王 飛

（中國石油 大慶油田水務(wù)公司，黑龍江 大慶 163000）

稠油采出水處理中試

王 飛

（中國石油 大慶油田水務(wù)公司，黑龍江 大慶 163000）

以活性焦為吸附劑，采用預(yù)吸附—水解酸化—曝氣生物固定床濾池—后吸附組合工藝中試處理稠油采出水。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)預(yù)吸附進(jìn)水COD為408.6～526.7 mg/L、預(yù)吸附池活性焦泥回流量為25%（w）、水解酸化池上升流速為0.22 m/h、曝氣生物固定床濾池氣水體積比為10∶1、后吸附池投加新活性焦2 kg時(shí)，組合工藝對稠油采出水COD的去除率達(dá)到90.0%，出水COD均值為46.2 mg/L，出水水質(zhì)滿足DB 21/1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

稠油采出水；水解酸化；曝氣生物固定床濾池；活性焦；吸附

我國大部分油田的開發(fā)已進(jìn)入中后期開采階段［1］，原油開采難度越來越大、采出液含水率越來越高、產(chǎn)出水［2］成分也越來越復(fù)雜。特別是稠油產(chǎn)出水，由于其溫度較高，同時(shí)含有多種難降解的有機(jī)組分以及采油作業(yè)過程和產(chǎn)出液地面處理過程中使用的多種難降解有機(jī)合成化學(xué)添加劑，致使稠油產(chǎn)出水的處理成為業(yè)內(nèi)的難題［3-4］。隨著國內(nèi)部分地區(qū)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)升級，COD已成為制約稠油污水達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵污染因子［5］。前期試驗(yàn)結(jié)果表明，單純的一級或兩級生化處理工藝，COD無法達(dá)到外排升級達(dá)標(biāo)的處理要求。其主要原因是來水污染物種類多［6］，水質(zhì)穩(wěn)定性差，特別是稠油開發(fā)過程中的各種化學(xué)添加劑，影響稠油污水的可生化性，甚至帶來嚴(yán)重的生物毒性。

活性焦是以劣質(zhì)煤為主要原料制備的一種具有吸附和催化雙重性能的粉末狀材料，發(fā)達(dá)的中孔結(jié)構(gòu)決定了其對大分子、長鏈有機(jī)物以及無機(jī)物均有較強(qiáng)的吸附特性，可通過過濾和吸附兩種功能對污水進(jìn)行處理。與活性炭［7］相比，活性焦既具有活性炭的特點(diǎn)，又克服了活性炭價(jià)格高、機(jī)械強(qiáng)度低、易粉碎的缺點(diǎn)。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，目前活性焦已成為難降解有機(jī)廢水、油田采出水處理的研究熱點(diǎn)。

本工作開發(fā)了稠油采出水COD活性焦組合工藝處理技術(shù)，以國內(nèi)某油田經(jīng)隔油-氣浮工藝處理后的稠油采出水進(jìn)行中試，對預(yù)吸附—水解酸化—曝氣生物固定床濾池—后吸附組合工藝進(jìn)行研究，穩(wěn)定進(jìn)水水質(zhì)，提高污水可生化性，吸附難生物降解物質(zhì)，使污水經(jīng)過組合工藝處理后能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

稠油采出水：國內(nèi)某油田采出水經(jīng)過隔油—?dú)飧√幚砗蟮某鏊鏊疁囟葹?5～55℃，原水水質(zhì)見表1。

表1 原水水質(zhì) mg/L

活性焦：以劣質(zhì)褐煤為主要原料制備而成的粉末狀物質(zhì)，吸附量為50～100 mg/g。

生物載體：改性聚氨酯，呈矩形泡沫狀，規(guī)格為5 cm×2 cm×2 cm，載體層高度1.5 m，載體量為21 m3。

高效石油專性降解菌：中躍環(huán)?？萍技瘓F(tuán)，投加量為1 g/L（以有效容積計(jì)）。

1.2 工藝流程及運(yùn)行參數(shù)

工藝流程見圖1。稠油采出水由泵提升至預(yù)吸附池，其內(nèi)安裝攪拌器，進(jìn)水與回流活性焦泥均勻混合，出水經(jīng)過沉降池1后自流到上升流速為0.22 m/h的水解酸化池，隨后經(jīng)過氣水比10∶1（體積比）的曝氣生物固定床濾池處理后，自流到后吸附池，池內(nèi)活性焦的投加量為2 kg/m3，混合液自流到沉降池2。上清液自流到下一級后直接外排，部分焦泥回流到預(yù)吸附池，剩余焦泥脫水外排或作為燃料。污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為1 m3/h，各單元工藝參數(shù)見表2。

預(yù)吸附啟動階段，可以通過投加新活性焦的方式，使吸附池內(nèi)活性焦?jié)舛瓤焖龠_(dá)到所需要的濃度。而在穩(wěn)定運(yùn)行階段，不需要投加新的活性焦，通過將后吸附焦泥按進(jìn)水流量的15%～25%（w）回流至預(yù)吸附池，以維持預(yù)吸附池中活性焦的濃度。

圖1 工藝流程

表2 各單元工藝參數(shù)

中試生化裝置啟動階段進(jìn)行悶曝，水解酸化和生物曝氣固定床濾池分別按n（C）∶n（N）∶n（P）=300∶5∶1和n（C）∶n（N）∶n（P）= 100∶5∶1比例投加營養(yǎng)，待微生物培養(yǎng)工作完成后，開始逐步進(jìn)水，流量逐漸增加至滿負(fù)荷流量（1 m3/h），監(jiān)測有機(jī)物的降解效果，考察該生化工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性及處理效果。

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定COD［8］232-235；采用五日生化法測定BOD5［8］ 249-252；采用紅外分光光度法測定ρ（石油類）［8］ 491-492；采用納氏試劑分光光度法測定ρ（氨氮）［8］ 444-445；采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN［8］ 448-449；采用重量法測定SS［8］ 129-130。

2 結(jié)果與討論

2.1 生化裝置的啟動與穩(wěn)定運(yùn)行

水解酸化—曝氣生物固定床濾池的COD去除效果見圖2。由圖2可見，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，生化出水COD逐漸降低，直至達(dá)到110 mg/L左右，處理效果較穩(wěn)定，COD去除率為50%～70%。

圖2 水解酸化—曝氣生物固定床濾池的COD去除效果

2.2 預(yù)吸附單元對水質(zhì)的穩(wěn)定效果

稠油污水水質(zhì)、水量變化較大，若直接進(jìn)入后置生化處理單元會對微生物造成較大沖擊，抑制微生物的活性甚至死亡，而預(yù)吸附單元可以有效解決這一問題。預(yù)吸附單元對COD的去除效果見圖3。

圖3 預(yù)吸附單元對COD的去除效果

由圖3可見：預(yù)吸附單元進(jìn)水COD的波動范圍較大，在408.6～526.7 mg/L之間，均值為465.5 mg/ L；而預(yù)吸附出水較為穩(wěn)定，COD均值為265.1 mg/ L，單元COD去除率均值達(dá)到43.1%，說明預(yù)吸附單元具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗沖擊負(fù)荷能力，能適應(yīng)水質(zhì)水量變化較大的稠油采出水，為后續(xù)生物處理單元提供穩(wěn)定有利的進(jìn)水條件。

2.3 后吸附單元對難降解有機(jī)物的吸附效果

經(jīng)過預(yù)吸附與生物工藝處理后，稠油污水中的污染物主要是難生物降解的物質(zhì)，無法繼續(xù)通過生化方法而被去除，出水水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)外排，而后吸附工藝可以通過投加活性焦對其進(jìn)行深度吸附處理。后吸附單元對COD的去除效果見圖4。由圖4可見，當(dāng)后吸附進(jìn)水COD為75.3～105.5 mg/ L（均值為89.7 mg/L）時(shí)，后吸附單元的平均去除率為48.5%，出水COD為42.1～49.6 mg/L（均值為46.2 mg/L）。

圖4 后吸附單元對COD的去除效果

2.4 組合工藝穩(wěn)定運(yùn)行階段的處理效果

組合工藝COD的變化見圖5，由圖5可見：預(yù)吸附進(jìn)水COD為408.6～526.7 mg/L，波動范圍較大，而預(yù)吸附出水COD均值為265.1 mg/L；水解酸化—曝氣生物固定床濾池出水COD均值為89.7 mg/ L；后吸附出水均值為46.2 mg/L。組合工藝的平均COD去除率達(dá)90.0%。

圖5 組合工藝COD的變化

組合工藝BOD5/COD的變化見圖6。由圖6可見，預(yù)吸附出水BOD5/COD值為0.08，經(jīng)水解酸化后出水BOD5/COD值達(dá)到0.25，曝氣生物固定床濾池出水BOD5/COD值變?yōu)?.14，水中主要是難降解有機(jī)物。水解酸化段BOD5/COD值升高的原因在于，在水解酸化池中部分難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解的有機(jī)物，導(dǎo)致BOD5的升高，同時(shí)污水中許多易降解的有機(jī)物被微生物直接攝取，宏觀表現(xiàn)為COD的下降，所以水解酸化池出水的BOD5/COD值增大，即可生化性提高。

組合工藝進(jìn)出水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表3。由表3可見，出水中主要污染物的指標(biāo)均已達(dá)到DB 21/ 1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［9］。

圖6 組合工藝BOD5/COD的變化

表3 組合工藝進(jìn)出水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn) mg/L

3 結(jié)論

a）構(gòu)建的預(yù)吸附—水解酸化—曝氣生物固定床濾池—后吸附組合工藝可以有效處理水質(zhì)、水量變化較大及含有大量化學(xué)添加劑的稠油采出水，無二次污染，COD去除率達(dá)到90.0%，出水COD均值為46.2 mg/L，主要污染物水質(zhì)指標(biāo)均滿足DB 21/1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。

b）預(yù)吸附單元可去除污水中大分子的有機(jī)化合物，單元COD去除率均值為43.1%，出水較為穩(wěn)定，COD均值為265.1 mg/L，穩(wěn)定水質(zhì)的同時(shí)可降低后續(xù)生物反應(yīng)的抑制毒性。

c）水解酸化—生物曝氣固定床濾池的單元COD去除率為50%～70%，出水COD平均值達(dá)到89.7 mg/L。其中水解酸化單元將難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子易降解的物質(zhì)，BOD5/COD值由0.08提高至0.25，為后續(xù)曝氣生物固定床濾池提供有利穩(wěn)定的進(jìn)水條件。

d）后吸附進(jìn)水COD為75.3～105.5 mg/L（均值為89.7 mg/L）時(shí)，后吸附單元平均COD去除率達(dá)到48.5%，出水COD為42.1～49.6 mg/L，均值為46.2 mg/L。

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（編輯 葉晶菁）

Pilot test for treatment of heavy oil produced water

Wang Fei
（Daqing Oilfi eld Water Company，CNPC，Daqing Heilongjiang 163000，China）

Using activated coke as adsorbent，a pilot test for treatment of heavy oil produced water was carried out by the combination process of pre-adsorption-hydrolysis acidification-fixed-bed biological aerated filtration-postadsorption. The test results show that when the infl uent COD of the pre-adsorption is 408.6-526.7 mg/L，the return fl ows of activated coke for the pre-adsorption tank is 25%，the up-fl ow velocity of the hydrolysis acidifi cation tank is 0.22 m/h，the air-water ratio of the fi xed-bed biological aerated fi lter is 10∶1 and the dosage of activated coke in the post-adsorption tank is 2 kg，the COD removal rate of the heavy oil produced water reaches 90.0%，and the average of effl uent COD is 46.2 mg/L，which meets the Liaoning integrated wastewater discharge standard of DB21/1627-2008.

heavy oil produced water；hydrolysis acidifi cation；fi xed-bed biological aerated fi lter；activated coke；adsorption

X703

A

1006-1878（2016）04-0439-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.04.016

2015 - 11 - 10；

2016 - 04 - 20。

王飛（1989—），男，黑龍江省佳木斯市人，碩士，助理工程師，電話 13555532875，電郵 417756358@ qq.com。