採油廢水資源化技術工藝研究

1概述

隨著油田開發時間的延長，現在全國各油田採油基本都採用注水方式，原油含水率不斷上升，油田采出水量也在迅猛增長，廢水過量的矛盾日益突出。廢水過量和廢水外排超標的問題已經嚴重威脅到油田的正常生產和生態環境。導致廢水過量的原因主要是油田採用的「隔油-浮選-過濾」工藝對去除廢水中的石油類、懸浮物等雜質效果較好，但對於廢水中溶解性油產生的COD去除效果卻不明顯。因此無法滿足處理後的水達到回用標準和國家含油廢水的排放標準。故此，通過研究尋找高效率的處理藥劑，提高現有工藝的處理效率；或尋找對採油廢水行之有效的處理工藝使採油廢水經處理後資源化勢在必行。

筆者採用隔油-破乳絮凝-砂濾、隔油-破乳絮凝- SBR及隔油-水解酸化- SBR工藝三種工藝對採油廢水進行對比性試驗研究，試圖找到採油廢水資源化的處理工藝。

2實驗部分

試驗用水為某油田採油廢水，其COD範圍通常在1100 ~ 1800mg / L之間，最高時達到3000mg / L左右。BOD在200 ~ 400mg / L之間，廢水油含量在500 ~ 800mg / L，水質波動範圍較大。由於採油廢水中有許多浮油，故此在處理前需進行隔油預處理，以減輕後續處理的負擔。採油廢水經隔油預處理後其COD在800mg / L ~ 1500mg / L之間，最高時可達到1800mg / L左右，油含量降低到100 ~400mg / L。

2.1隔油—破乳絮凝—砂濾處理工藝

2. 1. 1試驗條件 化學破乳絮凝採用的是自製的破乳絮凝劑，一種無機-有機高分子聚合物。在確定破乳絮凝劑處理採油廢水的最佳實驗條件（包括加藥量、攪拌強度、攪拌時間、沉澱時間等）時採用的是燒杯實驗。實驗水樣為200mL，溫度為40C左右（與原水溫度保持一致）。

2. 1. 2結果及分析 首先確定破乳絮凝劑處理採油廢水的最佳條件，實驗結果見圖1 ~圖4。

由圖1 ~圖4的實驗結果得知：自製破乳絮凝劑處理採油廢水的最佳條件組合為：處理200mL廢水加入破乳絮凝劑量為6mL（濃度為5%）；攪拌強度為150r / min；攪拌時間為60S；沉降時間為30min。

後續的砂濾處理濾料為普通石英砂，粒徑約為0. 5 ~ 1. 2mm，濾柱直徑為60mm，濾層厚為300mm，過濾速度為50mL / min。在最佳試驗條件下，對採油廢水進行處理，結果見表1。

由表1可知：經過破乳絮凝-砂濾處理後，採油廢水中COD的去除率可達到88%左右，油的去除率達到96%以上。當進水COD濃度在1350mg /L以下時，出水COD值達到了國家排放標準；但進水中的COD濃度超過1350mg / L時，出水的COD值沒有達標，仍需要繼續處理。

隔油-化學破乳絮凝-砂濾處理後水沒有達標的主要原因是砂濾對截留廢水中的懸浮物效果很好，但對於廢水中溶解狀態的COD去除效果有限。由實驗結果得知：自製的破乳絮凝劑對廢水中的COD去除率達到85%以上，高於油田現在使用的藥劑去除率（50% ~ 70%），可以作為油田現在所使用藥劑的替代品，以提高現有工藝的處理效率。

2. 2隔油-水解酸化- SBR工藝

水解酸化是把厭氧反應控制在酸化階段，其作用在於使複雜的不溶性高分子有機物經過水解和產酸，轉化為溶解性的簡單低分子有機物，為後續處理準備易於氧化分解的有機底物（即廢水的高BOD/ COD比值，改善廢水的可生化性），同時在水解酸化過程中還存在還原脫鹵過程。因而它常作為生物預處理工序。採油廢水主要由烷烴、芳香烴、烯烴、醇、醛、酮、酯、鹵代烴及含氮化合物組成，廢水中難降解的大分子有機物很多，水解酸化可提高廢水的可生化性，從而提高有機物在後續SBR反應器中的處理效率。

2.2. 1實驗裝置及條件

厭氧工藝採用的是上流式厭氧濾池，由有機玻璃製成，濾池尺寸為100mm X 100mm，有效容積為6L，內掛混合填料。濾池上部出水自流入SBR池中，SBR反應器由有機玻璃構成，總體積為11L，有效體積是6L。反應溫度控制在40C左右（與原廢水溫度保持一致），SBR反應池DO值控制在6mg / L左右，填料的堆積體積為5L。

2.2. 2水解酸化池的啟動

上流式厭氧生物濾池的接種污泥取自某市污水廠的曝氣池迴流污泥，接種污泥濃度約為8g / L，接種量2L，進水用經過隔油預處理的採油廢水和淘米水配置，開始兩者比例為1= 2，COD控制在400左右，並保證配水BOD5= N= P = 100= 5= 1，以滿足微生物的生長，使反應器儘快啟動。隨後逐漸增加採油廢水在進水中的比例，即採油廢水：淘米水依次變為1= 1、3= 2和2= 1，每種比例穩定3d，直至進水全部替換為採油廢水。因採油廢水N、P含量明顯不足，需補充尿素、KH2PO4以保證C、N、P的比例。馴化期間每241換一次水，運行大約一個月左右污泥呈現黑色，外表滑膩，結構密實，COD去除率在20%左右，掛膜成功。

2.2. 3實驗結果與分析

微生物對有機物的降解取決於微生物與有機物的接觸時間。由於採油廢水含有大量的難降解有機物，故此水解酸化時間是影響最終產物的關鍵，它將影響後續SBR反應池的生物降解效率，故首先確定水解酸化時間。水解酸化時間對SBR系統的COD去除率影響見圖5。

由圖5可知，隨著水解酸化HRT的增加，SBR的COD去除率也逐步增加，但101後增加緩慢，甚至有下降的趨勢。原因是此時反應已經進入酸解衰退階段，再延長HRT將造成系統總去除率的下降。故此確定水解酸化HRT為101，此時，水解酸化對COD的去除率接近20%，COD/ BOD值由進水的0. 2左右，上升到0. 4以上，接SBR處理後結果見表2。

由表2中的實驗結果得知：水解酸化段出水中BOD不但沒有降低，反而有所升高。這顯然與傳統活性污泥法及厭氧發酵過程中BOD去除率要高於COD去除率的規律相反。可見水解酸化對易降解有機物發生截留、降解的同時，還對難降解或大分子有機物的化學結構加以改變，使之成為易降解或小分子物質，從而提高了COD/ BOD比值，增強了廢水的可生化性。廢水經過SBR工藝處理後，BOD去除率達到了90%以上，COD去除率達到了85%左右，出水的BOD達到了排放標準而COD沒有達標。之所以產生這樣的結果究其原因可解釋為：儘管水解酸化對廢水中難降解的大分子有機物分解為小分子易降解有機物十分有效，顯著提高了廢水的可生化性，降低了後續處理的進水負荷，但水解酸化對廢水中COD的去除率有限，最多也只能達到20% ~ 30%，經過SBR處理後，儘管廢水中COD及BOD都有較高的去除率，但廢水中仍有難生物降解的有機物，故此出現了BOD去除效果很好，達到了排放標準，而COD沒有達到排放標準的結果。

2.3隔油-破乳絮凝—SBR工藝

採油廢水經過隔油和破乳絮凝處理後，經測定得知：廢水的COD/ BOD值由原來的0. 2左右上升到0. 4左右，可生化性得到明顯提高，為後續的SBR（序批式活性污泥反應器）處理奠定了基礎。

2.3. 1實驗裝置及條件

SBR反應器由有機玻璃製成，總體積為11L，有效體積是6L。曝氣設備採用的是空氣壓縮機，溶解氧測定採用DO儀，DO值控制在6mg / L左右，水溫控制在40C左右（與原水保持一致）。

2.3. 2曝氣池的啟動

曝氣池進水採用的是化學破乳絮凝處理後的採油廢水，接種污泥取自某污水處理廠曝氣池的迴流污泥，接種污泥SS：6g / L，VSS：4. 2g / L，VSS / SS = 0. 7，接種量為3L。從污泥的顏色上看，最初引進的活性污泥為土黃色，隨著時間的推移污泥逐漸變暗，由最初的細碎分散的污泥逐漸增大，曝氣池運行一周後即見咖啡色污泥，污泥膩滑，感官良好，鏡檢可見大量原生動物，到兩周後，污泥已經完全變成了咖啡色的粗大的膠團。生物鏡檢發現有活躍的後生動物輪蟲存在，COD去除率達70%左右，污泥已經培養成熟。

2.3. 3實驗結果與分析

為確定SBR最佳運行方式，採用三種不同的模式進行實驗，比較SBR對COD和BOD的去除效果。三種運行方式的參數如下：

A方式：進水0. 5h（ 不攪拌），曝氣反應時間8h，沉澱時間1h，排水排泥0. 5h，閑置時間1h；

B方式：進水0. 5h（進水l5min後開始攪拌），曝氣反應時間8h，沉澱時間1h，排水排泥0. 5，閑置時間1h；

C方式：進水0. 5h（從進水時開始攪拌），曝氣反應時間8h，沉澱時間1h，排水排泥0. 5，閑置時間1h。

每種曝氣方式皆運行1周，以保證循環次數達到10次以上，各取5組數據求其平均值，試驗測定結果見表3。

由表3得知：A運行方式在進水段沒有攪拌，使反應初期泥水混合不均勻，影響了反應初期對BOD的吸附能力，進而影響了對COD、BOD的去除效率；以B、C方式運行時COD、BOD去除率相仿，效果比A運行方式好。主要原因即攪拌使反應器中的泥水混合充分，增強了反應初期對BOD的吸附功能，故此對COD、BOD去除率較高。但從節省動力的方面考慮，採用以B方式運行。

在最佳實驗條件和運行方式下，化學破乳絮凝- SBR工藝處理廢水的實驗結果見表4。

由表4得知，處理後的最終出水中COD達到了60mg / L左右，BOD達到了30mg / L以下。另據測定得知：出水中油濃度達到10mg / L以下，SS濃度小於30mg / L，幾項主要指標均達到了國家含油廢水的二級排放標準及回注水標準。

隔油-化學破乳絮凝- SBR之所以取得好的去除效果，化學破乳絮凝劑起到了很重要的作用，自製的化學破乳絮凝劑是一種無機和有機高分子物質，它兼具破乳和絮凝的雙重功效，故此它對廢水的懸浮、乳化和溶解狀態的COD去除率達到了85%以上。且使廢水中的COD/ BOD從原始的0. 2左右升高到0. 4以上，大大提高了廢水的可生化性，為後續SBR對廢水中COD和BOD的去除創造了十分有利的條件。出水中COD、BOD、SS、油濃度幾項指標都達到了國家對含油廢水的排放標準，也達到了油田回灌水標準，基本實現了廢水處理後的資源化。

3結論

（1）採用隔油-化學破乳絮凝-砂濾工藝處理採油廢水，破乳絮凝劑投加量15mg / L，過濾速度為50mL / min時，COD和油去除率分別達到85%和95%以上，油達到了排放標準，而COD沒有達到排放標準；

（2）自製化學破乳絮凝劑的投加使廢水中的COD去除率達到85%以上，高於油田通常使用藥劑的去除效果，可以作為現在所使用藥劑的替代品；

（3）採用隔油-水解酸化- SBR工藝處理採油廢水，當水解酸化時間為10h時，整個系統對COD、BOD去除率分別達到85%左右和90%以上，BOD達到了排放水標準，但COD沒有達到排放標準，仍需後續處理；

（4）採油廢水經過隔油-化學破乳絮凝- SBR工藝處理後，COD、BOD去除率分別達到了95%和90%以上，出水中CODcr、BOD5、SS和油均達到了含油廢水的國家二級排放標準和油田回注水標準，基本實現了廢水處理後的資源化；

（5）某油田的採油廢水可以採用如下工藝流程實現廢水的資源化。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！