專利名稱：一種處理油田廢水的方法及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種處理油田廢水的方法及其專用設(shè)備，具體地說，該設(shè)備為半焦生物流化床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，石油作為主要能源其需求量劇增。石油開發(fā)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)在為國民經(jīng)濟(jì)提供能源基礎(chǔ)的同時，也給環(huán)境帶來很大威脅。在油田開發(fā)過程中，油井采出液經(jīng)油氣集輸系統(tǒng)的脫水轉(zhuǎn)油站進(jìn)行油水分離后產(chǎn)生大量的含油廢水，其油含量高且成分復(fù)雜，對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。為保護(hù)環(huán)境和保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，世界各國對油田廢水的治理給予了很大關(guān)注。鑒于采用傳統(tǒng)物理化學(xué)方法很難實現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放，發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)70年代末開始了采油廢水生物治理的探索，我國在這方面起步稍晚。目前國內(nèi)外在技術(shù)上已取得了一定的進(jìn)展，所研究和開發(fā)的處理方法主要有活性污泥法、生物膜法、穩(wěn)定塘法等。生物膜法因具有受鹽度影響小、負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點，已受到各國油田的廣泛關(guān)注，研究較多的有生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等。其中生物流化床是美國Ecolotrol公司于上世紀(jì)70年代年開發(fā)的一種新型處理工藝，其使用比表面積很大的顆粒作為載體，廢水以較快的上升流速使載體處于流化狀態(tài)，生物濃度和傳質(zhì)效率均很高，是一種高效的生物處理工藝。生物流化床內(nèi)的載體為微生物提供生長繁殖的場所，其物理化學(xué)性質(zhì)對反應(yīng)器的性能和效率有重要影響，因此載體的選擇非常重要。從理論上講，用于生物流化床中的優(yōu)良載體應(yīng)具備以下特性:易流化，易沉降，有較好的吸附性能和吸水性能；粒徑小，比表面積大，空隙分布好，形狀盡量接近球形；機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性要好，且價格便宜。目前可用于生物流化床的載體有活性炭、沸石、陶粒、石英砂、玻璃珠、焦炭、有機聚合物小球以及一些復(fù)合載體等，其中活性炭因其具備上述大部分特征，用作生物流化床載體時優(yōu)勢明顯，因而成為生物流化床最受關(guān)注的載 體之一。美國部分油田近年來對粒狀活性炭生物流化床工藝(GAC-FBR)的可行性進(jìn)行了小規(guī)模的工程驗證，結(jié)果表明該工藝具有很高的效率，出水完全達(dá)到近海油田嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于活性炭價格很高，使其近年來多用于水的深度凈化，在廢水處理中的應(yīng)用尚不廣泛。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，目前國內(nèi)煤炭利用的主要形式是直接燃燒，這造成煤炭利用效率低下，環(huán)境污染嚴(yán)重。為此，國家從20世紀(jì)90年代開始大力推廣潔凈煤技術(shù)，其中又以煤氣化工程為核心。半焦又稱蘭炭，是泥煤、褐煤和高揮發(fā)分的煙煤等經(jīng)低溫?zé)峤鈿饣蟮玫降墓腆w產(chǎn)物。在我國陜西、內(nèi)蒙、山西等地區(qū)，隨著煤氣化工程的實施，大量半焦副產(chǎn)品隨之產(chǎn)生，而目前合理利用的途徑十分有限，不僅造成資源浪費，而且污染環(huán)境。因此，開拓半焦的再利用途徑具有十分重要的意義。半焦具有與活性炭類似的豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，直接或經(jīng)活化改性后用作生物流化床載體可實現(xiàn)與活性炭類似的功能；而半焦市場價格每噸僅為600 1000元，遠(yuǎn)低于活性炭；作為載體失效后可直接用作燃料，而不必像活性炭一樣考慮復(fù)雜的再生環(huán)節(jié)，使用相對簡單，且達(dá)到了以廢治廢的目的，為半焦的綜合利用提供了一條新途徑。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中活性炭用作生物流化床載體時價格昂貴、處理成本過高的缺陷和不足，解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種處理油田廢水的方法及其專用設(shè)備。其技術(shù)方案如下:一種處理油田廢水的方法，包括以下步驟:(1)半焦粉碎后篩選粒徑為0.5-1.5mm的顆粒，經(jīng)活化處理后投加到反應(yīng)器中，載體填充率為5% -8%;然后投加經(jīng)馴化的含有高效石油降解菌群的活性污泥，投加量為半焦載體體積的3-5倍；兩者充分混合后靜置，以使微生物在載體表面生長聚集；(2)靜置8-10小時后排出多余污泥，將油田廢水充滿反應(yīng)器，開啟曝氣泵并將空氣流量調(diào)節(jié)至恰好使載體處于流化狀態(tài)，悶曝12小時；之后開始連續(xù)進(jìn)水，保持進(jìn)水COD為400mg/L左右，HRT為3小時，每天進(jìn)行COD和油含量測定及生物相觀測，待出水COD和油含量趨于穩(wěn)定且載體表面被生物膜所覆蓋時，完成載體掛膜，并且反應(yīng)器處理效果達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)當(dāng)載體掛膜完成后，可根據(jù)實際工程的需要連續(xù)對廢水進(jìn)行處理，經(jīng)預(yù)處理后的廢水由進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器底部，曝氣泵將壓縮空氣經(jīng)由氣體擴散器輸送至反應(yīng)器底部，兩者與掛有生物膜的半焦載體混合形成固-液-氣三相體系，并沿反應(yīng)器內(nèi)筒上升至頂部，然后生物載體和廢水再由外筒下降至反應(yīng)器底部，與進(jìn)入的廢水和空氣混合，如此反復(fù)循環(huán)，廢水中的污染物不斷地被載體上的生物膜及混合液中懸浮生長的活性污泥吸附分解，從而得到凈化；處理后的廢水經(jīng)三相分離區(qū)后由出水管排出。本方法實施時，HRT參考值為2-6小時，HRT和氣水比均可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。所述高效石油降解菌群的菌種從油田廢水及油污土壤中分離篩選得到，進(jìn)一步優(yōu)選，原始菌液含有7株石油降解菌,I株為脂肪桿菌屬Pimelobacter sp., I株為微桿菌屬Microbacterium sp., I 株為海球菌屬 Marinococcus sp., I 株為動性球菌屬 Planococcussp., I株為芽孢桿菌屬Bacillus sp.,另2株為梭狀芽孢桿菌屬Clostridium sp.。一種本發(fā)明所述處理油田廢水的方法的專用設(shè)備，其組成包括:進(jìn)水管1，曝氣泵2，曝氣管3，氣體擴散器4，半焦載體5，反應(yīng)器本體6，三相分離區(qū)7，出水管8 ;其中進(jìn)水管I的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)底部連通，曝氣泵2通過曝氣管3與反應(yīng)器底部的氣體擴散器4連通，出水管8的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)上部連通，所述設(shè)備中半焦載體5在運行時循環(huán)于反應(yīng)器本體6的內(nèi)筒和外筒之間，三相分離區(qū)7用于載體、廢水、氣泡的分離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明采用經(jīng)活化的半焦作為三相內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器的載體，該載體具有與活性炭相似的豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，有較好的吸附性能、機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，可為降解廢水中污染物的各種微生物提供良好的生長環(huán)境，對廢水具有很好的凈化效果。(2)本發(fā)明用作載體的半焦屬于煤氣化工程的副產(chǎn)物，雖然其理論性能不及活性炭，但其來源豐富、價格要低廉得多，且研究表明其實際性能與活性炭相當(dāng)。另外與陶粒、沸石等常用載體比較，半焦比表面積更大，空隙分布更好，而價格卻低于上述載體。(3)使用含有高效石油降解混合菌的活性污泥進(jìn)行接種，反應(yīng)器啟動快、對污染物降解效果好。在適宜的運行條件下，針對不同來源的油田廢水，本發(fā)明方法對COD的去除率為60% -85%，對石油類的去除率為75% -96% ;出水COD低于120mg/L，油含量低于5mg/L0


圖1為本發(fā)明處理油田廢水的方法的工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。參照圖1，一種處理油田廢水的方法，包括以下步驟:(I)半焦粉碎后篩選粒徑為0.5-1.5mm的顆粒，經(jīng)活化處理后投加到反應(yīng)器中，載體填充率為5% -8%;然后投加經(jīng)馴化的含有高效石油降解菌群的活性污泥，投加量為半焦載體體積的3-5倍；兩者充分混合后靜置，以使微生物在載體表面生長聚集；(2)靜置8-10小時后排出多余污泥，將油田廢水充滿反應(yīng)器，開啟曝氣泵并將空氣流量調(diào)節(jié)至恰好使載體處于流化狀態(tài)，悶曝12小時；之后開始連續(xù)進(jìn)水，保持進(jìn)水COD為400mg/L左右，HRT為3小時，每天進(jìn)行COD和油含量測定及生物相觀測，待出水COD和油含量趨于穩(wěn)定且載體表面被生物膜所覆蓋時，完成載體掛膜，并且反應(yīng)器處理效果達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)當(dāng)載體掛膜完成后，可根據(jù)實際工程的需要連續(xù)對廢水進(jìn)行處理，經(jīng)預(yù)處理后的廢水由進(jìn)水管I進(jìn)入反應(yīng)器本體6底部，曝氣泵2將壓縮空氣經(jīng)由曝氣管3通過氣體擴散器4輸送至反應(yīng)器本體6底部，兩者與掛有生物膜的半焦載體5混合形成固-液-氣三相體系，并沿反應(yīng)器本體6的內(nèi)筒上升至頂部，然后生物載體和廢水再由反應(yīng)器本體6的外筒下降至反應(yīng)器底部，與進(jìn)入的廢水和空氣混合，如此反復(fù)循環(huán)，廢水中的污染物不斷地被載體上的生物膜及混合液中懸浮生長的活性污泥吸附分解，從而得到凈化；處理后的廢水經(jīng)三相分尚區(qū)7進(jìn)行固-液-氣分尚后由出水管8排出。本方法實施時,HRT參考值為2-6小時，HRT和氣水比均可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。一種本發(fā)明所述處理油田廢水的方法的專用設(shè)備，其組成包括:進(jìn)水管1，曝氣泵2，曝氣管3，氣體擴散器4，半焦載體5，反應(yīng)器本體6，三相分離區(qū)7，出水管8 ;其中進(jìn)水管I的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)底部連通，曝氣泵2通過曝氣管3與反應(yīng)器底部的氣體擴散器4連通，出水管8的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)上部連通，所述設(shè)備中半焦載體5在運行時循環(huán)于反應(yīng)器本體6的內(nèi)筒和外筒之間，三相分離區(qū)7用于載體、廢水、氣泡的分離。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技 術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理油田廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)半焦粉碎后篩選粒徑為0.5-1.5mm的顆粒，經(jīng)活化處理后投加到反應(yīng)器中，載體填充率為5% -8%;然后投加經(jīng)馴化的含有高效石油降解菌群的活性污泥，投加量為半焦載體體積的3-5倍；兩者充分混合后靜置，以使微生物在載體表面生長聚集； (2)靜置8-10小時后排出多余污泥，將油田廢水充滿反應(yīng)器，開啟曝氣泵并將空氣流量調(diào)節(jié)至恰好使載體處于流化狀態(tài)，悶曝12小時；之后開始連續(xù)進(jìn)水，保持進(jìn)水COD為400mg/L，HRT為3小時，每天進(jìn)行COD和油含量測定及生物相觀測，待出水COD和油含量趨于穩(wěn)定且載體表面被生物膜所覆蓋時，完成載體掛膜； (3)當(dāng)載體掛膜完成后，根據(jù)實際工程的需要連續(xù)對廢水進(jìn)行處理，經(jīng)預(yù)處理后的廢水由進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器底部，曝氣泵將壓縮空氣經(jīng)由氣體擴散器輸送至反應(yīng)器底部，兩者與掛有生物膜的半焦載體混合形成固-液-氣三相體系，并沿反應(yīng)器內(nèi)筒上升至頂部，然后生物載體和廢水再由 外筒下降至反應(yīng)器底部，與進(jìn)入的廢水和空氣混合，如此反復(fù)循環(huán)，廢水中的污染物不斷地被載體上的生物膜及混合液中懸浮生長的活性污泥吸附分解，從而得到凈化；處理后的廢水經(jīng)三相分離區(qū)后由出水管排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理油田廢水的方法，其特征在于，所述高效石油降解菌群的菌種從油田廢水及油污土壤中分離篩選得到，原始菌液含有7株石油降解菌，I株為脂肪桿菌屬，I株為微桿菌屬.，I株為海球菌屬.，I株為動性球菌屬.，I株為芽孢桿菌屬，另2株為梭狀芽孢桿菌屬。
3.—種權(quán)利要求1所述處理油田廢水的方法的專用設(shè)備，其特征在于，其組成包括:進(jìn)水管1，曝氣泵2，曝氣管3，氣體擴散器4，半焦載體5，反應(yīng)器本體6，三相分離區(qū)7，出水管.8 ;其中進(jìn)水管I的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)底部連通，曝氣泵2通過曝氣管3與反應(yīng)器底部的氣體擴散器4連通，出水管8的一端與反應(yīng)器本體6的側(cè)上部連通，所述設(shè)備中半焦載體5在運行時循環(huán)于反應(yīng)器本體6的內(nèi)筒和外筒之間，三相分離區(qū)7用于載體、廢水、氣泡的分離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理油田廢水的方法及其專用設(shè)備，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，其目的是為了解決近年來國內(nèi)外開發(fā)的活性炭生物流化床反應(yīng)器載體價格昂貴、處理成本較高的問題。內(nèi)容包括(1)采用經(jīng)活化的半焦作為三相內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器的載體，載體粒徑為0.5-1.5mm，載體填充率為5％-8％；(2)載體的掛膜采用接種-悶曝-連續(xù)進(jìn)水的方式完成；(3)連續(xù)運行階段水力停留時間為2-6小時，廢水由反應(yīng)器底部一側(cè)進(jìn)入，在曝氣作用下迅速與生物載體混合，在內(nèi)循環(huán)過程中通過生長在載體表面的生物膜以及形成的部分懸浮態(tài)污泥來達(dá)到降解廢水中污染物的目的。本方法所采用載體價格低廉，對油田廢水具有良好的處理效果。
文檔編號C02F3/12GK103224282SQ20131017813
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者陸金仁, 梁生康, 包木太, 單寶田, 田婷 申請人:中國海洋大學(xué)