王 飞

（中国石油 大庆油田水务公司，黑龙江 大庆 163000）

稠油采出水处理中试

王 飞

（中国石油 大庆油田水务公司，黑龙江 大庆 163000）

以活性焦为吸附剂，采用预吸附—水解酸化—曝气生物固定床滤池—后吸附组合工艺中试处理稠油采出水。试验结果表明，当预吸附进水COD为408.6～526.7 mg/L、预吸附池活性焦泥回流量为25%（w）、水解酸化池上升流速为0.22 m/h、曝气生物固定床滤池气水体积比为10∶1、后吸附池投加新活性焦2 kg时，组合工艺对稠油采出水COD的去除率达到90.0%，出水COD均值为46.2 mg/L，出水水质满足DB 21/1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》。

稠油采出水；水解酸化；曝气生物固定床滤池；活性焦；吸附

我国大部分油田的开发已进入中后期开采阶段［1］，原油开采难度越来越大、采出液含水率越来越高、产出水［2］成分也越来越复杂。特别是稠油产出水，由于其温度较高，同时含有多种难降解的有机组分以及采油作业过程和产出液地面处理过程中使用的多种难降解有机合成化学添加剂，致使稠油产出水的处理成为业内的难题［3-4］。随着国内部分地区污水综合排放标准升级，COD已成为制约稠油污水达标排放的关键污染因子［5］。前期试验结果表明，单纯的一级或两级生化处理工艺，COD无法达到外排升级达标的处理要求。其主要原因是来水污染物种类多［6］，水质稳定性差，特别是稠油开发过程中的各种化学添加剂，影响稠油污水的可生化性，甚至带来严重的生物毒性。

活性焦是以劣质煤为主要原料制备的一种具有吸附和催化双重性能的粉末状材料，发达的中孔结构决定了其对大分子、长链有机物以及无机物均有较强的吸附特性，可通过过滤和吸附两种功能对污水进行处理。与活性炭［7］相比，活性焦既具有活性炭的特点，又克服了活性炭价格高、机械强度低、易粉碎的缺点。鉴于以上优点，目前活性焦已成为难降解有机废水、油田采出水处理的研究热点。

本工作开发了稠油采出水COD活性焦组合工艺处理技术，以国内某油田经隔油-气浮工艺处理后的稠油采出水进行中试，对预吸附—水解酸化—曝气生物固定床滤池—后吸附组合工艺进行研究，稳定进水水质，提高污水可生化性，吸附难生物降解物质，使污水经过组合工艺处理后能稳定达标排放。

1 试验部分

1.1 试验材料

稠油采出水：国内某油田采出水经过隔油—气浮处理后的出水，出水温度为45～55℃，原水水质见表1。

表1 原水水质 mg/L

活性焦：以劣质褐煤为主要原料制备而成的粉末状物质，吸附量为50～100 mg/g。

生物载体：改性聚氨酯，呈矩形泡沫状，规格为5 cm×2 cm×2 cm，载体层高度1.5 m，载体量为21 m3。

高效石油专性降解菌：中跃环保科技集团，投加量为1 g/L（以有效容积计）。

1.2 工艺流程及运行参数

工艺流程见图1。稠油采出水由泵提升至预吸附池，其内安装搅拌器，进水与回流活性焦泥均匀混合，出水经过沉降池1后自流到上升流速为0.22 m/h的水解酸化池，随后经过气水比10∶1（体积比）的曝气生物固定床滤池处理后，自流到后吸附池，池内活性焦的投加量为2 kg/m3，混合液自流到沉降池2。上清液自流到下一级后直接外排，部分焦泥回流到预吸附池，剩余焦泥脱水外排或作为燃料。污水处理系统设计流量为1 m3/h，各单元工艺参数见表2。

预吸附启动阶段，可以通过投加新活性焦的方式，使吸附池内活性焦浓度快速达到所需要的浓度。而在稳定运行阶段，不需要投加新的活性焦，通过将后吸附焦泥按进水流量的15%～25%（w）回流至预吸附池，以维持预吸附池中活性焦的浓度。

图1 工艺流程

表2 各单元工艺参数

中试生化装置启动阶段进行闷曝，水解酸化和生物曝气固定床滤池分别按n（C）∶n（N）∶n（P）=300∶5∶1和n（C）∶n（N）∶n（P）= 100∶5∶1比例投加营养，待微生物培养工作完成后，开始逐步进水，流量逐渐增加至满负荷流量（1 m3/h），监测有机物的降解效果，考察该生化工艺运行的稳定性及处理效果。

1.3 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD［8］232-235；采用五日生化法测定BOD5［8］ 249-252；采用红外分光光度法测定ρ（石油类）［8］ 491-492；采用纳氏试剂分光光度法测定ρ（氨氮）［8］ 444-445；采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定TN［8］ 448-449；采用重量法测定SS［8］ 129-130。

2 结果与讨论

2.1 生化装置的启动与稳定运行

水解酸化—曝气生物固定床滤池的COD去除效果见图2。由图2可见，随着运行时间的增加，生化出水COD逐渐降低，直至达到110 mg/L左右，处理效果较稳定，COD去除率为50%～70%。

图2 水解酸化—曝气生物固定床滤池的COD去除效果

2.2 预吸附单元对水质的稳定效果

稠油污水水质、水量变化较大，若直接进入后置生化处理单元会对微生物造成较大冲击，抑制微生物的活性甚至死亡，而预吸附单元可以有效解决这一问题。预吸附单元对COD的去除效果见图3。

图3 预吸附单元对COD的去除效果

由图3可见：预吸附单元进水COD的波动范围较大，在408.6～526.7 mg/L之间，均值为465.5 mg/ L；而预吸附出水较为稳定，COD均值为265.1 mg/ L，单元COD去除率均值达到43.1%，说明预吸附单元具有较强的稳定性和抗冲击负荷能力，能适应水质水量变化较大的稠油采出水，为后续生物处理单元提供稳定有利的进水条件。

2.3 后吸附单元对难降解有机物的吸附效果

经过预吸附与生物工艺处理后，稠油污水中的污染物主要是难生物降解的物质，无法继续通过生化方法而被去除，出水水质不能达标外排，而后吸附工艺可以通过投加活性焦对其进行深度吸附处理。后吸附单元对COD的去除效果见图4。由图4可见，当后吸附进水COD为75.3～105.5 mg/ L（均值为89.7 mg/L）时，后吸附单元的平均去除率为48.5%，出水COD为42.1～49.6 mg/L（均值为46.2 mg/L）。

图4 后吸附单元对COD的去除效果

2.4 组合工艺稳定运行阶段的处理效果

组合工艺COD的变化见图5，由图5可见：预吸附进水COD为408.6～526.7 mg/L，波动范围较大，而预吸附出水COD均值为265.1 mg/L；水解酸化—曝气生物固定床滤池出水COD均值为89.7 mg/ L；后吸附出水均值为46.2 mg/L。组合工艺的平均COD去除率达90.0%。

图5 组合工艺COD的变化

组合工艺BOD5/COD的变化见图6。由图6可见，预吸附出水BOD5/COD值为0.08，经水解酸化后出水BOD5/COD值达到0.25，曝气生物固定床滤池出水BOD5/COD值变为0.14，水中主要是难降解有机物。水解酸化段BOD5/COD值升高的原因在于，在水解酸化池中部分难生物降解的有机物转化为易生物降解的有机物，导致BOD5的升高，同时污水中许多易降解的有机物被微生物直接摄取，宏观表现为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。

组合工艺进出水水质和排放标准见表3。由表3可见，出水中主要污染物的指标均已达到DB 21/ 1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》［9］。

图6 组合工艺BOD5/COD的变化

表3 组合工艺进出水水质和排放标准 mg/L

3 结论

a）构建的预吸附—水解酸化—曝气生物固定床滤池—后吸附组合工艺可以有效处理水质、水量变化较大及含有大量化学添加剂的稠油采出水，无二次污染，COD去除率达到90.0%，出水COD均值为46.2 mg/L，主要污染物水质指标均满足DB 21/1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》。

b）预吸附单元可去除污水中大分子的有机化合物，单元COD去除率均值为43.1%，出水较为稳定，COD均值为265.1 mg/L，稳定水质的同时可降低后续生物反应的抑制毒性。

c）水解酸化—生物曝气固定床滤池的单元COD去除率为50%～70%，出水COD平均值达到89.7 mg/L。其中水解酸化单元将难降解的物质转化为小分子易降解的物质，BOD5/COD值由0.08提高至0.25，为后续曝气生物固定床滤池提供有利稳定的进水条件。

d）后吸附进水COD为75.3～105.5 mg/L（均值为89.7 mg/L）时，后吸附单元平均COD去除率达到48.5%，出水COD为42.1～49.6 mg/L，均值为46.2 mg/L。

［1］ 任永忠，陈素宁，刘智金，等. 油田外排污水处理技术及研究进展［J］. 安全与环境工程，2011 ，18 （2）：46 - 49.

［2］ Xiaojing Wang ，Goual L，Colberg P J S. Characterization and treatment of dissolved organic matter from oilfi eld produced waters ［J］. J Hazard Mater，2012，5 （217/218）：164 - 170

［3］ 王璟，毛进，赵剑强，等. 稠油热采废水回用电站锅炉补给水工艺［J］. 化工进展，2015，34（12）：4407 - 4414.

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［5］ 陈进富，刘如意，赵立军，等. 基于COD构成的油田含油污水升级达标处理技术探讨［J］. 工业水处理，2013，33（2）：70 - 72.

［6］ 仝坤，张以河，宋启辉，等. 稠油废水破乳剂的研究进展［J］. 化工环保，2013，33（1）：28 - 32.

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［8］ 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法［M］. 4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

［9］ 辽宁省环境保护局. DB 21/1627—2008辽宁省污水综合排放标准［S］. 沈阳：辽宁省质量监督局，2008.

（编辑 叶晶菁）

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。

王飞（1989—），男，黑龙江省佳木斯市人，硕士，助理工程师，电话 13555532875，电邮 417756358@ qq.com。