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油田含油污水达标外排生物处理影响因素研究 姜海洋 1,2 陈进富 2 1.北京桑德环保集团有限公司, 北京 101102; 2.中国石油大学 北京 环境中心, 北京 102200 摘要 建立一体化生物处理反应器, 采用自然富集挂膜方式培养微生物处理油田含油污水。 考察主要影响因素温度、 HRT、矿化度、有机负荷、生物填料性能等对反应器处理效能的影响。 结果表明, 通过此种方式挂膜、驯化成功的微生 物可以适应油田含油污水高温高矿化度的水质特点。 纤维球填料体系在水温 45～ 65 ℃、HRT 为 10 h、矿化度为15 000 mg L、COD 有机负荷在 0. 38～ 0. 49 kg m3d、油含量在 22. 1～ 78. 3 mg L时处理效果较为理想, 出水 COD 及油含量均 值分别达到 67. 9、3. 6mg L, 满足国家污水综合排放标准 GB8978 -1996 一级排放标准。 关键词 含油污水 生物膜 水解酸化 曝气生物滤池 0 引言 含油污水是重要的工业污染源之一 ,通常含有大 量的油类 、 悬浮物、 重金属等物质, 对环境和人类健康 有很大危害。随着国内石油工业采油手段的多样化 发展 ,油田采出液的含水率逐年上升 [ 1] , 势必造成油 田部分区块的采出水量远远超过地层需要的回注水 量,因此, 达标外排是解决大量的剩余含油污水的有 效途径之一。而目前国内油田上对含油废水的处理 一般采用物化法 ,该类工艺可有效去除石油类和悬浮 物,达到了回注标准 ,但不能满足污水的外排标准 ,尤 其是 COD 指标很难达到要求 [ 2] 。另外 , 在油田开发 过程中加入的油田化学处理剂 ,如完井液、 压裂液 、 酸 化液 、 解堵剂、 缓凝剂 、 降粘剂 、 破乳剂等 ,其主要成分 为高分子聚合物、表面活性剂 、酸液等 。这些油田化 学处理剂残留在采油废水中, 增加了采油废水化学成 分的复杂性,给达标排放带来了一定的难度。若要使 油田上多余的污水达标排放, 必须研究含油污水的外 排处理工艺。 生物法具有有机物去除效率高、 运行稳定、投资少 等特点,备受油田含油污水外排处理技术研究学者的青 睐 [ 3] 。试验工艺为生物膜水解酸化池 -曝气生物滤 池- 生物过滤池,采用自然富集挂膜,着眼于开发一体 化工艺设备,解决了油田单井、 散井含油污水的达标外 排问题; 考察了微生物菌种对水质及工艺条件的适应 性; 确定设备处理出水水质达到国家污水综合排放标 准 GB8978 -1996 一级排放标准的最佳运行条件。 1 材料与方法 1. 1 试验装置及流程 试验装置及流程见图 1。反应器采用双套管形 式,减小了占地面积, 实现了试验设备一体化。柱体 为有机玻璃材质 ,外柱高 100 cm 、 直径 200 mm, 内柱 高90 cm、 直径 80 mm, 反应柱的每个区段均设有取样 口。在水解酸化段和曝气生物滤池段底部设有穿孔 曝气管和反冲洗布水管 。污水由底部进入套管外部 环形区域, 然后从上部溢流入中间反应柱后从反应柱 底部流出。水流依次流过水解酸化池 、 中沉池、曝气 生物滤池和生物过滤池 4个区段 ,反应器内投加纤维 球悬浮填料 。反冲洗采用气水联合反冲,反冲液由 顶部溢流口排放 。 1配水箱; 2柱塞计量泵; 3曝气泵; 4水解酸化池; 5缓冲池; 6曝气生物滤池; 7穿孔曝气管; 8穿孔布气板; 9穿孔挡板; 10生物滤池; 11取样口; 12进水流量调节阀; 13曝气调节阀; 14排泥口; 15穿孔布水管; 16穿孔填料撑托板; 17排气管; 18法兰; 19加热器; 20气体流量计。 图 1 试验装置及流程 1. 2 试验水质及方法 试验用水为自来水与绥中 36- 1 油田的原油经胶 体磨混合的模拟水。表 1为试验用水水质 。 71 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 表 1 试验用水水质mg L pH 除外 CODBOD5SS油类pH 100～ 50050～ 35050～ 20010～ 1007. 0～ 8 . 5 1. 3 测试项目及分析方法 COD 重铬酸钾法; 石油类 采用北京华夏科创仪 器技术有限公司生产的型号为 OIL-460 型红外分光 测油仪测定 ; SS 采用 TD-2 型浊度仪测定; BOD5 采用 北京中西自动化有限公司生产的W1型快速测定仪。 2 结果与分析 2. 1 启动与挂膜 试验启动阶段采用高浓度的生活污水挂膜,之后 采用含油污水驯化 ,以得到更稳定的生物量 、 更适合 含油污水的生物种群 。培养 2周后, 水解酸化池中污 水变澄清 ,填料上已明显挂有黑褐色絮状薄膜 。曝气 生物滤池先闷曝培养 3 d,然后在气水比 3∶ 1～ 4∶ 1 的 条件下直接曝气, 控制 DO 在 2～ 4 mg L之间培养好 氧微生物及消化菌。半个月后 ,池中填料明显挂有黄 褐色絮状薄膜。生物过滤池处于设备中央而且较长, 因此 ,生物滤池里的微生物种群在填料的不同高度处 分布不同。 反应器挂膜成功后, 开始小流量泵入模拟配制的 含油污水进行驯化。驯化初期出水浑浊发黄, 3 d 后 出水澄清, 生物膜明显增厚、 增多,继续增大进水流量 直至设计流量。3周后出水水质稳定 ,镜检发现生物 膜中长有大量的钟虫、草履虫、线虫及线状短杆和长 杆细菌 。出水 COD 和油的去除率分别达到 75和 60以上且较稳定时,认为驯化调试成功。 2. 2 温度对反应器处理效果的影响 2. 2. 1 温度对石油类处理效果的影响 温度的升高对石油类处理效果的影响见表 2。 表 2 温度对石油类去除效果的影响 低温时处理效果高温时处理效果 进水油 mgL - 1 出水油 mgL- 1 去除率 进水油 mgL- 1出水油 mgL- 1 去除率 51. 71. 197. 947. 95. 389. 0 57. 73. 094. 755. 84. 492. 0 68. 25. 492. 072. 83. 095. 9 52. 22. 794. 979. 93. 296. 0 57. 02. 096. 496. 82. 997. 0 平均 57. 12. 895. 2 平均 70. 63. 894. 0 注 低温时运行条件 水解酸化池温度 18～ 25 ℃; 曝气生物滤池温度 20～ 28 ℃; 停留时间16 h。 高温时运行条件 水解酸化池温度 25～ 38 ℃; 曝气生物滤池温度 30～ 65 ℃; 停留时间16 h。 从表 2 可看出 温度升高对系统石油类的去除率 并未产生较明显的影响 。当水解酸化池温升 7 ～ 13 ℃,曝气生物滤池温升 10 ～ 37 ℃, 进水油含量增 长近 2 倍时, 反应器对油的去除率增加了 2～ 2. 5,油的去除率 90,出水油含量均值在5 mg L 以下 。说明高温条件下生存下来的优势菌种已具备 了耐高温的特性 。同时温度升高, 提高了水中有机物 向微生物细胞膜的扩散速率, 提高了微生物的酶催化 反应速率 , 因此, 有利于污水中有机物及石油类的 去除 。 2. 2. 2 温度对 COD 处理效果的影响 试验结果见表 3。随温度的升高, 系统对 COD的 去除率经历了由高到低后又趋于稳定的变化过程 ,出 水COD100 mg L 。不同浓度进水的 COD 去除率随 温度的升高均有渐增的现象。中温菌种的适宜温度 在25～ 35 ℃; 高温菌的适宜温度为 45～ 65 ℃。 表 3 温度变化对 COD去除率影响 温度 ℃ COD 浓度 mgL - 1 进水出水 去除 率 COD 浓度 mgL- 1 进水出水 去除 率 COD 浓度 mgL - 1 进水出水 去除 率 20213. 416. 292. 4330. 221. 893. 4610. 451. 991. 5 25222. 216. 092. 8368. 420. 394. 5600. 846. 392. 3 30195. 412. 393. 7344. 610. 097. 1556. 338. 493. 1 35215. 323. 089. 3339. 213. 296. 1543. 744. 091. 9 40204. 432. 384. 2321. 728. 391. 2550. 175. 986. 2 45232. 128. 587. 7371. 220. 094. 6553. 364. 288. 4 50180. 325. 186. 1376. 423. 393. 8621. 073. 988. 1 55198. 830. 884. 5360. 332. 491. 0573. 184. 285. 3 60202. 929. 685. 4354. 727. 392. 3566. 968. 687. 9 65220. 537. 083. 2334. 925. 192. 5609. 285. 386. 0 72 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 2. 3 HRT 对反应器处理效果影响研究 反应器 HRT 分别为 6、10、12、14、 16 h 时处理效 果见 图 2。 进 水 COD 及 油 含 量 分 别 为 200 ～ 500 mg L 、 20 ～ 80 mg L , 出水 COD 在 10 ～ 70 mg L波 动,油含量 Tieluqiao, and the most serious factors contributed to pollution are pointed out. According to which this paper can provide references for water pollution control and water environment protection. Keywords grey cluster relation analysis water environmental quality assessment Weihe River in Xianyang CHARACTERISTICS OF SLUDGE AND DISCUSSION ON TREATMENT S Liu Hong Cui Suping Tian Wei et al 63 Abstract Municipal sludge and several electroplating sludges were selected,whose components, composition, thermal characteristic and the distribution of different heavy metals Zn, Cr, Cd, Pb, Hg, Co, Ni and Aswere studied. The results of experiment show that the components of municipal sludge are closed to clay s, so the clay may be replacedwith municipal sewage sludge. They have highmass loss at lower temperature and the tend of weight loss is moderate at higher temperature; Zn,Ni and Cr are easy to remain in the bottom ash; Cu, As and Hg are difficult to enrichment, they are easy to volatilize. Treatment suggestion is given according to the characteristic of sludge at last. Keywords municipal sludge electroplating sludge thermal analysis heavy metal THE ENGINEERING USE OF COPPER PICKLING WASTEWATER TREATMENT AND COPPER RECOVERYZhao Jiqiang Gu Xiaoming Lin Xihua 67 Abstract A metal surface treatment limited company is taken as an example, it introduced that the treatment of production wastewater and water reuse zero emission technology for the copper acid surface treatment industry . It is proved by many years of operation and practice that the technology is advanced and feasible can achieve wastewater zero emission; and the grade of the recycling copper isvery high. It has great social, economic and environmental benefits. So it is a very practicalwastewater treatment and water reuse technology. Keywords copper pickling zero emissions copper recovery RESEARCH ON TREATMENT OF CORN STARCH WASTE WATER BY AEROBIC BIOLOGICAL PROCESSLi Zhanchen YuKai Li Xinyan 69 Abstract It is introduced that the present situation of study on treatment of starch waste water in our country and abroad, and the experimental research is done on the waste water of one firm in Xiongxian County of Baoding . After increaseing flocculant for recycling protein, this waste water enters into biochemical treatment, which then undergoes activated carbon adsorption. The total removal rate of COD is more than 95 and the water quality meets the local discharge standard. Keywords starchwaste water biotreatment of waste water activated carbon adsorption STUDY ON FACTORS AFFECTING BIOLOGICAL TREATMENT OF OILY SEWAGE FROM OIL FIELDSJiang Haiyang Chen Jinfu 71 Abstract Integrative reactor filledwith bio -membrane cultured and enriched spontaneously was employed to dispose oily wastewater from oil field.The main influencing factors are investigated in experiments, such as temperature, HRT, mineralization, COD volumetric load and packing material. Experiment results show that the microorganisms cultured and enriched using this can endure high temperature and high mineralization. The ideal effluent can be achieved under the temperature 45～ 65℃, HRT 10 h, COD volumetric load 0. 38～ 0. 49 kg m3d, oil concentration 22. 1～ 78. 3 mg L and mineralization 15 000 mg L, respectively.Study shows the average concentration of COD and oil in disposed wastewater is reduced to 67. 9 mg L and 3. 6 mg L respectively , which could meet the first-order of Integrated Wastewater Discharge Standard GB8978-1996. Keywords oily -wastewater bio -membrane hydrolysis-acidification biological aerated filter BAF AN EXAMPLE OF TREATING HIGH -CONCENTRATION METHANOL WASTEWATER WITH HYDROLYTIC ACIDIFICATION -TWO PHASE ANAEROBIC PROCESS Ma Wencheng Han Hongjun QuJiang et al 75 Abstract Hydrolytic acidification-two phase anaerobic processwas taken to treat the high -concentration methanolwastewater. Tests showed that this process presented well perance in the treatment of high-strength methanol wastewater.When the inflow COD of this process was between 7 000～ 11 000 mg L, its effluent COD was lower than 600 mg L. In addition, this process presented advantages such as quick start -up and well ability of resisting shock loading. Keywords high-concentration methanol wastewater hydrolytic acidification two-phase anaerobic process COMPARISON STUDY ON NITROGEN REMOVAL EFFECT OF TWO BIOFILM REACTORS WITH DIFFERENT PADDINGSShi Lejun Cao Wenping Zhang Yongming 78 Abstract Two biofilm reactors No. 1 and No . 2with different paddingswere used to investigate the capacity of removing organic pollutant and nitrogen of the reactors and analyse the effect factors. The results show that COD and ammonium average removal rate of No . 2 reactor is 29. 88 and 19. 68 higher than No. 1 reactor on the same conditions, whose cause is that ceramisites have more surface area than ceramic honeycomb, while nitrogen removal rate of No. 2 reactor is 7. 11 lower than No. 1 reactor. Moreover, the concentration of nitrite and nitric and biological phase are further researched of two bioreactors and found out greater difference Keywords ceramic honeycomb ceramisites removal nitrogen nitrite and nitric biological phase hydraulic property PRACTICESANDCONSIDERATIONSOFCHENGDUIMPLEMENTINGTHEWATER 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 3, June ,2008