生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置制造方法
【专利摘要】一种生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置。装置本体分为一～四级破乳除油区和固液分离器，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架，填料箱支架内安装有模块化组合填料箱；每一级破乳除油区内侧壁上部安装有出水堰，出水堰连通有布水管，布水管向下延伸并穿过破乳除油区侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体内安装有曝气系统，曝气系统由曝气风机、曝气管线、曝气头组成，装置本体内上部安装有刮油系统，刮油系统由刮油机、收油槽组成。该装置采用微生物技术对采油废水进行破乳和降解。其微生物菌群可产生生物酶，能够将污水中乳化油液滴破乳，将油水分离，然后以水中的油作为微生物生长所需要的碳源，对其进行降解，达到除油的效果。
【专利说明】生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及采油废水处理【技术领域】，特别是一种生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置。
【背景技术】
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[0002]油田采油废水，主要来源于油田生产过程中注采不平衡时产生的污水，以及油气集输装置大修和冲洗地面管线时排放的污水。该污水水质成分较为复杂，污水中的污染成分来源于采油生产的各个生产工序。其中既有原油，又有从地层中携带出来的各种盐类和悬浮固体。在油气集中输送过程中，又掺进了一些化学药剂，同时污水中还含有一些微生物。总体而言，采油污水水质具有以下几方面特点:含油量远高大于各种回用去向所要求的水质标准；悬浮物含量高，颗粒细小；富含有机物；含有微生物。随着采油技术的发展，所产生的采油废水的成份越来越复杂，因而采油废水的处理难度也越来越大。目前国内各油田普遍采用的采油废水处理工艺流程为:自然除油一混凝除油一压力过滤，可去除采油废水中的大粒径的油珠，缺点是不能去除水中乳化油和溶解油。这就意味着传统的采油废水处理工艺已经无法达到理想的处理效果，石油开采废水处理技术现已滞后于驱油技术的发展成为驱油技术大规模推广应用的主要限制因素。
实用新型内容:
[0003]为了克服【背景技术】中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，是一种针对采油废水所设计的生化除油装置，本实用新型采用具有破乳、除油功能的独有微生物技术，其微生物菌群可产生生物酶能够将污水中水包油、油包水形式的液滴破乳，将油水分离，然后以水中的油作为微生物生长所需要的碳源，对其进行降解，最终达到除油的效果。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:该生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置包括装置本体，装置本体分为一?四级破乳除油区和固液分离器，固液分离器由前部分的澄清段和后部分的溶气水发生器组成，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架，填料箱支架内安装有模块化组合填料箱；每一级破乳除油区内侧壁上部安装有出水堰，出水堰连通有布水管，布水管向下延伸并穿过破乳除油区侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体内安装有曝气系统，曝气系统由曝气风机、曝气管线、曝气头组成，装置本体内上部安装有刮油系统，刮油系统由刮油机、收油槽组成。
[0005]上述方案中出水堰的立面上复合有副板，副板的两端螺纹连接有丝杠，丝杠固定在装置本体的内壁上。曝气头安装的形式为对称阵列式，以曝气管线为中心依次排开。装置本体底部安装有带孔的排泥管，排泥管出口端安装有阀门。来水管线上分别安装有COD在线监测器和粘度在线检测器，COD在线监测器、粘度在线检测器和曝气风机分别与PLC控制器信号线连接，COD在线监测器和粘度在线检测器采集来水的相关数据，经过PLC控制器参照数据库中所储存的粘度及COD数据进行比对，确定曝气风机曝气量，PLC控制器按此曝气量通过控制曝气风机的变频控制器，实现对装置本体内曝气量的实时在线自动调节。在装置顶部覆盖有盖板，盖板由轻型盖板和水泥浇注盖板间隔组成。
[0006]本实用新型具有如下有益效果:由于采油废水的粘度不断增加，所以曝气的溶氧效率会大大的降低，如果按照常规的曝气方式布置，达不到理想的效果，若水中的溶氧达不到微生物生存所须的含氧量，将会对微生物种群的繁殖造成不利的影响，进而影响出水水质。因此，本实用新型曝气头的分布采用分布广、数量多、结构紧密的“丰”字形布气方式，曝气效果更好，从而为微生物的生长营造出最好的生存环境。曝气头的排布形式为对称阵列式，装置本体中对称位置上所对应的曝气头与曝气管线之间的距离相等，保证每个池体内的曝气量相等。
[0007]随着油田的深入发展，为确保原油产量的平稳，油田水驱驱油方式目前正逐步过渡到化学剂驱油方式(普通聚驱、高浓度聚驱、三元复合驱等)，采油废水中的聚合物含量不断升高，在聚合物含量较高的情况下，模块化组合填料箱上就很容易吸附一定量的聚合物，特别的是在水质比较差的前几级装置本体中，一旦模块化组合填料箱上吸附的聚合物达到一定的量，将很难再做为微生物的载体被使用，菌群在沾满聚合物的填料挂件表面无法挂膜，在这种情况下就需要将被污染的填料挂件清除，更换新的模块化组合填料箱，模块化组合填料箱如果不能够满足快速拆装及不停产维护的要求，将会对整个系统造成较大的影响，所以在更换填料挂件这个环节上必须要做到不停产，拆装容易，能够小范围更换填料挂件。当需要进行检修维护时可将装置本体顶部的轻型盖板打开，然后进入装置内部。本实用新型采用的是重力自锁形式的安装方式，在装置本体内安装有填料框架支架，模块化组合填料箱安装于填料箱支架上，相互之间采用卡口自锁，当需要取出单体模块化组合填料箱时，直接提升即可，需要安装时只需对准卡口放下即可，当需要对曝气系统进行维修时，可将装置本体所需要检修的隔断放空，模块化组合填料箱提起，让出检修通道，来完成检修过程。模块化组合填料箱的尺寸有多种形式，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,还可根据实际情况定制，模块化组合填料箱的填料密度也可根据水质情况自由调整。上述方案中的排泥管靠自压排泥，因为装置本体所产生的污泥密度与水比较接近，而且形状松散，打开排泥管出口端的阀门通过自压的形式就能够将其排出。
【专利附图】
【附图说明】
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[0008]附图1是本实用新型的结构示意图。
[0009]附图2是附图1的俯视图。
[0010]附图3是本实用新型刮油系统局部的结构示意图。
[0011]附图4是附图1中模块化组合填料箱结构示意图。
[0012]附图5是本实用新型的出水堰结构示意图。
[0013]附图6是本实用新型的轻型盖板结构示意图。
[0014]附图7是本实用新型盖板安装示意图。
【具体实施方式】
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[0015]由附图所示，该生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置包括装置本体1，装置本体I分为一?四级破乳除油区和固液分离器12，固液分离器12由前部分的澄清段9和后部分的溶气水发生器组成，固液分离器12具有去除悬浮物的功能。经过一?四级破乳除油区破乳除油后的水进入固液分离器12的澄清段9，固液分离器12的溶气水发生器向澄清段9内通入溶气水，将澄清段9内悬浮物去除。每一级破乳除油区均采用下布水上出水的结构，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架5，填料箱支架5内安装有模块化组合填料箱4 ;其模块化组合填料箱4为活动式，在需要的情况下可以从填料箱支架5中提起，而不需要将原水放空，模块化组合填料箱4的顶端靠重力自锁，模块化组合填料箱4有若干常用规格，也可根据实际情况定制，内部填料密度也可根据水质情况自由调整。每一级破乳除油区内侧壁上部安装有出水堰7，出水堰7连通有布水管8，布水管8向下延伸并穿过破乳除油区侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体I内安装有曝气系统2，曝气系统2由曝气风机13、曝气管线、曝气头3组成，曝气头3安装的形式为对称阵列式，以曝气管线为中心依次排开。装置本体I内上部安装有刮油系统，刮油系统由刮油机10、收油槽11组成。刮油机10将破乳后浮到水面的浮油收集，并重新回收。
[0016]为了使出水堰7高度可调整，出水堰7的立面上复合有副板18，副板17的两端螺纹连接有丝杠，丝杠固定在装置本体I的内壁上，副板18相对于出水堰7的立面能够上下移动。通过旋转丝杠，来升降副板18的高度，进而调整出水堰7高度。
[0017]为了使破乳除油过程中产生的污泥及时排出，装置本体I底部安装有带孔的排泥管6，排泥管6出口端安装有阀门。污泥密度与水比较接近，而且形状松散，打开排泥管出口端的阀门通过自压的形式就能够将其排出。
[0018]来水管线上分别安装有COD在线监测器14和粘度在线检测器15，C0D在线监测器
14、粘度在线检测器15和曝气风机13分别与PLC控制器16信号线连接，COD在线监测器14和粘度在线检测器15采集来水的相关数据，经过PLC控制器16参照数据库中所储存的粘度及COD数据进行比对，确定曝气风机13曝气量，PLC控制器16按此曝气量通过控制曝气风机13的变频控制器，实现对装置本体内曝气量的实时在线自动调节。
[0019]如图7所示，在装置顶部覆盖有盖板，盖板由轻型盖板17和水泥浇注盖板间隔组成。检修时将轻型盖板17移开即可，方便易操作。
[0020]来水通过布水管进入第一级破乳除油区，在满足停留时间后从出水堰7经布水管8进入下一级破乳除油区，依次至第四级破乳除油区集水后进入澄清段9，固液分离器12的溶气水发生器向澄清段9内通入溶气水去除悬浮物，当装置本体的液位需要调解时，可通过转动出水堰7两侧丝杠的手轮，来调节出水堰7的高度，从而控制液位。除固液分离器12外的其它装置本体通过曝气系统2向装置内的污水中曝气，来增加微生物菌群对污水进行破乳和降解所需要的溶氧。活性良好的微生物菌群能够正常的在模块化组合填料箱4上附着、生长，最后在填料挂件、装置本体表面以及能够接触到污水的其他表面上形成生物膜，以便于菌群能够在装置本体中更好的挂膜，待挂膜完成后，装置的处理量和抗冲击能力才能够真正的体现出来。在装置正常运行时无需专人进行操作，只需管理设备进口的总来水流量和曝气系统进口的气体流量即可，当计量仪表的显示值与设定值不一致时，相应调整对应的阀门开度，将读数调至设定值。
[0021]由本装置处理后的水经大庆油田油藏水驱注水水质指标及分析方法(Q/SYDQ0605-2006)分析结果如下:微生物处理的有效停留时间为14h?16h。当来水含油在150?400 mg /L、悬浮物不大于250 mg /L、粘度不大于15mPa *s时，微生物处理出水含油不大于50 mg /L、悬浮物不大于150 mg /L。
[0022]本新型利用装置本体I中的微生物菌群将不能够回收的乳化油进行降解。菌种投加量按体积计，菌种体积为装置本体I容积的万分之2-5，微生物破乳过程是通过微生物自身所分泌的生物酶来完成的，该种生物酶具有较大的活性，在与油包水、水包油性质的乳化油相接触时，能增加油水界面分子的表面活性，减小液滴的表面张力，实现不同成份的液相之间的分离，使油能够被微生物消耗，也就是油与水之间的分离。在乳化油被破乳油与水分离后，才有可能实现对水中含油的降解。
[0023]微生物对水中含油的降解共分为以下几种情况
[0024](一 )链烷烃的微生物降解:
[0025]1.微生物攻击链烷烃的末端甲基，由混合功能氧化酶催化，生成伯醇，再进一步氧化为醛和脂肪酸，脂肪酸接着通过β_氧化进一步代谢。
[0026]2.有些微生物攻击链烷的次末端，在链内的碳原子上插入氧。这样，首先生成仲醇，再进一步氧化，生成酮，酮再代谢为酯，酯键裂解生成伯醇和脂肪酸。醇接着继续氧化成醛、羧酸，羧酸则通过氧化进一步代谢。
[0027](二)不具备末端甲基的环烷烃由类似于上述次末端氧化的机制进行生物降解。
[0028]如环已烷，由混合功能氧化酶的羟化作用生成环已醇，后者脱氢生成酮，再进一步氧化，一个氧插入环而生成内酯，内酯开环，一端的羟基被氧化成醛基，再氧化成羧基，生成的二羧酸通过β-氧化进一步代谢:
[0029]脂环化合物通常不能用作微生物生长的唯一碳源，除非它们有足够长的脂族侧链。虽然已发现能够在环已烷上生长的微生物，但更常见的是能转化环已烷为环已酮的微生物不能内酯化和开环，而能将环已酮内酯化和开环的微生物却不能转化环已烷为环已酮。可见微生物之间的互生关系和共代谢在环烷烃的生物降解中起着重要作用。
[0030](三)芳香烃:芳香烃由加氧酶氧化为茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。邻位开环生成已二烯二酸，再氧化为酮已二酸，后者再氧化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和乙酰辅酶Α。间位开环生成2-羟已二烯半醛酸，进一步代谢生成甲酸、乙醛和丙酮酸。
[0031](四)多环芳烃:多环芳烃的生物降解，先是一个环二羟基化、开环，进一步降解为丙酮酸和CO2，然后第二个环以同样方式分解。
[0032]微生物菌群对于水质变化较为敏感，在水之恶劣的环境下，多数菌种会表现出不适应，代谢减缓，停止繁殖，休眠，甚至被淘汰的情况，但是有少量的菌种还能够水之恶劣的环境下生存，并且保持正常的生存，繁殖，代谢。因此，本实用新型将能够在极端的环境中存活的菌种进行筛选、扩培、配伍后，获得更适合油田水驱驱油及化学剂驱油采油废水处理的菌群，该菌群所能适应范围如下:矿化度< 120000mg/L、粘度< 10(mPa.S)、聚合物
<1200mg/L、表活剂 < 150mg/L、硫化物 < 200mg/L、悬浮物 < 300mg/L、COD < 1000mg/L、B/C比不小于0.1、PH值在6-10.5之间、温度在20_40°C之间，含油及其他有机污染物
<1000mg/L。再将该菌群应用到本实用新型中，作为基础菌种使用，设备调试时，在相对单纯的环境中，投加大量该系列菌种，使该菌群能够占有绝对的数量优势，进而大量的繁殖，最后形成处理油田采油废水所需微生物环境，实现该系列菌种破乳和降解采油废水中的乳化油、溶解油。该系列微生物包括的细菌有假单胞菌属(Pseudomonas)、棒杆菌属(Corynebacterium)、微球菌属(Micrococcus)、产减杆菌属(Alcaligenes)等，放线菌主要是诺卡氏菌属(Nocardia)，酵母菌主要是解脂假丝酵母(Candida lipolytica)和热带假丝酵母(C.tropicalis)，霉菌有青霉属(Penicillium)和曲霉属(Aspergillus)。
【权利要求】
1.一种生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，包括装置本体(I)，其特征在于:装置本体(I)分为一?四级破乳除油区和固液分离器(12)，固液分离器(12)由前部分的澄清段(9)和后部分的溶气水发生器组成，每一级破乳除油区内安装有填料箱支架(5)，填料箱支架(5)内安装有模块化组合填料箱(4);每一级破乳除油区内侧壁上部安装有出水堰(7)，出水堰(7)连通有布水管(8)，布水管(8)向下延伸并穿过破乳除油区侧壁与下一级破乳除油区相通，装置本体(I)内安装有曝气系统(2)，曝气系统(2)由曝气风机(13)、曝气管线、曝气头(3)组成，装置本体(I)内上部安装有刮油系统，刮油系统由刮油机(10)、收油槽(11)组成。
2.根据权利要求1所述的生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，其特征在于:出水堰(7)的立面上复合有副板(18)，副板(17)的两端螺纹连接有丝杠，丝杠固定在装置本体(I)的内壁上，副板(18)相对于出水堰(7)的立面能够上下移动。
3.根据权利要求2所述的生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，其特征在于:曝气头(3)安装的形式为对称阵列式，以曝气管线为中心依次排开。
4.根据权利要求3所述的生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，其特征在于:装置本体(I)底部安装有带孔的排泥管(6 )，排泥管(6 )出口端安装有阀门。
5.根据权利要求4所述的生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，其特征在于:来水管线上分别安装有COD在线监测器(14)和粘度在线检测器(15)，COD在线监测器(14)、粘度在线检测器(15)和曝气风机(13)分别与PLC控制器(16)信号线连接，COD在线监测器(14)和粘度在线检测器(15)采集来水的相关数据，经过PLC控制器(16)参照数据库中所储存的粘度及COD数据进行比对，确定曝气风机(13)曝气量，PLC控制器(16)按此曝气量通过控制曝气风机(13)的变频控制器，实现对装置本体内曝气量的实时在线自动调节。
6.根据权利要求5所述的生物破乳降解澄清一体化采油废水处理装置，其特征在于:在装置顶部覆盖有盖板，盖板由轻型盖板(17)和水泥浇注盖板间隔组成。
【文档编号】C02F9/14GK203833771SQ201420275540
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】唐述山, 侯鹏, 路学喜, 关博 申请人:大庆高新区百世环保科技开发有限公司