橫向流聚結-渦凹氣浮反應器及三元采出水橫向流聚結氣浮-a/o生物處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油田污水處理領域，具體涉及一種油田高鈣型三元采出水的處理方法。
技術背景
[0002]如何提高采出率是在原油開采過程中所普遍關心的問題，有研究表明，經過一次采油和二次采油之后，仍然有三分之二的原油被遺留在地層當中。為了提高油田的采出率，近些年來以添加化學復合藥劑的三元驅采技術被當作三次采油技術的代表而得到應用。
[0003]三元驅采技術中采用的堿、表面活性劑、聚合物三種藥劑中，每種藥劑均發揮了不同的作用。堿的添加可以通過降低油水界面的表面張力而提高原油的乳化性，同時堿的添加可以減少表面活性劑的用量而降低藥劑使用成本。表面活性劑的添加同樣可以降低油水的表面張力。在三元驅采技術中，聚合物可以增加水相的粘度，降低水相的迀移率比以及滲透性。
[0004]采出水被視為石油行業的生產廢水，在現如今的油田生產中已經將物理、化學、生物等多種處理方法單獨或是聯合使用應用于采出水的處理。雖然三元驅采技術可以增加采出率超過20%，但是其中加入的化學藥劑，使水和油形成了更加穩定的乳化狀態，油珠更加穩定且體積減小，從而使油水分離變得更加困難，此外，三元采出水中懸浮固體的體積與濃度高于水驅采油的采出水，因此三元采出水的處理為石油行業生產提出了新的挑戰。大慶油田是我國目前為止累積開采量最大的油田，年開采量連續20余年超過4.3 X 17噸，因此每年產生的采出水高達3 X 108，這些采出水經過處理后需達到回注標準。近年來，不同的油水分離技術被應用于油田采出水的處理，在以往的報道中，沉降、氣浮、生物處理、膜分離技術被廣泛應用于水驅采出水的處理中，然而見諸報道的有關三元采出水處理的相關資料仍然比較匱乏。
[0005]目前，國內的研究者主要是從物理沉降、投加化學藥劑、生物處理三方面入手對三元采出水進行處理。針對三元采出水的水質特點，一些研究者著重對三元采出水中化學藥劑以及懸浮固體、含油量、金屬離子對采出水油水分離特性的影響進行了一些研究，主要的研究進展如下:
[0006]上海交通大學的王方林等人根據三元復合驅采出水的處理特點，研制了除油劑D01001，在室內實驗中開展了除油效果、除油劑投量、藥劑強化反應時的攪拌強度和攪拌時間等研究，并在室內研究的基礎上，開展了現場小型處理實驗裝置的研究。研究者在其學位論文中通過模擬強堿體系三元復合驅采出水研究了三元藥劑對采出水油水分離特性的影響，考察油水界面特性，金屬離子、酸堿、螯合劑和曝氣對三元復合驅懸浮固體含量的影響，有針對性的研究各種物理分離方法和化學方法對三元復合驅采出水的分離作用。大慶油田設計院的劉文杰將硫化物去除劑應用于三元采出水的處理，確定了加藥量和運行條件。
[0007]葉清在其學位論文中研究了三元復合驅采出水中粘度、三元含量、油珠粒徑、離子強度等因素對三元采出水油水分離特性的影響，并通過室內配水的方式研究了三元采出水油水界面性質和流變特性，分析了三元采出水油珠穩定機理。研究者在本研究中采用離心法、混凝-氣浮法、超聲破乳法和電解-氣浮法對三元驅采出水進行了處理實驗研究。
[0008]上海交通大學的劉書孟從除油、過濾、精細過濾三方面入手，在高效除油技術方面，開展氣攜液-液旋流分離理論及應用研究，在高效過濾技術方面，開展親水性纖維球過濾三元復合驅采出水實驗研究，在精細過濾技術方面，開展聚驅采出水超濾膜深度處理技術研究。
[0009]王彪在其學位論文中分析了ASP驅油劑組分對三元采出水油水分離特性及界面流變性質的影響，同時制備了白泥處理劑，研究其投加量、PH、攪拌條件、沉降時間、初始含油量以及溫度對處理效果的影響。
[0010]王愛軍在其學位論文中模擬曝氣沉降工藝，考察三元采出水中懸浮固體、含油量、聚合物含量、硫化物、硅酸鹽等指標的變化情況，分析了懸浮固體的組成，表征了懸浮固體的形貌，并研究了影響三元采出水中懸浮固體含量變化的主要因素。
[0011]根據三元采出水的水質特點，很多研究者將組合式沉降-分離裝置應用于三元采出水的現場處理實驗當中。例如，曹振錕等人應用了壓力組合式沉降分離裝置，通過現場實驗，確定了工藝參數，闡明了與單獨沉降工藝相比的工藝優勢。研究者劉文應用組合沉降過濾裝置處理弱堿型三元采出水，確定了相應的工藝參數。
[0012]劉長莉等人將已經馴化好的載有好氧微生物的填料應用于三元采出水的處理，分析了對含油量的降解效果以及微生物對油的利用效能，探索了將微生物應用于三元采出水處理上的可行性。
[0013]由以上研究可知，到目前為止，我國對三元采出水處理的研究仍然處于起步階段。三元采出水中所添加的藥劑，一面在提高采收率方面為人類的生產生活提供了極其有益的幫助，另一方面卻為采出水的處理提出了新的嚴峻考驗。目前針對三元采出水所使用的以沉降為核心技術的物理分離工藝和以投加各種藥劑為主的化學工藝，一方面需要大量藥劑的輔助，增加了處理成本，另一方面并未在真正意義上實現污染物的減量，并非是環境友好的。微生物應用于污水處理具有高效、低成本等諸多優點，三元藥劑中的聚合物、表面活性劑等物質具有極強的生物抗性與毒性，如果處理不善，會對收納環境造成嚴重的破壞，基于這些特性，其生物降解存在較多的苦難，然而微生物具有較高的變異率和環境適應性，微生物降解與無害化將成為解決三元藥劑處理的有效手段。由以往的研究可以發現，將其應用于三元采出水的處理上仍然處于起步探索階段且并未總結出一套完整易用的處理工藝。在以往的研究中，針對三元采出水的處理目的都是為了油田生產服務，因而所制定的處理目標大都是達到回注的水質標準，關注的水質指標以含油量、懸浮固體、粘度、粒徑中值等為主，忽略了三元采出水中的毒性物質和有毒有害物質。然而，一個不容忽視的問題是，目前我國的油田開采已經進入了高含水階段，采出水外排將是一個無法回避的問題，因此使采出水處理達到更高的水質要求是油田生產的新要求。
【發明內容】
[0014]本發明的目的要解決現在油田高鈣型三元采出水處理難度大，主要表現在油水分離困難，采出水乳化程度高，其中的含油量較高、懸浮物很難去除的問題，而提供一種橫向流聚結-渦凹氣浮反應器及三元采出水橫向流聚結氣浮-A/Ο生物處理方法。
[0015]橫向流聚結-渦凹氣浮反應器包括橫向流聚結除油器、一段氣浮反應器、二段氣浮反應器、配水裝置、一段配水連廊、出水儲存器、沉降裝置、進水管、流聚結排油管、流聚結收油槽、上填料壓板、擋板、流聚結穿孔排泥管、一段收渣槽、一段排渣管、一段出水槽、一段出水管、一段容氣水管、一段穿孔排泥管、二段容氣水管、沉降排油管、沉降出水管、二段配水連廊、沉降穿孔排泥管、二段穿孔排泥管、下填料壓板、二段進水管、二段排渣管、二段收渣槽和沉降收油槽；
[0016]由所述的上填料壓板和下填料壓板將橫向流聚結除油器由上至下依次分隔成排油區、填料區和流聚結積淤區，所述的配水裝置設置在橫向流聚結除油器的一側，在橫向流聚結除油器的另一側設置一段配水連廊，且填料區與配水裝置和一段配水連廊連通，在配水裝置上方設置流聚結收油槽，所述的流聚結收油槽與排油區通過流聚結排油閥連通，在配水裝置底部設置進水管，在流聚結收油槽底部設置流聚結排油管，在下填料壓板朝向流聚結積淤區一側設置擋板，在流聚結積淤區底部設置流聚結穿孔排泥管；
[0017]由一段隔板將一段氣浮反應器分隔成一段氣浮區和分水區，在一段氣浮區內一段隔板上部設置一段收渣槽，在分水區內一段氣浮反應器側壁上部設置一段出水槽，所述的一段氣浮區通過一段進水閥與一段配水連廊連通，所述的一段收渣槽通過一段排渣閥與一段氣浮區連通，且在一段收渣槽設置一段排渣管，所述的一段出水槽通過一段出水閥與分水區連通，且一段出水槽底部設置一段出水管，所述的一段氣浮反應器底部設有一段積淤區，在一段積淤區底部設置一段穿孔排泥管；
[0018]所述的一段容氣水管貫穿一段氣浮反應器，一段容氣水管的一端與一段配水連廊連通，一段容氣水管的另一端與二段容氣水管連通，所述的二段容氣水管貫穿二段氣浮反應器，且二段容氣水管的另一端與二段配水連廊連通；
[0019]由二段隔板將二段氣浮反應器分隔成進水區和二段氣浮區，在二段氣浮區內二段隔板上部設置二段收渣槽，在進水區內二段氣浮反應器側壁上部設置二段進水槽，所述的二段氣浮區通過二段出水閥與二段配水連廊連通，所述的二段收渣槽通過二段排渣閥與二段氣浮區連通，且在二段收渣槽設置二段排渣管，所述的二段進水槽通過二段進水閥與進水區連通，在二段進水槽底部設置二段進水管，且二段進水管與一段出水管連通;所述的二段氣浮反應器底部設有二段積淤區，在二段積淤區底部設置二段穿孔排泥管；
[0020]所述二段配水連廊的另一側通過沉積區進水通道與沉降裝置連通，在沉降裝置的另一側設置出水儲存器，在出水儲存器上方設置沉降收油槽，所述的沉降收油槽通過沉降排油閥與沉降裝置連通，所述的出水儲存器通過沉降出水閥與沉降裝置連通，在出水儲存器底部設置沉降出水管，在沉降收油槽底部設置沉降排油管，所述的沉降裝置底部設有沉降積淤區，在沉降積淤區底部設置沉降穿孔排泥管。
[0021]利用上述橫向流聚結-渦凹氣浮反應器進行三元采出水橫向流聚結氣浮-A/0生物處理方法，具體是按以下步驟完成的:
[0022]一、橫向流聚結氣浮處理:將油田三元采出水通入橫向流聚結-渦凹氣浮反應器中進行處理，得到橫向流聚結氣浮處理水；
[0023]二、厭氧處理:利用UASB反應器、IC反應器或厭氧SBR反應器對橫向流聚結氣浮處理水進行厭氧處理，得到厭氧處理水，在厭氧處理過程中利用已馴化具有高效降解效能的厭氧活性污泥進行生物強化處理，水力停留時間為12h?24h;
[0024]三、好氧處理:利用好氧活性污泥或好氧生物掛膜對厭氧處理水進行好氧處理，即完成三元采出水橫向流聚結氣浮-A/0生物處理，得到處理后污水，在好氧處理過程中利用已馴化具有較高生物降解活性的微生物菌群行生物強化處理，水力停留時間為Sh?16h。
[0025]本發明優點:本發明針對三元采出水的特性，先采用氣浮技術進行油水的分離，后續針對殘留的油水進行A/0生物法處理，可以達到采出水的回注的標準，其中創新點在于，該變傳統的氣浮方式，采用的是橫向流聚結-渦凹氣浮反應器，可以大大的提高氣浮和石油類回收的效率，同時采用生物方法可以實現含油的深度處理。懸浮物也可以大大的降低。最終實現油田三元采出水回注的達標:含油量< 5mg/L，懸浮物< 5mg/L，粒徑中值< I微米。
【附圖說明】
[0026]圖1是橫向流聚結-渦凹氣浮反應器中配水裝置、橫向流聚結除油器、一段配水連廊和一段氣浮