生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置制造方法
【專利摘要】一種生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置。裝置本體分為一～四級破乳除油區和固液分離器，每一級破乳除油區內安裝有填料箱支架，填料箱支架內安裝有模塊化組合填料箱；每一級破乳除油區內側壁上部安裝有出水堰，出水堰連通有布水管，布水管向下延伸并穿過破乳除油區側壁與下一級破乳除油區相通，裝置本體內安裝有曝氣系統，曝氣系統由曝氣風機、曝氣管線、曝氣頭組成，裝置本體內上部安裝有刮油系統，刮油系統由刮油機、收油槽組成。該裝置采用微生物技術對采油廢水進行破乳和降解。其微生物菌群可產生生物酶，能夠將污水中乳化油液滴破乳，將油水分離，然后以水中的油作為微生物生長所需要的碳源，對其進行降解，達到除油的效果。
【專利說明】生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及采油廢水處理【技術領域】，特別是一種生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置。
【背景技術】
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[0002]油田采油廢水，主要來源于油田生產過程中注采不平衡時產生的污水，以及油氣集輸裝置大修和沖洗地面管線時排放的污水。該污水水質成分較為復雜，污水中的污染成分來源于采油生產的各個生產工序。其中既有原油，又有從地層中攜帶出來的各種鹽類和懸浮固體。在油氣集中輸送過程中，又摻進了一些化學藥劑，同時污水中還含有一些微生物。總體而言，采油污水水質具有以下幾方面特點:含油量遠高大于各種回用去向所要求的水質標準；懸浮物含量高，顆粒細小；富含有機物；含有微生物。隨著采油技術的發展，所產生的采油廢水的成份越來越復雜，因而采油廢水的處理難度也越來越大。目前國內各油田普遍采用的采油廢水處理工藝流程為:自然除油一混凝除油一壓力過濾，可去除采油廢水中的大粒徑的油珠，缺點是不能去除水中乳化油和溶解油。這就意味著傳統的采油廢水處理工藝已經無法達到理想的處理效果，石油開采廢水處理技術現已滯后于驅油技術的發展成為驅油技術大規模推廣應用的主要限制因素。
實用新型內容:
[0003]為了克服【背景技術】中存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，是一種針對采油廢水所設計的生化除油裝置，本實用新型采用具有破乳、除油功能的獨有微生物技術，其微生物菌群可產生生物酶能夠將污水中水包油、油包水形式的液滴破乳，將油水分離，然后以水中的油作為微生物生長所需要的碳源，對其進行降解，最終達到除油的效果。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:該生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置包括裝置本體，裝置本體分為一?四級破乳除油區和固液分離器，固液分離器由前部分的澄清段和后部分的溶氣水發生器組成，每一級破乳除油區內安裝有填料箱支架，填料箱支架內安裝有模塊化組合填料箱；每一級破乳除油區內側壁上部安裝有出水堰，出水堰連通有布水管，布水管向下延伸并穿過破乳除油區側壁與下一級破乳除油區相通，裝置本體內安裝有曝氣系統，曝氣系統由曝氣風機、曝氣管線、曝氣頭組成，裝置本體內上部安裝有刮油系統，刮油系統由刮油機、收油槽組成。
[0005]上述方案中出水堰的立面上復合有副板，副板的兩端螺紋連接有絲杠，絲杠固定在裝置本體的內壁上。曝氣頭安裝的形式為對稱陣列式，以曝氣管線為中心依次排開。裝置本體底部安裝有帶孔的排泥管，排泥管出口端安裝有閥門。來水管線上分別安裝有COD在線監測器和粘度在線檢測器，COD在線監測器、粘度在線檢測器和曝氣風機分別與PLC控制器信號線連接，COD在線監測器和粘度在線檢測器采集來水的相關數據，經過PLC控制器參照數據庫中所儲存的粘度及COD數據進行比對，確定曝氣風機曝氣量，PLC控制器按此曝氣量通過控制曝氣風機的變頻控制器，實現對裝置本體內曝氣量的實時在線自動調節。在裝置頂部覆蓋有蓋板，蓋板由輕型蓋板和水泥澆注蓋板間隔組成。
[0006]本實用新型具有如下有益效果:由于采油廢水的粘度不斷增加，所以曝氣的溶氧效率會大大的降低，如果按照常規的曝氣方式布置，達不到理想的效果，若水中的溶氧達不到微生物生存所須的含氧量，將會對微生物種群的繁殖造成不利的影響，進而影響出水水質。因此，本實用新型曝氣頭的分布采用分布廣、數量多、結構緊密的“豐”字形布氣方式，曝氣效果更好，從而為微生物的生長營造出最好的生存環境。曝氣頭的排布形式為對稱陣列式，裝置本體中對稱位置上所對應的曝氣頭與曝氣管線之間的距離相等，保證每個池體內的曝氣量相等。
[0007]隨著油田的深入發展，為確保原油產量的平穩，油田水驅驅油方式目前正逐步過渡到化學劑驅油方式(普通聚驅、高濃度聚驅、三元復合驅等)，采油廢水中的聚合物含量不斷升高，在聚合物含量較高的情況下，模塊化組合填料箱上就很容易吸附一定量的聚合物，特別的是在水質比較差的前幾級裝置本體中，一旦模塊化組合填料箱上吸附的聚合物達到一定的量，將很難再做為微生物的載體被使用，菌群在沾滿聚合物的填料掛件表面無法掛膜，在這種情況下就需要將被污染的填料掛件清除，更換新的模塊化組合填料箱，模塊化組合填料箱如果不能夠滿足快速拆裝及不停產維護的要求，將會對整個系統造成較大的影響，所以在更換填料掛件這個環節上必須要做到不停產，拆裝容易，能夠小范圍更換填料掛件。當需要進行檢修維護時可將裝置本體頂部的輕型蓋板打開，然后進入裝置內部。本實用新型采用的是重力自鎖形式的安裝方式，在裝置本體內安裝有填料框架支架，模塊化組合填料箱安裝于填料箱支架上，相互之間采用卡口自鎖，當需要取出單體模塊化組合填料箱時，直接提升即可，需要安裝時只需對準卡口放下即可，當需要對曝氣系統進行維修時，可將裝置本體所需要檢修的隔斷放空，模塊化組合填料箱提起，讓出檢修通道，來完成檢修過程。模塊化組合填料箱的尺寸有多種形式，其中有(BXLXH)l.5mX 1.5mX3.5m、ImX ImX 3.5m、1.5mX ImX 3.5m、ImX 2mX 3.5m、2mX 2mX 3.5m,還可根據實際情況定制，模塊化組合填料箱的填料密度也可根據水質情況自由調整。上述方案中的排泥管靠自壓排泥，因為裝置本體所產生的污泥密度與水比較接近，而且形狀松散，打開排泥管出口端的閥門通過自壓的形式就能夠將其排出。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0008]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0009]附圖2是附圖1的俯視圖。
[0010]附圖3是本實用新型刮油系統局部的結構示意圖。
[0011]附圖4是附圖1中模塊化組合填料箱結構示意圖。
[0012]附圖5是本實用新型的出水堰結構示意圖。
[0013]附圖6是本實用新型的輕型蓋板結構示意圖。
[0014]附圖7是本實用新型蓋板安裝示意圖。
【具體實施方式】
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[0015]由附圖所示，該生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置包括裝置本體1，裝置本體I分為一?四級破乳除油區和固液分離器12，固液分離器12由前部分的澄清段9和后部分的溶氣水發生器組成，固液分離器12具有去除懸浮物的功能。經過一?四級破乳除油區破乳除油后的水進入固液分離器12的澄清段9，固液分離器12的溶氣水發生器向澄清段9內通入溶氣水，將澄清段9內懸浮物去除。每一級破乳除油區均采用下布水上出水的結構，每一級破乳除油區內安裝有填料箱支架5，填料箱支架5內安裝有模塊化組合填料箱4 ;其模塊化組合填料箱4為活動式，在需要的情況下可以從填料箱支架5中提起，而不需要將原水放空，模塊化組合填料箱4的頂端靠重力自鎖，模塊化組合填料箱4有若干常用規格，也可根據實際情況定制，內部填料密度也可根據水質情況自由調整。每一級破乳除油區內側壁上部安裝有出水堰7，出水堰7連通有布水管8，布水管8向下延伸并穿過破乳除油區側壁與下一級破乳除油區相通，裝置本體I內安裝有曝氣系統2，曝氣系統2由曝氣風機13、曝氣管線、曝氣頭3組成，曝氣頭3安裝的形式為對稱陣列式，以曝氣管線為中心依次排開。裝置本體I內上部安裝有刮油系統，刮油系統由刮油機10、收油槽11組成。刮油機10將破乳后浮到水面的浮油收集，并重新回收。
[0016]為了使出水堰7高度可調整，出水堰7的立面上復合有副板18，副板17的兩端螺紋連接有絲杠，絲杠固定在裝置本體I的內壁上，副板18相對于出水堰7的立面能夠上下移動。通過旋轉絲杠，來升降副板18的高度，進而調整出水堰7高度。
[0017]為了使破乳除油過程中產生的污泥及時排出，裝置本體I底部安裝有帶孔的排泥管6，排泥管6出口端安裝有閥門。污泥密度與水比較接近，而且形狀松散，打開排泥管出口端的閥門通過自壓的形式就能夠將其排出。
[0018]來水管線上分別安裝有COD在線監測器14和粘度在線檢測器15，C0D在線監測器
14、粘度在線檢測器15和曝氣風機13分別與PLC控制器16信號線連接，COD在線監測器14和粘度在線檢測器15采集來水的相關數據，經過PLC控制器16參照數據庫中所儲存的粘度及COD數據進行比對，確定曝氣風機13曝氣量，PLC控制器16按此曝氣量通過控制曝氣風機13的變頻控制器，實現對裝置本體內曝氣量的實時在線自動調節。
[0019]如圖7所示，在裝置頂部覆蓋有蓋板，蓋板由輕型蓋板17和水泥澆注蓋板間隔組成。檢修時將輕型蓋板17移開即可，方便易操作。
[0020]來水通過布水管進入第一級破乳除油區，在滿足停留時間后從出水堰7經布水管8進入下一級破乳除油區，依次至第四級破乳除油區集水后進入澄清段9，固液分離器12的溶氣水發生器向澄清段9內通入溶氣水去除懸浮物，當裝置本體的液位需要調解時，可通過轉動出水堰7兩側絲杠的手輪，來調節出水堰7的高度，從而控制液位。除固液分離器12外的其它裝置本體通過曝氣系統2向裝置內的污水中曝氣，來增加微生物菌群對污水進行破乳和降解所需要的溶氧。活性良好的微生物菌群能夠正常的在模塊化組合填料箱4上附著、生長，最后在填料掛件、裝置本體表面以及能夠接觸到污水的其他表面上形成生物膜，以便于菌群能夠在裝置本體中更好的掛膜，待掛膜完成后，裝置的處理量和抗沖擊能力才能夠真正的體現出來。在裝置正常運行時無需專人進行操作，只需管理設備進口的總來水流量和曝氣系統進口的氣體流量即可，當計量儀表的顯示值與設定值不一致時，相應調整對應的閥門開度，將讀數調至設定值。
[0021]由本裝置處理后的水經大慶油田油藏水驅注水水質指標及分析方法(Q/SYDQ0605-2006)分析結果如下:微生物處理的有效停留時間為14h?16h。當來水含油在150?400 mg /L、懸浮物不大于250 mg /L、粘度不大于15mPa *s時，微生物處理出水含油不大于50 mg /L、懸浮物不大于150 mg /L。
[0022]本新型利用裝置本體I中的微生物菌群將不能夠回收的乳化油進行降解。菌種投加量按體積計，菌種體積為裝置本體I容積的萬分之2-5，微生物破乳過程是通過微生物自身所分泌的生物酶來完成的，該種生物酶具有較大的活性，在與油包水、水包油性質的乳化油相接觸時，能增加油水界面分子的表面活性，減小液滴的表面張力，實現不同成份的液相之間的分離，使油能夠被微生物消耗，也就是油與水之間的分離。在乳化油被破乳油與水分離后，才有可能實現對水中含油的降解。
[0023]微生物對水中含油的降解共分為以下幾種情況
[0024](一 )鏈烷烴的微生物降解:
[0025]1.微生物攻擊鏈烷烴的末端甲基，由混合功能氧化酶催化，生成伯醇，再進一步氧化為醛和脂肪酸，脂肪酸接著通過β_氧化進一步代謝。
[0026]2.有些微生物攻擊鏈烷的次末端，在鏈內的碳原子上插入氧。這樣，首先生成仲醇，再進一步氧化，生成酮，酮再代謝為酯，酯鍵裂解生成伯醇和脂肪酸。醇接著繼續氧化成醛、羧酸，羧酸則通過氧化進一步代謝。
[0027](二)不具備末端甲基的環烷烴由類似于上述次末端氧化的機制進行生物降解。
[0028]如環已烷，由混合功能氧化酶的羥化作用生成環已醇，后者脫氫生成酮，再進一步氧化，一個氧插入環而生成內酯，內酯開環，一端的羥基被氧化成醛基，再氧化成羧基，生成的二羧酸通過β-氧化進一步代謝:
[0029]脂環化合物通常不能用作微生物生長的唯一碳源，除非它們有足夠長的脂族側鏈。雖然已發現能夠在環已烷上生長的微生物，但更常見的是能轉化環已烷為環已酮的微生物不能內酯化和開環，而能將環已酮內酯化和開環的微生物卻不能轉化環已烷為環已酮。可見微生物之間的互生關系和共代謝在環烷烴的生物降解中起著重要作用。
[0030](三)芳香烴:芳香烴由加氧酶氧化為茶酚，二羥基化的芳香環再氧化，鄰位或間位開環。鄰位開環生成已二烯二酸，再氧化為酮已二酸，后者再氧化為三羧酸循環的中間產物琥珀酸和乙酰輔酶Α。間位開環生成2-羥已二烯半醛酸，進一步代謝生成甲酸、乙醛和丙酮酸。
[0031](四)多環芳烴:多環芳烴的生物降解，先是一個環二羥基化、開環，進一步降解為丙酮酸和CO2，然后第二個環以同樣方式分解。
[0032]微生物菌群對于水質變化較為敏感，在水之惡劣的環境下，多數菌種會表現出不適應，代謝減緩，停止繁殖，休眠，甚至被淘汰的情況，但是有少量的菌種還能夠水之惡劣的環境下生存，并且保持正常的生存，繁殖，代謝。因此，本實用新型將能夠在極端的環境中存活的菌種進行篩選、擴培、配伍后，獲得更適合油田水驅驅油及化學劑驅油采油廢水處理的菌群，該菌群所能適應范圍如下:礦化度< 120000mg/L、粘度< 10(mPa.S)、聚合物
<1200mg/L、表活劑 < 150mg/L、硫化物 < 200mg/L、懸浮物 < 300mg/L、COD < 1000mg/L、B/C比不小于0.1、PH值在6-10.5之間、溫度在20_40°C之間，含油及其他有機污染物
<1000mg/L。再將該菌群應用到本實用新型中，作為基礎菌種使用，設備調試時，在相對單純的環境中，投加大量該系列菌種，使該菌群能夠占有絕對的數量優勢，進而大量的繁殖，最后形成處理油田采油廢水所需微生物環境，實現該系列菌種破乳和降解采油廢水中的乳化油、溶解油。該系列微生物包括的細菌有假單胞菌屬(Pseudomonas)、棒桿菌屬(Corynebacterium)、微球菌屬(Micrococcus)、產減桿菌屬(Alcaligenes)等，放線菌主要是諾卡氏菌屬(Nocardia)，酵母菌主要是解脂假絲酵母(Candida lipolytica)和熱帶假絲酵母(C.tropicalis)，霉菌有青霉屬(Penicillium)和曲霉屬(Aspergillus)。
【權利要求】
1.一種生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，包括裝置本體(I)，其特征在于:裝置本體(I)分為一?四級破乳除油區和固液分離器(12)，固液分離器(12)由前部分的澄清段(9)和后部分的溶氣水發生器組成，每一級破乳除油區內安裝有填料箱支架(5)，填料箱支架(5)內安裝有模塊化組合填料箱(4);每一級破乳除油區內側壁上部安裝有出水堰(7)，出水堰(7)連通有布水管(8)，布水管(8)向下延伸并穿過破乳除油區側壁與下一級破乳除油區相通，裝置本體(I)內安裝有曝氣系統(2)，曝氣系統(2)由曝氣風機(13)、曝氣管線、曝氣頭(3)組成，裝置本體(I)內上部安裝有刮油系統，刮油系統由刮油機(10)、收油槽(11)組成。
2.根據權利要求1所述的生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，其特征在于:出水堰(7)的立面上復合有副板(18)，副板(17)的兩端螺紋連接有絲杠，絲杠固定在裝置本體(I)的內壁上，副板(18)相對于出水堰(7)的立面能夠上下移動。
3.根據權利要求2所述的生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，其特征在于:曝氣頭(3)安裝的形式為對稱陣列式，以曝氣管線為中心依次排開。
4.根據權利要求3所述的生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，其特征在于:裝置本體(I)底部安裝有帶孔的排泥管(6 )，排泥管(6 )出口端安裝有閥門。
5.根據權利要求4所述的生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，其特征在于:來水管線上分別安裝有COD在線監測器(14)和粘度在線檢測器(15)，COD在線監測器(14)、粘度在線檢測器(15)和曝氣風機(13)分別與PLC控制器(16)信號線連接，COD在線監測器(14)和粘度在線檢測器(15)采集來水的相關數據，經過PLC控制器(16)參照數據庫中所儲存的粘度及COD數據進行比對，確定曝氣風機(13)曝氣量，PLC控制器(16)按此曝氣量通過控制曝氣風機(13)的變頻控制器，實現對裝置本體內曝氣量的實時在線自動調節。
6.根據權利要求5所述的生物破乳降解澄清一體化采油廢水處理裝置，其特征在于:在裝置頂部覆蓋有蓋板，蓋板由輕型蓋板(17)和水泥澆注蓋板間隔組成。
【文檔編號】C02F9/14GK203833771SQ201420275540
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】唐述山, 侯鵬, 路學喜, 關博 申請人:大慶高新區百世環保科技開發有限公司