针对油田高含盐废水中污染物的处理问题，并根据我国某油田生产废水的基本特点，提出一种预处理+生物接触氧化的废水处理技术。废水在曝气调节池和旋流气浮装置中进行预处理，将废水中的悬浮物以及石油类物质去除，在进行生物接触氧化的过程中，将分别进行水解酸化处理以及接触氧化处理。通过试验对该项技术应用的可行性进行验证，在试验结果较好的基础上，进行了现场推广及应用，通过应用评价，证明了该种处理技术的先进性。通过在两个区块进行试验发现，预处理+生物氧化处理工艺的含油平均去除率达到 89.97%和 89.15%，悬浮物的平均去除率达到 98.22%和 98.23%，COD 的平均去除率达到 81.82%和 82.25%，处理后的污水满足国家二级排放要求，未来可以推广使用该种类型的高含盐废水处理措施。

关键词：

       高含盐废水；预处理；生物接触氧化；去除率

 

       我国部分油田在进行生产作业的过程中，会采用注蒸汽的开采方式，该种类型的开采方式需要消耗大量的水资源，生产用水在开发用水中所占的比例相对较高。开发过程中产生的污水可以输送到注汽锅炉中，进而实现水资源的循环利用。在污水进入到注汽锅炉之前，需要进行软化除硬处理，软化系统装置会排放大量的含盐废水，对于低含盐废水，油田企业可以对其进行回收利用，但是对于盐类含量较高的废水，受到其硬度以及矿化度的影响 ， 回 收 价 值 相 对 较 低 ， 一 般 都 是 直 接 进 行 外排。由于高含盐废水中含有大量的石油类、COD等多种类型的污染物，因此，需要对高含盐废水中的污染物进行合理处理，使其满足外排的标准以及环境保护法的要求。针对高含盐废水的处理问题，尽管国内外提出了众多的方法，例如多效蒸发法、膜分离法以及电吸附技术等，但是这些技术方法只能针对高含盐废水中的某一种或多种污染物进行去除，无法将常见的污染物全部去除，污染物的处理效率较低。

       目前，国内外学者对油田废水的处理问题进行了多方面的研究。郭森等[4]针对煤化工行业中的高含盐废水处理方法进行了总结，对膜分离法以及热浓缩两种类型的常见处理措施进行了试验研究。通过研究发现，两种类型的方法在使用过程中存在众多问题，根据问题的不同，提出了改进建议，为高含盐废水处理的进一步发展奠定了基础。王鉴等对目前常见的废水处理技术进行了简单总结，并指出这些处理技术在应用过程中可能产生的问题。研究结果显示，针对高含盐废水的处理问题，需要将传统的处理方式与浓缩工艺相互结合，进而使得废水的处理成本降低。周海等针对高含盐废水的处理问题，提出了一种基于振动膜的处理技术，对该种处理技术所需要的设备进行阐述，对设备运行参数以及电耗问题进行了深入分析，在此基础上，通过案例研究，证明了该种措施的可行性；同时，该技术所使用的设备功耗较低，可以有效降低成本费用。

        本次研究主要是在对高含盐废水的基本特点进行分析的基础上，提出了一种预处理+生物接触氧化的废水处理技术措施，并以我国某油田的高含盐废水为例，进行了试验研究以及现场应用研究，从石油类物质去除率、悬浮物去除率、COD 去除率三个角度出发，对该技术应用效果进行评价，为高含盐废水达到国家外排要求奠定了基础。

 1     高含盐废水的特点及油田水质分析

        当废水中的盐含量超过 1%时，就可以将其认定为高含盐废水，该种类型废水的盐类含量高、成分复杂，且含有大量的有机物，部分有机物属于不可溶解有机物，一般情况下，其 COD 的浓度可以达到几百 g/L，废水中的离子主要以 Cl-、SO42-、Na+以及 Ca2+为主。由于该种类型废水中含有大量的无机盐以及难以降解的有机物，如果不对高含盐废水中的污染物进行有效处理而直接进行排放，则会导致环境污染。根据 《中国人民共和国环境保护法》 以及 《水污染防治行动计划》 的基本要求，需要对高含盐废水进行处理以后才能排放。

         我国某油田对外排水水质进行了全面检测，其检测结果如表 1 所示。

             

        通过水质分析可以发现，该油田的外排水水质主要具有两大特点：①Cl-含量相对较高，温度相对较高，矿化度较高，在进行外排作业的过程中，会对管道产生强烈的腐蚀性作用，受到腐蚀性的影响，微生物的生存将会受到严重限制，受含盐量相对较高的影响，采用生物技术进行污水处理的难度较大；②外排水的成分较为复杂，受到 Ca2+、Mg2+的影响，外排水管道内可能会出现严重的结垢。在另一方面，由于外排水中的石油类物质、COD 以及挥发性酚的含量相对较高，已经超过了我国的外排水石油类物质、COD 以及挥发性酚的含量标准，因此，需要对该油田的外排水进行处理。

2     高含盐废水污染物处理试验

2.1  预处理+生物接触氧化技术

       通过对该油田的外排水水质进行分析可以发现，其主要具有高 COD 含量以及高矿化度的基本特点。为了提高高含盐污水的处理效果，对目前国内外的油田污水处理工艺进行了充分调研，最终优选出来微生物处理工艺。针对该油田污水高矿化度的问题，首先需要对微生物进行优选以及培养，优选出耐盐、耐高温的混合菌种。由于污水中的 COD 含量相对较高，因此，在进行微生物处理之前，需要对污水进行预处理，这主要是因为污水中含有大量难以降解的有机物，经过预处理以后，这部分有机物的可生化性可以得到全面提升，最终为生物处理奠定基础。

 2.2  微生物优选试验

        将该油田 A 区块的高含盐废水作为本次微生物优选试验的水样，采用的试验装置有三种类型，分别是厌氧池、贮水池以及好氧池，使用的微生物类型为耐盐嗜热土著菌以及嗜油工程菌共同组成的混合菌群。废水将首先进入到厌氧池中，在经过厌氧段处理以后，进入到贮水池中，然后再进入到好氧池中进行好氧段试验。试验结果如图 1、图 2 和图 3所示。

                     

       由图 1 可知：在水力停留时间相对较短的前提下，微生物与污染物之间的反应时间相对较短，因 此，微生物难以对污染物进行全面降解，废水中的COD 以及 BOD5等物质的去除率相对较低；在水力停留时间达到 12 h 时，废水中 COD 的去除率达到了 32.4%，废水中 BOD5的去除率达到了 28.9%，随着水力停留时间的逐渐增加，两种类型物质的去除率也在逐渐提升；在水力停留时间达到 32 h 时，废水中 COD 的去除率达到了 61.6%，废水中 BOD5的去除率达到了 68.1%。

 

                    

       由图 2 可知，在厌氧段中，废水中 COD 的去除率可以维持在 50% ~70%范围内，在好氧段中，废水中 COD 的去除率可以维持在 60% ~87%范围内，好 氧 段 出 水 的 COD 浓 度 可 以 控 制 在 100 mg/L 以 下，证明此时废水中的 COD 含量已经满足了我国《污水综合排放标准》 的要求。

                    

       由图 3 可知，在试验进行的初期阶段，出水中的 悬 浮 物 含 量 相 对 较 高 ， 悬 浮 物 的 去 除 率 低 于80%，这主要是因为废水中的盐度较高，使得污泥的絮凝效率降低，SS 的去除率降低，因此，出水中的悬浮物含量相对较高。随着试验时间的逐渐增加，污泥的沉降效果得到了提升，因此，悬浮物的去除率提升，基本维持在 80%以上，此时悬浮物的去除效果也得到了改善，出水中的悬浮物含量低于10%。

在试验过程中，废水中石油类物质、BOD5以 及 S2+等物质的含量变化情况如表 2 所示。

                    

        由表 2 可 知，在使用耐盐嗜热土著菌以及嗜油工程菌共同组成的混合菌群对废水进行厌氧以及好氧处理的过程中，原水中的石油类物质浓度在 20~55 mg/L 范围内，经过处理以后，石油类物质逐渐被好氧段的微生物降解。因此，处理以后的废水中无石油类物质，原水中的 BOD5浓度为 182.6 mg/L，经过处理以后 BOD5 浓度的平均值为 12.46 mg/L，其去除率为93.18%；原水中的 S2+浓度平均值为 25.66 mg/L，经过处理以后 S2 +浓度的平均值为 0.21 mg/L。根据我国污水排放标准要求，S2 +浓度需要低于 0.5 mg/L，因此，处理后的废水已经满足排放标准要求。综合而言，可以使用耐盐嗜热土著菌与嗜油工程菌混合培养的复合菌群对高含盐废水进行生物处理。

 2.3  工艺流程

        为了验证预处理+生物接触氧化处理工艺的可行性，首先在 A 区块以及 B 区块内进行了现场试验，试验处理规模为 100 m3/d。在试验的过程中，生产污水直接进入到曝气调节池中，在经过初步的处理以后，废水进入到旋流气浮装置中，将废水中的悬浮物以及石油类物质去除，处理后的废水进入到生物处理环节。生物处理环节由两项处理单元组成，分别是水解酸化处理以及接触氧化处理，将废水中的有机物进行降解，最终生成废水达到国家排放标准。

                 

       主要的工艺流程如图 4 所示。在废水处理过程中，所需要的设备分为四种类型，分别是曝气调节池、旋流气浮装置、水解酸化池以及接触氧化池。曝气调节池主要作用是对废水进行预处理，对水质进行调节，使得盐含量可以得到一定程度的降低，防止盐含量过高对后续的处理工艺产生影响，还可以氧化脱除部分有害物质，例如硫化物等，同时，该曝气调节池还可以充当蓄水池使用。旋流气浮装置主要是通过离心力的作用，使得气泡和油滴可以充分碰撞，与溶气装置相互结合，通过 U 型板装置，可以达到高效浮选的目的。将旋流气浮装置与传统的气浮装置进行全面对比可以发现，旋流气浮装置相对较为简单，使用过程中的处理量相对较大，占地面积较小，悬浮物以及含油物质的去除率较高，一般情况下，可以将废水中的悬浮物浓度控制在 10 mg/L 以下，含油物质浓度控制在 10 mg/L以下，COD 浓度控制在 250 mg/L以下。在进行水解酸化的过程中，所使用的细菌类型为厌氧菌和酸化菌，两种类型的细菌会对某些无法溶解的有机物发挥作用，进而产生可以溶解的有机物，对于某些大分子物质而言，也可以被转化为小分子形态，此时废水的可生化性可以得到有效的 提 升 ， 为 进 一 步 处 理 废 水 中 的 有 机 物 奠 定 基础。接触氧化池的主要作用就是通过接触氧化的方法，对废水中的 COD 进行处理。在接触氧化池的底部位置处，设置专门的充氧装置，对废水进行连续的充氧，进而使得废水可以始终处于流动状态，此时的污水将会与填料进行均匀的接触，提高废水的处理效果，在接触氧化池内放置的微生物为耐盐嗜热土著菌与嗜油工程菌混合培养的复合菌群。 

2.4  试验结果

       在 A 区块以及 B 区块中，分别从原水、曝气池出口、旋流气浮装置出口、水解酸化池出口以及接触氧化池出口对含油量、悬浮物含量以及 COD 含量进行了 5 次采样，对其去除率进行了计算，A 区块各项指标及 B 区块各项指标如表 3 所示。
            
        通过分析发现：A 区块的含油平均去除率达到了 89.97%，悬浮物平均去除率达到了 98.22%，COD 的平均去除率达到了 81.92%；B 区块的含油平均去除率达到了 89.15% ， 悬 浮 物 平 均 去 除 率 达 到 了 98.23% ，COD 的平均去除率达到了 82.25%。证明本次研究所提的处理工艺对于高含盐废水中的原油、悬浮物以及 COD 去除效果相对较好，可以进行现场应用。
3     应用效果评价
       由于预处理+生物氧化处理技术的试验结果相对较好，因此，2018 年该油田开始在五大区块中分别推广使用该种处理工艺，建设了 5 座高含盐废水 处 理 站 ， 每 座 废 水 处 理 站 的 年 处 理 量 达 到 了100×104 m3。在废水处理站运行的过程中，在不同的时间点对处理站出口水样分别进行了 5 次抽样检测，抽样检测结果如表 4 所示。

                 

        由表 4 可知，对于该油田的高含盐废水而言，在经过预处理+生物氧化的处理工艺以后，5 个区块出口水样的氨氮化合物 的 平 均 值 为 2.53 mg/L， COD 浓 度 的 均 值 为97.155 6 mg/L ， 石 油 类 物 质 浓 度 的 均 值 为3.821 6 mg/L，悬浮物浓度的均值为 16.384 4 mg/L，硫化物浓度的均值为 0.2188 mg/L，挥发酚浓度的均值为 0.1164 mg/L，各项指标均满足 《污水综合排放标准》，可以对处理后的废水直接外排。 

 

4    结论

    （1） 高含盐废水中含有大量的无机盐以及难以降解的有机物，直接排放会产生环境污染。以我国某油田的高含盐废水为例，其石油类物质、COD 以及挥发性酚的含量相对较高，已经超过了我国的外排水石油类物质、COD 以及挥发性酚的含量标准，因此，需要对该油田的外排水进行处理。 

    （2） 在使用预处理+生物氧化处理工艺的过程中，生产污水直接进入到曝气调节池中，在经过曝气处理以及均质处理后，废水进入到旋流气浮装置中，进而可以使得废水中的悬浮物以及石油类物质得到去除。处理后的废水进入到生物处理环节，生物处理环节由两项处理单元组成，分别是水解酸化处理以及接触氧化处理，使得废水中的有机物得到降解。

     （3） 通过在两个区块进行试验发现，预处理+生物氧化处理工艺的含油平均去除率达到 89.97% 和 89.15% ， 悬 浮 物 的 平 均 去 除 率 达 到 98.22% 和98.23% ， COD 的 平 均 去 除 率 达 到 81.82% 和82.25%。在使用该种处理工艺以后，废水中各种类型污染物含量达到了 《污水综合排放标准》 要求，可以对处理后的废水直接外排。

 

 

原标题：油田高含盐废水外排达标处理技术及应用研究

原作者：丁凡   吴昊    熊美娜   雷永