,去除率 最高, 在 27～ 38之间 ,平均为 32. 5,占 CODCr总 去除率的 42. 4。水解单元 CODCr去除率在 15～ 29 之间, 平均去除率为 21. 5, 占 CODCr总去除率 的 28. 1, 好 氧单 元 在 19 ～ 32之 间 , 平 均 22. 6, 占 CODCr总去除率的 29. 5。可见隔油单元 对CODCr的去除贡献最大 ,水解单元和好氧单元贡献 相当 。 4 结论与建议 1 稠油联合站生化处理工程投产运行 12 个月, 调试与运行结果稳定 ,运行指标达到了项目规定的要 求,表明生物膜水解酸化-生物膜接触氧化工艺处理 稠油联合站含油污水在技术上是可行的 。 2 通过现场试验及工程运行结果可知 ,该工艺 具有耐冲击能力强 、 微生物的耐温性能好 、 出水水质 稳定 、 水解酸化段的处理效果好、 污泥量少、 运行成本 低等特点。是一项技术先进、可靠的含油污水达标处 理技术。 3 建议有效控制生化池进水水质 , 特别是控制 油含量 ,保证生化处理的平稳运行, 并注意按操作管 理规程和技术标准加强工程的系统管理 。 参考文献 [ 1] 王述银, 李泽伟, 张金荣等. 红山嘴油田稠油污水处理工艺技术 研究与应用. 特种油气藏, 2002, 9 4 77 -80. [ 2] 吕志萍, 钟辉. 油田稠油污水生物处理技术研究. 油气田环境保 护, 2003,13 2 20 -22. 作者通讯处 冯英明 102200 中国石油大学 北京 化工学院环境 中心 电话 010 89733637 E -mail fengyingming-76126. com 2006- 04-12 收稿 声 明 为适应我国信息化建设,扩大本刊及作者知识信息交流渠道, 本刊已加入“中国期刊全文数据库” , 其作者 著作权使用费与本刊稿酬一次性付给。如作者不同意将文章编入该数据库 ,请在来稿时声明 ,本刊将做适当处 理,如不声明视为同意。 29 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 Keywords hydrodynamic cavitation, dyestuff wastewater, multiple hole orifice plates, cavitional degradation and modified cavitional number HYDRATION ANDOXIDATION TREATMENTOFLANDFILL LEACHATE TREATEDBY BIOLOGICAL PROCESSESSong Yu Lou Ziyang ZhaoYoucai et al 24 Abstract CODCrof effluents from traditional biological treatment process is about 500～ 800 mg L, and both the refractory substances and inorganic compounds in leachate contributed to CODCr. Combined cement, NaAlO2with Ca ClO 2 were applied to advanced treatment of the leachate from agedrefuse bio -filter process, and it canmeet the second class leachate discharge standards CODCr300mg L . It is presumed that the removal of CODCrin leachate resulted from two ways one is the oxidation, while hydration is also an important way to remove the reduction inorganic compounds in leachate. Keywords landfill leachate, tail water, hydration, oxidation and aged refuse bio -filter reactor THE TREATMENT OF THICK OIL WASTEWATER BY HYDROLYSIS-AEROBIC PROCESS Feng Yingming Chen Jinfu Cao Zonglun et al 27 Abstract It is introduced the technique of biological membrane hydrolytic acidification -biological membrane contact oxidation to treat the thick oil wastewater from an oilfield oil density ρ 0. 86～ 0. 97g L. The treatment system established is stable and excellent with a capacity of sewage drainage about 3 000 m3 d. The sewage drainage can meet the class Ⅱ of National Wastewater Discharge Standard GB8978 -96. Keywords oily wastewater, hydrolytic acidification, contact oxidation, thick oil wastewater and biological membrane STUDY ON INFLUENCE FACTORS OF ACCLIMATED STRAINS BIODEGRADING MGO- WASTEWATERShen Yiyong Mi Yonghong Wei Chaohai 30 Abstract On the basis of investigating the ability of biodegrading some compounds, three acclimated strains were used to treat wastewater which produced in the process of manufacturing gas with oil MGO, and the condition s influences on acclimated bacteria biodegrading this wastewater were investigated, the influencing factors include temperature, pH, oxygen supply , concentration of pollutant and co -metabolic substance as phosphorous source, carbon source. The results indicate that these three bacteria could keep the CODCrremoval rate under scale of natural condition; by adding glucose and ethanol, the CODCrremoval rates could be improved by 16. 9～ 26. 5 and 17. 6～ 25. 6, respectively. Keywords MGO -wastewater, acclimated strains and influencing factors THE PROCESSSTUDYOFTREATINGOCTANOLPRODUCTION WASTEWATERBY COMBINED ACIDIFICATION AND DEMULSIFICATIONLi Xiangfu 33 Abstract The process of acidification and demulsification was used to treat octanol production wastewater. The results showed that the CODCrremoval rate reached to 50, and oil removal rate was above 80,which realized the aim of treating octanol production waste water. The treatedwater was discharged into a chemical wastewater treatment plant, and it had no any reverse effect on chemical wastewater. It has been proved that it is feasible to treat octanol production wastewater with this process. Keywords waste alkali liquor, acidification, demulsification and process study USING A O 2 PROCESS FOR TREATMENT OF COKE PLANT WASTEWATER Zhou Xin Li Yaxin Jia Dongjie 36 Abstract It is introduced the flowsheet of A O2process treating coke plant wastewater and of activated sludge accumulation in the start up of treatment system;meanwhile it is also discussed the factors influencing nitrification and denitrification and control parameters in practical operation. Keywords coke plantwastewater, A O2process and nitrification denitrification COMPARATIVEEXPERIMENTSONBIODEGRADATIONOFHIGHCONCENTRATION TOLUENE BY TWO DOMINANT BACTERIA IN BIOTRICKLING FILTERS He Ze Li Guiying An Taicheng et al 39 Abstract The biodegradation perance of high concentration toluene was comparatively investigated by two biotrickling filters BTFs which packed with ceramic pellets and two different dominant bacteria S1, S2. Though the two bacteria are all belong to Bacillus sp. , the experimental results including removal efficiency, non -use BTFs without airflow and liquid recycle indicated that they had obvious differences. S1 could always achieve 90 removal efficiency when the inlet toluene gas concentration was below 5. 81 mg L, and the maximum inlet toluene concentration could reach 10 . 00 mg L related with 59. 78 removal efficiency . While S2 only bore the maximum inlet toluene concentration 5. 72mg L with 65. 65 removal efficiency. The resultsof non -use BTFs experiments proved that after 10 days, S1 needed only 16 hours to revive 100 removal efficiency, while S2 merely regained 70～ 80 removal efficiency . Keywords biotrickling filter, dominant strains, toluene and degradation 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007