[0001]
本发明属于含硫污水处理技术领域，具体涉及一种针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统及方法。
背景技术：
[0002]
油气田含硫采出水中的硫多以s、hs-、s
2-、so
42-等形式存在，厌氧环境下s、so
42-易在硫酸盐还原菌（srb）的作用下还原成s
2-、s
2-可加剧钢材氢脆效应；易对注水管柱和原油输送管道造成严重腐蚀；s
2-与腐蚀产物fe
2+
还可进一步结合形成fes沉淀，造成地层堵塞，给油田设备运行维护带来巨大压力；酸性条件下，难溶性硫化物与采出液中的s
2-在地层中还可生成剧毒气体h2s，给油田生产带来严重安全隐患。
[0003]
含硫采出水在处理过程中，要综合考虑硫化物、悬浮物、石油烃的含量以及采出水的腐蚀性等问题，其危险性高、危害严重、处理难度大，是油田水处理的重大难题。
[0004]
为了降低含硫废水的危害性，油气田生产部门通常采取向油井井筒中投加脱硫剂（含嗪有机物），或在采出水处理过程中加入大量氧化型脱硫剂（naclo、h2o2等），虽取得一定效果，但运行费用高，处理后产生少量悬浮物增加后续过滤装置的运行负荷，还易造成二次污染；汽提法处理的投资、运行成本都很高，对脱硫的ph值要求严格（ph＜5），不利于悬浮物的絮凝，需回调ph值后进行后续处理，操作过程复杂，且其出水ph值和含氧环境对处理设备材料和注水井筒都易造成严重腐蚀。
技术实现要素：
[0005]
针对现有技术中含硫采出水的运行成本高，操作复杂等问题，本发明提出强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统及方法，出水具有硫化物、石油烃、溶解氧、悬浮物含量低，腐蚀速率低的特点，操作简便，运行成本低廉。
[0006]
一种针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，包括依次连接的混合器、气浮池、多级下向流生物滤池、精细过滤器和净化水罐；所述混合器的进水口连接有进水泵，所述混合器上连接有加药罐；所述多级下向流生物滤池包括通过曝气管依次相连的至少两个下向流生物滤池，所述下向流生物滤池的内部由上到下均设置有布水器、陶粒滤料层、滤料承托层；所述曝气管上均连接有加压溶气泵，且所述多级下向流生物滤池的出水口通过污水提升泵与精细过滤器的底部一侧相连；所述净化水罐的出水口连接有杀菌剂投加装置。
[0007]
优选地，所述布水器的顶部均通过滤料表面扫洗水泵与净化水罐相连；所述多级下向流生物滤池的底部和精细过滤器的底部均连接有滤料反洗水泵和滤料反洗气泵；所述滤料反洗水泵还与净化水罐相连；所述多级下向流生物滤池的顶部一侧和精细过滤器的顶部一侧均设置有反洗水出口，通过反洗水出口管线相连；所述精细过滤器的顶部另一侧与净化水罐相连。
[0008]
优选地，所述气浮池的顶部设置有顶部封板，所述顶部封板上设置有排气管，所述气浮池的底部设置有布气器，所述布气器还与加压溶气泵相连；所述气浮池上还设置有溢流堰，所述溢流堰与多级下向流生物滤池中的第一个下向流生物滤池中的布水器顶部相连。
[0009]
优选地，所述精密过滤器的内部从下到上依次设置有配水缓冲区、第一承托层、第一精细滤料层、第二承托层、第二精细滤料层。
[0010]
优选地，所述加药罐设置有3个，分别为ph调节剂加药罐、无机絮凝剂加药罐和有机絮凝剂加药罐，所述ph调节剂加药罐、无机絮凝剂加药罐和有机絮凝剂加药罐分别通过加药泵与所述混合器相连；所述混合器为蛇形混合器。
[0011]
优选地，所述第一精细滤料层和第二精细滤料层均由30%~50%（v/v）的无烟煤和50%~70%（v/v）的金刚砂组成；其中，无烟煤粒径为0.5~0.8mm，金刚砂粒径为0.4~1.0mm。
[0012]
优选地，所述第一精细滤料层和第二精细滤料层的总厚度为2.5~3.0m，其中，无烟煤组成的滤料层总厚度为1.2~1.5m，金刚砂组成的滤料层总厚度1.2~1.5m；所述第一承托层和第二承托层均为粒径2~4mm的磁铁矿石层。
[0013]
优选地，所述多级下向流生物滤池为三级下向流生物滤池，包括通过曝气管依次相连的三个下向流生物滤池，分别为第一级下向流生物滤池、第二级下向流生物滤池、第三级下向流生物滤池。
[0014]
优选地，所述陶粒滤料层由重质陶粒组成，所述陶粒滤料层的厚度为1.5~1.8m，且第一级下向流生物滤池、第二级下向流生物滤池、第三级下向流生物滤池的陶粒滤料层粒径分别为3.0mm、2.0mm、2.0mm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3；所述滤料承托层为粒径为2-4cm的鹅卵石层。
[0015]
一种利用上述处理系统处理含硫采出水的方法，包括以下步骤：通过进水泵，将含硫采出水泵入混合器，将含硫采出水的ph调节至6-7，加入无机絮凝剂和有机絮凝剂，在混合器中混合后，进入气浮池，调节气水比为7-10，经过气浮处理后，气浮出水流入多级下向流生物滤池，通过加压溶气泵将第二级下向流生物滤池和第三级下向流生物滤池的进水溶解氧提高进行曝气处理，多级下向流生物滤池的出水通过污水提升泵泵入精细过滤器，经过过滤处理，精细过滤器出水进入净化水罐，净化水罐出水经过杀菌剂投加装置杀菌处理后，用于注水驱油。
[0016]
优选地，所述杀菌剂投加装置包括杀菌剂投加罐和杀菌剂投加泵，所述杀菌剂投加罐通过杀菌剂投加泵与净化水罐的出水口连接。
[0017]
本发明中所述多级下向流生物滤池，根据采出水的污染程度增加其中的下向流生物滤池的个数。
[0018]
本发明的优点：（1）本发明提供的处理系统，将含硫采出水的ph值调至6-7，提高气浮过程的气水比将硫含量降至较低水平后进入多级下向流生物滤池中的第一个下向流生物滤池，之后，通过加压溶气泵将其他下向流生物滤池的进水溶解氧提高，而在下向流生物滤池中通过滤料表面的生物膜完成石油烃降解、硫化物氧化和悬浮物的过滤，溶解氧在滤池末端消耗殆尽，因此，出水具有硫化物、石油烃、溶解氧、悬浮物含量低，腐蚀速率低的特点；（2）生物滤池反洗时过高的反洗气量、水量反而对生物滤池的生物膜造成太大冲击，使
生物膜脱落而导致处理效果下降，少量附着的生物膜可以良好的发挥生物氧化/除硫功能，因此，常规过滤器的1/2的反洗水量、气量即可达到生物滤池的清洗目的。所以，本发明提供的处理方法中生物滤池反洗气量、反洗水量要求低，为普通滤池的1/2左右，生物挂膜量大，截留能力强，对常规过滤器有良好的替代效果，全流程仅比常规采出水增加部分曝气，因此投资少，操作简便，运行成本低廉。
附图说明
[0019]
图1 本发明提供的处理系统的结构示意图；其中，1-混合器；2-气浮池；3-第一级下向流生物滤池；4-第二级下向流生物滤池；5-第三级下向流生物滤池；6-精细过滤器；7-净化水罐；8-进水泵；9-ph调节剂加药罐；10-无机絮凝剂加药罐；11-有机絮凝剂加药罐；12加药泵； 15-布气器；16-顶部封板；17-排气管；18-溢流堰；19-滤池承托层；20-陶粒滤料层；21-布水器；22-曝气管；23-污水提升泵；24-配水缓冲区；25
ꢀ–
第一承托层；26-第一精细滤料层；27-第二承托层；28-第二精细滤料层；29-加压溶气泵；30-滤料反洗水泵；31-滤料表面扫洗水泵；32-滤料反洗气泵；33-杀菌剂投加罐；34-杀菌剂投加泵；35-杀菌剂投加装置。
具体实施方式
[0020]
实施例1一种针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，包括依次连接的混合器1、气浮池2、多级下向流生物滤池、精细过滤器6和净化水罐7；所述混合器1的进水口连接有进水泵8，所述混合器1上连接有加药罐；所述多级下向流生物滤池包括通过曝气管22依次相连的至少两个下向流生物滤池，所述下向流生物滤池的内部由上到下均设置有布水器21、陶粒滤料层20、滤池承托层19；所述曝气管22上均连接有加压溶气泵29，所述加压溶气泵29能提高滤池进水的溶解氧和扬程，进行曝气，且所述多级下向流生物滤池的出水口通过污水提升泵23与精细过滤器6的底部一侧相连；所述净化水罐7的出水口连接有杀菌剂投加装置35。
[0021]
优选地，所述布水器21的顶部均通过滤料表面扫洗水泵31与净化水罐7相连，利用净化水罐7中的水进行滤料表面扫洗；所述多级下向流生物滤池的底部和精细过滤器6的底部均连接有滤料反洗水泵30和滤料反洗气泵32；所述滤料反洗水泵30还与净化水罐7相连，通过气水混洗的方式进行滤料层内部进行反洗；所述多级下向流生物滤池的顶部一侧和精细过滤器6的顶部一侧均设置有反洗水出口，通过反洗水出口管线相连，将反洗后的水回流至前端重新处理；所述精细过滤器6的顶部另一侧与净化水罐7相连，经过精密过滤器过滤处理后进入净化水罐7。
[0022]
优选地，所述气浮池2的顶部设置有顶部封板16，所述顶部封板16上设置有排气管17；所述气浮池2的底部设置有布气器15，所述布气器15还与加压溶气泵29相连，通过加压溶气泵29可提高气水比至7-10；所述气浮池2上还设置有溢流堰18，所述溢流堰18与多级下向流生物滤池中的第一个下向流生物滤池中的布水器21顶部相连；经过气浮池2处理，产生的气体通过排气管17排出，排气管17末端通往附近放空火炬，气浮池2出水通过溢流堰18流入多级下向流生物滤池。
[0023]
优选地，所述精密过滤器的内部从下到上依次设置有配水缓冲区24、第一承托层25、第一精细滤料层26、第二承托层27、第二精细滤料层28。
[0024]
优选地，所述加药罐设置有3个，分别为ph调节剂加药罐9、无机絮凝剂加药罐10和有机絮凝剂加药罐11，所述ph调节剂加药罐9、无机絮凝剂加药罐10和有机絮凝剂加药罐11分别通过加药泵12与所述混合器1相连；所述混合器1为蛇形混合器。
[0025]
优选地，所述第一精细滤料层26和第二精细滤料层28均由30%~50%（v/v）的无烟煤和50%~70%（v/v）的金刚砂组成；其中，无烟煤粒径为0.5~0.8mm，金刚砂粒径为0.4~1.0mm。
[0026]
优选地，所述第一精细滤料层26和第二精细滤料层28的总厚度为2.5~3.0m，其中，无烟煤组成的滤料层总厚度为1.2~1.5m，金刚砂组成的滤料层总厚度1.2~1.5m；所述第一承托层25和第二承托层27均为粒径2~4mm的磁铁矿石层。
[0027]
优选地，所述杀菌剂投加装置35包括杀菌剂投加罐33和杀菌剂投加泵34，所述杀菌剂投加罐33通过杀菌剂投加泵34与净化水罐7的出水口连接。
[0028]
实施例2在实施例1的基础上，所述多级下向流生物滤池为三级下向流生物滤池，包括通过曝气管22依次相连的三个下向流生物滤池，分别为第一级下向流生物滤池3、第二级下向流生物滤池4、第三级下向流生物滤池5。
[0029]
所述陶粒滤料层20由重质陶粒组成，所述陶粒滤料层20的厚度为1.5~1.8m，且第一级下向流生物滤池、第二级下向流生物滤池、第三级下向流生物滤池的陶粒滤料层20粒径分别为3.0mm、2.0mm、2.0mm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3；所述滤池承托层19为粒径为2-4cm的鹅卵石层。
[0030]
实施例3在实施例2的基础上，利用所述处理系统处理含硫采出水的方法，包括以下步骤：通过进水泵8，将含硫采出水泵入混合器1，将含硫采出水的ph调节至6-7，加入无机絮凝剂和有机絮凝剂，在混合器1中混合后，进入气浮池2，调节气水比为7-10，经过气浮处理后，气浮出水流入多级下向流生物滤池，通过加压溶气泵29将第二级下向流生物滤池4和第三级下向流生物滤池5的进水溶解氧提高进行曝气处理，多级下向流生物滤池的出水通过污水提升泵23泵入精细过滤器6，经过过滤处理，精细过滤器6出水进入净化水罐7，净化水罐7出水经过杀菌剂投加装置35杀菌处理后，用于注水驱油。
[0031]
在处理时，所述布水器21的顶部均通过滤料表面扫洗水泵31与净化水罐7相连，利用净化水罐7中的水进行滤料表面扫洗；所述多级下向流生物滤池的底部和精细过滤器6的底部均连接有滤料反洗水泵30和滤料反洗气泵32；所述滤料反洗水泵30还与净化水罐7相连，通过气水混洗的方式进行滤料层内部进行反洗；所述多级下向流生物滤池的顶部一侧和精细过滤器6的顶部一侧均设置有反洗水出口，通过反洗水出口管线相连，将反洗后的水回流至前端重新处理。
[0032]
实施例4选取靖边采油厂一座联合站水处理装置进行现场提标改造建设，具体处理方法如下：在实施例2的基础上，通过进水泵8，将含硫采出水泵入混合器1，将含硫采出水的ph应调节至6.5，加入无机絮凝剂和有机絮凝剂，在混合器1中混合后，进入气浮池2，调节气水比为10，经过气浮处理后，气浮出水流入多级下向流生物滤池，通过加压溶气泵29将第二级下
向流生物滤池4和第三级下向流生物滤池5的进水溶解氧提高进行曝气处理，多级下向流生物滤池的出水通过污水提升泵23泵入精细过滤器6，经过过滤处理，精细过滤器6出水进入净化水罐7，净化水罐7出水经过杀菌剂投加装置35杀菌处理后，用于注水驱油；其中，第一级下向流生物滤池3的陶粒滤料层的滤料直径为3.0mm，第二级下向流生物滤池的陶粒滤料层的滤料直径为2.0mm，第三级下向流生物滤池5的陶粒滤料层的滤料直径为2.0mm，堆积密度均为1.2~1.5g/cm3，陶粒滤料层厚度均为1.5m；所述滤池承托层19为粒径为2-4cm的鹅卵石层；所述第一精细滤料层26和第二精细滤料层28均由体积相等的无烟煤和金刚砂组成；其中，无烟煤粒径为0.5~0.8mm，金刚砂粒径为0.4~1.0mm；所述第一精细滤料层26和第二精细滤料层28的总厚度为3.0m，其中，无烟煤组成的滤料层总厚度为1.5m，金刚砂组成的滤料层总厚度1.5m；所述第一承托层25和第二承托层27均为粒径2~4mm的磁铁矿石层；稳定运行6个月后，经过1个月的验收分析结果显示，整体装置出水悬浮固体含量≤3mg/l，含油量≤3.4mg/l，硫化物含量＜1.5mg/l，年均腐蚀速率为0.043mm/a。
技术特征：
1.一种针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：包括依次连接的混合器(1)、气浮池(2)、多级下向流生物滤池、精细过滤器(6)和净化水罐(7)；所述混合器(1)的进水口连接有进水泵(8)，所述混合器(1)上连接有加药罐；所述多级下向流生物滤池包括通过曝气管(22)依次相连的至少两个下向流生物滤池，所述下向流生物滤池的内部由上到下均设置有布水器(21)、陶粒滤料层(20)、滤池承托层(19)；所述曝气管(22)上均连接有加压溶气泵(29)，且所述多级下向流生物滤池的出水口通过污水提升泵(23)与精细过滤器(6)的底部一侧相连；所述净化水罐(7)的出水口连接有杀菌剂投加装置(35)。2.根据权利要求1所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述布水器(21)的顶部均通过滤料表面扫洗水泵(31)与净化水罐(7)相连；所述多级下向流生物滤池的底部和精细过滤器(6)的底部均连接有滤料反洗水泵(30)和滤料反洗气泵(32)；所述滤料反洗水泵(30)还与净化水罐(7)相连；所述多级下向流生物滤池的顶部一侧和精细过滤器(6)的顶部一侧均设置有反洗水出口，通过反洗水出口管线相连；所述精细过滤器(6)的顶部另一侧与净化水罐(7)相连。3.根据权利要求2所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述气浮池(2)的顶部设置有顶部封板(16)，所述顶部封板(16)上设置有排气管(17)，所述气浮池(2)的底部设置有布气器(15)，所述布气器(15)还与加压溶气泵(29)相连；所述气浮池(2)上还设置有溢流堰(18)，所述溢流堰(18)与多级下向流生物滤池中的第一个下向流生物滤池中的布水器(21)顶部相连。4.根据权利要求3所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述精密过滤器的内部从下到上依次设置有配水缓冲区(24)、第一承托层(25)、第一精细滤料层(26)、第二承托层(27)、第二精细滤料层(28)。5.根据权利要求4所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述加药罐设置有3个，分别为ph调节剂加药罐(9)、无机絮凝剂加药罐(10)和有机絮凝剂加药罐(11)，所述ph调节剂加药罐(9)、无机絮凝剂加药罐(10)和有机絮凝剂加药罐(11)分别通过加药泵(12)与所述混合器(1)相连；所述混合器(1)为蛇形混合器。6.根据权利要求5所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述第一精细滤料层(26)和第二精细滤料层(28)均由30%~50%（v/v）的无烟煤和50%~70%（v/v）的金刚砂组成；其中，无烟煤粒径为0.5~0.8mm，金刚砂粒径为0.4~1.0mm。7.根据权利要求6所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述第一精细滤料层(26)和第二精细滤料层(28)的总厚度为2.5~3.0m，其中，无烟煤组成的滤料层总厚度为1.2~1.5m，金刚砂组成的滤料层总厚度1.2~1.5m；所述第一承托层(25)和第二承托层(27)均为粒径2~4mm的磁铁矿石层。8.根据权利要求1-7任一项所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其特征在于：所述多级下向流生物滤池为三级下向流生物滤池，包括通过曝气管(22)依次相连的三个下向流生物滤池，分别为第一级下向流生物滤池(3)、第二级下向流生物滤池(4)、第三级下向流生物滤池(5)。9.根据权利要求8所述针对含硫采出水的强化气浮-多级下向流生物滤池处理系统，其
特征在于：所述陶粒滤料层(20)由重质陶粒组成，所述陶粒滤料层(20)的厚度为1.5~1.8m，且第一级下向流生物滤池(3)、第二级下向流生物滤池(4)、第三级下向流生物滤池(5)的陶粒滤料层(20)粒径分别为3.0mm、2.0mm、2.0mm，堆积密度为1.2~1.5g/cm3；所述滤池承托层(19)为粒径为2-4cm的鹅卵石层。10.一种利用权利要求8所述处理系统处理含硫采出水的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过进水泵(8)，将含硫采出水泵入混合器(1)，将含硫采出水的ph调节至6-7，加入无机絮凝剂和有机絮凝剂，在混合器(1)中混合后，进入气浮池(2)，调节气水比为7-10，经过气浮处理后，气浮出水流入多级下向流生物滤池，通过加压溶气泵(29)将第二级下向流生物滤池(4)和第三级下向流生物滤池(5)的进水溶解氧提高进行曝气处理，多级下向流生物滤池的出水通过污水提升泵(23)泵入精细过滤器(6)，经过过滤处理，精细过滤器(6)出水进入净化水罐(7)，净化水罐(7)出水经过杀菌剂投加装置(35)杀菌处理后，用于注水驱油。
技术总结
本发明公开针对含硫采出水的强化气浮
技术开发人、权利持有人：马天奇 董晨曦 王丹丹 杨志刚 马振鹏 张淑侠 吕雷 拓川
