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油田采出水處理中試試驗

文檔作者：張吉庫，霍新霖文檔來源：沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月15日
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基金項目:遼寧省自然科學基金項目(項目編號:２０１６０１０６３１)；住
建部科技項目(項目編號:２０１６ － Ｋ４ －０６７)
油田采出水處理中試試驗
張吉庫，霍新霖
(沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院，遼寧沈陽１１０１６８)
摘要:中試試驗采用預(yù)吸附→厭氧水解酸化→三級生物接觸氧化→吸附→分離組合工藝，以此工藝建
立實驗裝置，利用活性焦為吸附劑，處理經(jīng)過聯(lián)合站后的油田采出水。試驗結(jié)果表明，當進水ＣＯＤ
為３５８. ７ ~５８９. ２ｍｇ / Ｌ、回流比為０. １ ~０. ２、好氧池曝氣量的氣水比為５. １∶１，吸附池投加新活性焦的
比例為１. ５ｋｇ / ｔ 時，組合工藝對經(jīng)聯(lián)合站處理后的采出水ＣＯＤ 的去除率達到９１％ ，出水ＣＯＤ 的均值
為４１. ３４ｍｇ / Ｌ，出水水質(zhì)能夠達到一級Ａ 的排放標準。
關(guān)鍵詞:油田采出水；厭氧氧化；好氧氧化；活性焦；吸附
中圖分類號:ＴＫ０１ 文獻標識碼:Ａ 文章編號:１００４ －７９４８(２０１７)１０ －００１３ －０３
ｄｏｉ:１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００４ －７９４８. ２０１７. １０. ００４
引言
油田采出水是油田開采過程中隨原油一同采
出的地層水。由于開采的地層和使用的采油工藝
不同，造成各階段采出水的差異較大且成分十分復(fù)
雜，不能直接排放或回注[１] 。如今，我國大部分油
田開采已進入開發(fā)的中、后期，采出油中的含水量
約為７０％~８０％ ，有的地區(qū)采出油中含水甚至已高
達９０％ ，每天開采出來的含油污水量巨大，經(jīng)處理
后只能將一部分水回注到地層中，剩余污水不經(jīng)處
理后直接外排，會對周圍土壤和水源造成嚴重的污
染[２] 。研發(fā)經(jīng)濟高效的采油廢水處理技術(shù)是實現(xiàn)
油田可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
活性焦是以劣質(zhì)煤炭經(jīng)過吹托后的產(chǎn)物，是一
種具有吸附和催化能力的粉末狀物質(zhì)，其發(fā)達的中
孔結(jié)構(gòu)決定了其對長鏈有機物、大分子有機物和無
機物都有較強的吸附能力[３] 。與活性炭比較，活
性焦的吸附能力稍弱，但活性焦綜合性價比的優(yōu)勢
明顯，其產(chǎn)生的干污泥熱值高，易于焚燒處理并且
有一定的利用價值。
１ 試驗部分
１. １ 試驗材料和運行參數(shù)
中試裝置建造在遼河油田某聯(lián)合站內(nèi)，設(shè)計處
理能力為７２ｍ３ / ｄ。中試研究的目的是:結(jié)合現(xiàn)場
的原水水質(zhì)狀況，調(diào)整運行參數(shù)，使出水水質(zhì)能夠
穩(wěn)定達標，在此前提下盡可能的優(yōu)化運行參數(shù)，使
能耗和活性焦的投加量降到最低，為之后處理廠建
設(shè)工藝流程的正式施工提供設(shè)計參數(shù)和運行依
據(jù)[４]。
采油出水:遼河某油田采出水經(jīng)過斜板除油池
和浮選機處理后的水， 原水ＣＯＤ 為:３５８. ７ ~
５８９. ２ｍｇ / Ｌ，溫度在４０ ~５０℃ ，ｐＨ 為弱堿性。
生物載體:好氧池內(nèi)填裝的聚氨酯泡沫填料，
規(guī)格為正方體３ｃｍ ×３ｃｍ ×３ｃｍ[５] 。
活性焦:一劣質(zhì)煤為主原料經(jīng)過吹托后的粉末狀
產(chǎn)物，粒徑小于０.３ｍｍ，裝填密度為５００ ~６００ｇ/ Ｌ，孔
容０. ４８ ~ ０. ５２ｍＬ / ｇ，比表面積５００ ~ ６００ｍ２ / ｇ，吸
附量為５０ ~１００ｍｇ / ｇ。
中試各工藝單元的裝置詳細參數(shù)如表１ 所示。
１. ２ 試驗流程
整體工藝流程如圖１ 所示，聯(lián)合站浮選機后的
出水經(jīng)過調(diào)節(jié)池后進入前吸附池，通過攪拌器使進
水和回流的活性焦充分混合，目的是使進入之后流
程的污水ＣＯＤ 較為穩(wěn)定，不會影響后續(xù)的處理，
出水經(jīng)過沉淀池進行固液分離，分離后的活性焦經(jīng)
脫水后焚燒處理。污水經(jīng)過厭氧池和三級好氧池
的處理，通過重力流進入吸附池，投加新活性焦量
為１. ５ｋｇ / ｔ，經(jīng)過沉淀池長時間沉淀，上清液達標外
排，沉淀后的不飽和活性焦回流到前吸附池。
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２０１７ 年第１０ 期
(總第４２１ 期) 節(jié) 能
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ
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萬方數(shù)據(jù)
表１ 各工藝單元參數(shù)
工藝單元設(shè)計尺寸/ ｍ 停留時間/ ｈ 運行參數(shù)功能
前吸附池４. ５ ×３ ×２. ６ ４. ６ 活性焦回流量為１０％~２０％ 的進水量穩(wěn)定進水ＣＯＤ 值和進水水量
沉降池３ ×２. ６ ×１. ８ ２. ８１ 水和活性焦分離
厭氧池２. ７７ ×２. ７７ ×５. ５ １６. ３５ 污泥濃度３０００ｍｇ / Ｌ 提高污水的可生化性
好氧池２. ７７ ×２. ７７ ×５. ５ ２３. ０５ 氣水比５. １∶１ 降解溶于水中和可生化的ＣＯＤ
后吸附池４. ５ ×３ ×２. ６ ４. ４６ 投加新活性焦量１. ５ｋｇ / ｔ 去除不可生化的ＣＯＤ
沉淀池３ ×２. ６ ×１. ８ ３. ５６ 水和活性焦分離及活性焦的回流
圖１ 工藝流程
１. ３ 試驗的啟動
預(yù)吸附啟動階段，在前吸附池中投加新活性
焦，使前吸附池內(nèi)的活性焦的濃度能夠達到該階段
的處理效果即可。在整體工藝穩(wěn)定運行時，前吸附
池不需要投加新活性焦，加入后吸附池回流的活性
焦即可達到穩(wěn)定出水ＣＯＤ 的效果。后吸附池回
流焦量按進水量的１０％~２０％ 流入前吸附池，以保
持前吸附池中活性焦的濃度[６] 。
生物池裝置啟動階段，向池中加入活性污泥并
注滿清水，污泥濃度為３０００ｍｇ / Ｌ，按１００∶５∶１ 投加
碳源和氮源使水體的ＣＯＤ 值和小試中此階段進
水的ＣＯＤ 值相近[７] 。
２ 結(jié)果與討論
２. １ 預(yù)吸附對污水的處理效果
采油出水水質(zhì)和水量變化比較大，由于ＣＯＤ
的波動較大，若直接進入生化池處理會對池內(nèi)的活
性污泥有很大的影響，進水較高或較低的ＣＯＤ 會
使生化氧化達不到處理量或污泥失活，而前吸附池
可以有效解決這個問題。
由圖２ 可知前吸附池的進水波動范圍較大， ＣＯＤ 在３５８. ７ ~５８９. ２ｍｇ / Ｌ，均值為４５９. １６ｍｇ / Ｌ；
前吸附出水較為穩(wěn)定，ＣＯＤ 均值為１３７. ０６ｍｇ / Ｌ，
去除率為６５％~７０％ ，有效減小了處理流程中污水
ＣＯＤ 的波動，使得生物處理環(huán)節(jié)能夠更有效的處
理污水，同時也減少了工藝處理中出現(xiàn)的運行問
題。
圖２ 預(yù)吸附單元每日進水與出水ＣＯＤ 對比
２. ２ 厭氧池對污水的處理效果
隨著試驗裝置的運行，厭氧池出水ＣＯＤ 愈發(fā)
穩(wěn)定，會隨著每日的進水小有波動，但都在生物可
接受范圍內(nèi)，厭氧池平均出水ＣＯＤ１０１ｍｇ / Ｌ 左右，
處理效果較為穩(wěn)定，去除率在２３％ ~ ３３％ ，具體如
圖３ 所示。
圖３ 厭氧池每日進水與出水ＣＯＤ 對比
２. ３ 三級好氧對可生化ＣＯＤ 的去除效果
好氧池以串聯(lián)的方式連接，由于厭氧出水較為
穩(wěn)定，好氧池每級出水也非常穩(wěn)定，處理效果如圖
４ 所示，一級出水ＣＯＤ ８５ｍｇ / Ｌ 左右，二級出水平
均ＣＯＤ ７８ｍｇ / Ｌ，三級出水ＣＯＤ ７２ ｍｇ / Ｌ 左右，生
物好氧整體ＣＯＤ 去除率為２８％~３８％ 。２. ４ 后吸附對污水中難降解物質(zhì)的處理效果
經(jīng)過生物處理后，污水中所剩的污染物主要為
不易被生化降解的物質(zhì)，無法繼續(xù)通過生化方法去
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節(jié) 能
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ ２０１７ 年第１０ 期
(總第４２１ 期)
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萬方數(shù)據(jù)
除，即使增加好氧池的停留時間出水水質(zhì)也不能達
標外排，所以需要通過投加活性焦對其進行深度吸
附處理。由圖５ 可知，后吸附池進水ＣＯＤ 為６２.４ ~
９２.３ｍｇ/ Ｌ，出水ＣＯＤ 為３６.１２ ~４８.８８ｍｇ/ Ｌ，均值為
４１.３４ｍｇ/ Ｌ，后吸附池平均去除率４１％ ~５３％ 。
圖４ 各級好氧池每日進水和出水ＣＯＤ 對比
圖５ 后吸附池每日進水與出水ＣＯＤ 對比
２. ５ 組合工藝穩(wěn)定運行階段的處理效果
組合工藝ＣＯＤ 的變化由圖６ 可見，前吸附進
水的波動較大３５８. ７ ~ ５８９. ２ｍｇ / Ｌ，前吸附的出水
ＣＯＤ 為均值為１３７.０６ｍｇ/ Ｌ；生物處理后的出水均值
為７２ｍｇ/ Ｌ；后吸附池的出水均值為４１.３４ｍｇ/ Ｌ。組
合工藝的ＣＯＤ 去除率約為９１％ 。
圖６ 整體工藝流程各階段每日出水ＣＯＤ 對比
３ 結(jié)語
１)中試試驗構(gòu)建的預(yù)吸附→厭氧水解酸化→
三級生物接觸氧化→吸附→分離組合工藝可以有
效的處理經(jīng)過斜板除油池和浮選機處理后的采油
出水，ＣＯＤ 去除率達到９１％ ，出水ＣＯＤ 均值為
４１. ３４ｍｇ / Ｌ。
２)預(yù)吸附單元對進水的ＣＯＤ 波動較大的情
況有較好的緩沖效果，單元ＣＯＤ 去除率在６５％ 左
右，ＣＯＤ 均值為１３７. ０６ｍｇ / Ｌ，主要去除污染物為
污水中大分子有機物，有利于后續(xù)生化處理效果。
３) 生物生化處理階段總體ＣＯＤ 去除率為
４５％~ ５５％ ，生化處理后的出水ＣＯＤ 均值約為
７２ｍｇ / Ｌ，厭氧階段提高了污水的可生化性，將采出
水中難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子易降解物質(zhì)。出
水較為穩(wěn)定，隨每日生化進水的ＣＯＤ 的改變而有
小幅波動。
４)由數(shù)據(jù)可以看出，當好氧階段進水ＣＯＤ 較
低時，好氧池的二、三級出水均在６０ｍｇ / Ｌ 左右，說
明污水中不可生化的ＣＯＤ 約為６０ｍｇ / Ｌ，如只通
過生物活性污泥處理污水，排出水不一定能達標，
由此證明了后吸附池的必要性。
５)后吸附進水ＣＯＤ 為６２. ４ ~９２. ３ｍｇ / Ｌ 均值
為７２ｍｇ / Ｌ，ＣＯＤ 去除率約為４１％ ~ ５３％ ，出水
ＣＯＤ 為３６. １２ ~ ４８. ８８ｍｇ / Ｌ，均值約為４１. ３４ｍｇ /
Ｌ，能夠達到排放標準[８] 。
參考文獻
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[Ｓ].
作者簡介:張吉庫(１９７３ － )，男，遼寧沈陽人，碩士，教授， 研究方向:水處理技術(shù)。收稿日期:２０１７ －０８ －１２
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２０１７ 年第１０ 期
(總第４２１ 期) 節(jié) 能
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