生物处理油田污水调研报告

生物处理油田污水1油田污水生物治理技术油田污水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢过程的生物生化作用，将复杂的有机物分解为简单的物质，对污水中污染物进行转化和稳定，使废水得到净化并使之无害化的过程。对污染物进行转化和稳定的主体是微生物，而微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强等特点，且微生物生存条件温和，其新陈代谢不需要高温高压，所以用生物法促使污染物转化的过程与一般化学法相比，处理废水的费用更低，运行管理更方便，能够将多种污染物较彻底去除。生物处理工艺的采用，已经成为油田污水处理先进性的标志。生物处理油田污水中的各类有机物时，微生物菌体完成复杂的能量及合成代谢，达到污水处理的效果，但大庆油田污水水质复杂，难降解有机物多，同时微生物的生长对Cl-浓度、温度、pH等环境因素要求较高，自然生长的细菌受生长环境限制难以达到理想的代谢处理效果。因此，筛选、培养、驯化高降解效率的微生物菌种是生物处理的关键。目前被应用于油田污水处理的微生物菌种主要为细菌、真菌、霉菌和酵母菌。按处理流程微生物治理油田污水技术主要为生物膜法（好氧接触法或厌氧接触法、生物滤池或厌氧滤池）、活性污泥法或厌氧活性污泥法、氧化塘法、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧生物转盘。由于油田污水可生化性差且含有难降解有机物，目前国内普遍采用的方法是先厌氧后好氧的处理方法。2生物膜法处理技术生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物进行有机污水处理的方法。微生物以生物膜的形式淹没在污水中，同时进行人工供养，膜上形成高度密集的细菌、真菌、藻类、原生动物等组成的生态体系，对污水的净化发生综合作用。生物膜法处理技术已经应用到油田污水处理领域的主要有生物接触氧化法、生物滤池法、生物转盘工艺、硫化床工艺、其中以生物接触氧化法和生物滤池法最为普遍。2.1生物接触氧化法生物接触氧化法：生物接触氧化工艺是生物膜工艺的一种，在曝气生物滤池内设有填料，己经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。接触氧化法生物膜上起作用的微生物包括许多门类，主要由细菌、真菌、原生动物、后生动物组成比较稳定的生态系。生物相中数量最多的生物是细菌。接触氧化工艺具有占地面积小，投资和运行费用低，自动化要求程度低，易操作管理，系统内生物量大，处理负荷高，抗冲击负荷能力强等特点，兼具生物膜和活性污泥的特点。生物接触氧化根据进水水质和处理程度来确定采用单级式、二级式和多级式。在一级处理流程中，原污水经预处理后进入接触氧化池，出水经过二沉池分离脱落的生物膜，实现泥水分离。在二级处理流程中，两级接触氧化池串联运行，必要时中间可以设置中沉池。常用的为单级式生物接触氧化池，其工艺流程示意图见图：原水首先进行预处理，以去除部分悬浮物杂质。而后进入接触氧化池进行生化处理，最后进入二次沉淀池进行泥水分离，澄清水再经消毒后排放。这种处理流程的特点是，维护管理比较简单；生物接触氧化池对处理水的水量水质变化适应性较强，不会产生污泥膨胀，运转方便。2.1.1生物接触氧化法的应用生物接触氧化法处理油田污水在大庆含油污水的的治理小试试验流程如下图：来水自然沉降厌氧水解池生物接触氧化池二次沉降出水鼓风污泥处理来自自然沉降罐的含油污水进入厌氧水解池，通过厌氧微生物初步去除部分有机物和悬浮固体。出水再进入生物接触氧化池，进行鼓风曝气供氧，对剩余有机污染物进行好氧微生物降解，出水经二次沉降后排出，此工艺需对二次沉降产生的大量的污泥及时排出。此工艺小试试验水处理效果较好，在接触氧化池出水平均去除率68.6%，但去除率也受进水水质影响。2.1.2生物接触氧化法的优缺点优点：1）效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强。2）处理时间短。在处理水量相同的条件下，所需装置设备小，因而占地面积小。3）维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀。4）易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。5）剩余污泥量少。缺点：1）填料上的生物膜的量需视处理负荷而异。待处理负荷高，则生物膜数量多；反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。2）生物膜量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。所以，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。3）大量产生后生动物，导致生物膜瞬时大块地脱落，易影响处理水水质。2.2生物滤池法生物滤池是生物膜反应器的最初形式，随承受负荷需求的提高，在此基础上发展起来的曝气生物滤池，在油田污水处理工艺上已得到广泛应用。在生物滤池处理污水的过程中，经过预处理的污水以滴状喷洒在滤池表面或淹没状流过滤料表面，经过一段时间后，在填料表面形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经膜表面的有机物作为营养，从而使污水得以净化。其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池(二沉池)；容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，出水水质好等特点。曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小、投资少、滤池截污能力强、氧传输效率高、出水水质好等优点，但同时也存在进水预处理要求高、反冲洗水量和水头损失大，运营成本偏高等不足。2.2.1曝气生物滤池的应用（模拟实验）曝气生物滤池水质净化的主要环境因素有：水温；pH值；有机负荷；气水比。根据曝气生物滤池的影响因素，已有针对大庆油田污水水质而制定的如下水处理工艺流程模拟试验：进水调节池水解酸化池中沉池曝气生物滤池生物过滤池出水试验同样经历了生物膜系统的培养、驯化到成熟阶段。实验结果工艺对进水水质以及水量的变化适应能力强，水解酸化池和曝气生物滤池的微生物经驯化后，对水质、水量的变化具有了一定的抗冲击性能，出水含油控制在8mg/L一下。2.2.2生物滤池的优缺点优点：1）占地面积小。2）容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，出水水质好。3）不需要设置终沉池。4）挂膜时间较快，一般挂膜时间在15天左右，最快时在7天左右。5）自动化程度高，减轻了人工操作强度。缺点1）对进水预处理要求高。2）对设备运行可靠性要求高，由于设备较多，投入的维护费用也相应增加。3）对自控要求较高，生物滤池的反冲洗和正常操作一般都由中控室控制，对自动控制系统的依耐性较强。4）对操作和维护人员的技术水平要求高。5）能耗相比其他工艺要略高。6）系统水头损失大，运行费用较其他工艺高。3活性污泥法处理技术活性污泥指的是一种人工培养的生物絮凝体，利用这种悬浮生长的生物絮凝体去处理废水的方法称为活性污泥法。活性污泥法主要被用于去除废水中的溶解性有机物，胶体或不溶性基质被絮凝生物所吸附截留。活性污泥法的主要优点表现在它能以相对合理的费用得到优良的出水水质，但其明显的缺点是可控制性较差，达到预期的水质往往需要复杂的操作技能。3.1活性污泥技术的应用活性污泥技术在治理石油化工污水方面的基本流程是由曝气池、二沉池、回流系统、剩余污泥排放系统、供氧系统组成，具体流程图如下所示：进水初次沉淀池曝气池二次沉淀池出水回流污泥污泥再生池剩余污泥在开始运行时，先在曝气池充满污水，进行曝气，培养出活性污泥，此后才可连续进行。经预处理后的污水进入曝气池，与活性污泥充分接触被处理，处理后的水和污泥一同进入二次沉淀池，沉淀后的活性污泥部分流入曝气池处理污水，清水流出。但此过程中微生物菌体不断地产生活性污泥，因此在此工艺中还要增加污排放系统，定期排放污泥。3.2活性污泥技术的优缺点优点：1）处理效果好。2）工艺简单、占地面积小、建设费用低温度影响小3）温度影响小。缺点1）易发生污泥膨胀，中毒的现象。2）对于水质、水量变化承受能力较弱。运行结果受进水水质水量变化影响。3）供氧速率与耗氧速率的吻合不易控制。4厌氧好氧间歇式一体化处理技术油田废水可生化性差,在厌氧酸化单元,废水中的一些复杂有机物在厌氧菌作用下进行水解酸化,转化为较易生物降解的简单有机物,改善了其可生化性,为后续的好氧处理提供条件。在生物接触氧化单元,废水中的有机物在好氧菌的作用下被无机化,从而使废水达到排放标准。鉴于两种处理工艺不同的优缺点,实际工程中常将两种工艺结合起来,来确定合理的工艺流程。厌氧—好氧交替工艺流程一（气浮+两级生物处理）：油田废水气浮除油厌氧污泥床好氧活性污泥接触氧化出水利用该工艺油田废水经气浮装置去除一部分油，在经过厌氧—好氧工艺和二级好氧接触氧化，实验结果有机污染去除率可以高达80%~90%。厌氧—好氧交替工艺流程二（曝气+两级生物处理）：油田污水曝气脱硫池水解酸化池中沉池接触氧化池二沉池出水污水回收污泥干化池污水通过曝气除硫，避免S影响微生物的功能，再通过酸化池厌氧菌的作用使污水中的大分子和难降解的有机物转化为小分子、易降解的有机物，提高污水的可生化性，确保好氧处理单元的正常运转。中沉池沉降水解酸化池老化脱落的少量污泥，清水进入生物膜接触氧化池进行好氧生物降解，二沉池沉降微生物产生的污泥后，清水被排出。该工艺的应用在提高除油效率的同时对难降解污染物PAM也有一定的降解作用，产生污泥量较少。5生物处理的影响因素生物处理油田污水的关键是细菌的生长繁殖，在其过程中影响因素复杂多样性，主要控制以下几点影响因素。5.1有害物质的浓度应控制在允许范围内油田污水中的污染杂质和菌类比较多，有害物质的浓度应控制在工艺流程所采用的菌体所适应生长繁殖的范围内。若浓度过高，不适宜菌体生长甚至产生有害代谢产物，不利于污水的处理。因此需要进行污水的预处理，否则将危害微生物的生存。5.2温度温度是影响菌体能否旺盛繁殖的重要因素。一般菌体生长水温需要控制在30℃左右。温度过高是微生物致死，温度过低会使细菌停止繁殖。5.3pH酸碱度微生物生长、繁殖与pH值有着密切关系，对好氧微生物来说，pH值在6.5～8.5之间较为适宜。细菌经驯化后对pH值的适应范围可进一步提高。酸碱度过高或过低都会影响微生物的活力甚至致死。5.4氧的供给用于油田污水处理的微生物包括好养和厌氧菌，因此养的供应对微生物的新陈代谢非常重要。对于好氧菌，只有充分供氧的条件下，才会代谢旺盛更有效的进行污水处理。供养过多也会导致污泥或污水中的微生物自身氧化分解。对于厌氧菌则杜绝氧气的供给。5.5载体（滤料）表面结构与性质对于生物膜一类对于载体的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积大小和生物膜量的多少，还影响着反应器中水动力学状态。因此对载体的表面积的大小、表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、堆积密度、孔隙率、强度等都有一定要求。在正常生长环境下，微生物表面带有负电荷，载体表面带正电荷，这将使微生物在载体表面附着、固定过程更易进行。粗糙的表面增加了细菌与载体间的有效接触面积，比表面积形成的孔洞、裂缝等对己附着的细菌起到屏蔽保护作用，使其免收水力剪切的冲刷。5.6生物膜量及活性生物膜的厚度反映了生物量的大小，也影响着溶解氧和基质的传递。膜活性厚度范围(70～100nm)内，基质降解速率随膜厚度的增加而增加。当生物膜为薄层膜时，膜内传质阻力小，膜的活性好。当生物膜超出活性厚度时，基质降解速率与膜厚无关。随生物膜厚度增加，不但不能提高生物膜对基质的降解能力，还会因生物膜的持续增厚，膜内层由兼氧转入厌氧状态，导致膜自动脱落出现填料堵塞现象，从而影响到生物池的出水水质。北京希涛污水处理办事处张女士：13701260739