天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺

摘要

本发明公开了一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，将天燃气行业高浓度生产废水经物化预处理后提高了废水的可生化性，同时除去废水中的有毒、有害物质，然后与中、低浓度气田废水和生活污水进行混合，进入生化处理，提高了生化处理效率，增强了系统的耐毒耐冲击性能，强化了脱氮功能。本工艺流程简单，运行稳定，脱除率高，投资和运行费用省，可完全适用于各类气田生产废水的处理，出水达到国家要求的环保排放标准。

权利要求

1.一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、物化预处理：

（1）高浓度废水经常规除油后，按废水量的0.5～2.0%加入双氧水，在全混流间歇反应釜内，常温下反应4～10小时；

（2）按废水量的0.5～2.0%加入催化剂，进行催化氧化反应，反应时间4～6小时，所述催化剂为铁盐、铜盐或锰盐；

（3）加入废水量1～2%的硫酸亚铁，调节pH值为8～9，加入废水量0.002～0.005%的聚丙烯酰胺，进行絮凝反应，然后沉淀分离，沉淀时间1～2小时；

步骤二、经过物化预处理后的废水与中、低浓度气田废水和生活污水及初期雨排水混合，控制其CODcr为1500～2500mg/L，进入步骤三；

步骤三、生化处理：

（1）厌氧生化处理：

首先进行厌氧菌种的培养和驯化：培菌用水由淀粉配制，添加厌氧细菌生长所需的营养元素，控制CODcr:N:P=300:5:1，控制水样pH值为6.5～8.5；

废水进入折流板厌氧反应器进行连续厌氧处理，其中：折流板厌氧反应器为4～6室；

进水控制其CODcr为1500～2500mg/ L；控制进水流量2～6L /小时；泥水回流量2～4L /小时；反应温度20～38℃；水力停留时间36～60小时；

（2）好氧生化处理：

折流板厌氧反应器厌氧出水直接进生物曝气池，采用活性污泥法进行废水处理：试验培菌用水由糖水配制，添加好氧细菌生长所需的营养元素，控制CODcr:N:P=100:5:1，采用陶瓷烧结的微孔曝气头，控制溶解氧为2～4 mg/L，pH为6.5～8.5，温度为自然温度，活性污泥浓度为3000～6000mg/ L。

2.根据权利要求1所述的天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，其特征在于：所述活性污泥法为完全混合延时曝气活性污泥法：折流板厌氧反应器厌氧出水作为进水，控制进水流量2～4升/小时；污泥回流量1～2升/小时；水力停留时间36～60小时。

3.根据权利要求1所述的天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，其特征在于：所述活性污泥法为序批式活性污泥法：折流板厌氧反应器厌氧出水作为进水，控制进水流量2～4升/小时；控制进水时间1小时，曝气时间16小时，沉淀时间2小时，闲置时间3小时，排水时间2小时。

说明书

天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及废水处理工艺，尤其是涉及一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺。

背景技术

[0002] 天然气的生产运送主要包括以下几个过程：天然气的开采→输送→天然气净化→输送→用户。在此过程中主要产生的废水是工艺废水和检修废水，属于高浓度气田生产有机废水。尽管各厂的来源、地点不同，但天然气开采以及天然气净化预处理的单元技术和原则流程基本上是相类似的，因此其废水的水质特点也是大同小异。气田生产废水普遍具有以下特点：

[0003] （1）气田废水中一般含有油类物质。主要是各种烃类化合物，按其结构是烷烃和环烷烃等。

[0004] （2）废水中含有含硫化合物。主要有硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二硫化合物和噻吩等，某些废水中还含有硫化氢（H2S），所以该废水具有恶臭味。

[0005] （3）废水中含有含氮有机化合物，如胺类、噻吩、吡啶等高分子有机物。

[0006] （4）废水中还含有脂肪酸和酚类等含氧有机化合物。

[0007] （5）在天然气净化处理过程中需要添加各种化学助剂，它们的组成复杂，来源不一。这类有机物或其演变产物最终都会渗入到废水中，成为了污染物，构成了废水CODcr的一部分。

[0008] （6）废水中含有大量的阴、阳离子，由于在开采的气层中会带出地层中的各种盐类- 2- + 2+ 2+ +和矿物质，因此废水中会含有CL、S 、Na、Ca 、Mg 、K 和少量的重金属离子。

[0009] 从以上分析可知，天然气行业高浓度生产废水，不仅含有有毒有害物质，油类，而且含有高分子难降解有机物，是一种比较难处理的有毒有害废水。

[0010] 2、气田生产废水的水质水量及处理现状

[0011] 通过对国内多家天然气净化厂生产工艺废水采集分析得出，该种废水中有机物浓度含量起伏波动大，CODcr浓度高时达10000mg/L，低时小于2500mg/L，水质水量分布不均，对高浓度、中浓度、低浓度和生活污水的水量和水质数据汇总如下：

[0012]

[0013] 通过对大量文献资料的查阅和国内多家天然气净化厂气田生产废水处理工艺的了解，目前国内采用的气田废水治理工艺主要有：活性炭吸附法、生化法、氧化法、深井回注法、焚化炉灼烧法。这些处理方法都存在一定的缺点，主要为一次性投入大，处理成本高、出水水质波动大，时常超标。

[0014] 通过对多家天然气净化厂气田生产废水处理工艺进行调研，其污水处理装置主要处理正常工艺装置排水和生活污水等中低浓度废水，对检修污水和事故排水等高浓度污水采用逐日掺和的方式进行处理。其缺点为：高浓度废水中高分子难降解有毒有害物质未脱除，生化处理效果低；处理周期长；稀释耗水量大，处理成本高；出水水质波动大，难以达标。

发明内容

[0015] 为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺。

[0016] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，包括如下步骤：

[0017] 步骤一、物化预处理：

[0018] （1）高浓度废水经常规除油后，按废水量的0.5～2.0%加入双氧水，在全混流间歇反应釜内，常温下反应4～10小时；

[0019] （2）按废水量的0.5～2.0%加入催化剂，进行催化氧化反应，反应时间4～6小时；

[0020] （3）加入废水量1～2%的硫酸亚铁，调节PH值为8～9，加入废水量0.002～0.005%的聚丙烯酰胺，进行絮凝反应，然后沉淀分离，沉淀时间1～2小时；

[0021] 步骤二、经过物化预处理后的废水与中、低浓度气田废水和生活污水及初期雨排水混合，控制其CODcr为1500～2500mg/l，进入步骤三；

[0022] 步骤三、生化处理：

[0023] （1）厌氧生化处理：

[0024] 首先进行厌氧菌种的培养和驯化：培菌用水由淀粉配制，添加厌氧细菌生长所需的营养元素，控制CODcr:N:P=300:5:1，控制水样PH值为6.5～8.5；

[0025] 废水进入折流板厌氧反应器进行连续厌氧处理，其中：折流板厌氧反应器为4～6室；进水控制其CODcr为1500～2500mg/ L；控制进水流量2～6L /小时；泥水回流量2～4L /小时；反应温度20～38℃；水力停留时间36～60小时；

[0026] （2）好氧生化处理：

[0027] 折流板厌氧反应器厌氧出水直接进生物曝气池，采用活性污泥法进行废水处理：试验培菌用水由糖水配制，添加好氧细菌生长所需的营养元素，控制CODcr:N:P=100:5:1，采用陶瓷烧结的微孔曝气头，控制溶解氧为2～4 mg/L，PH为6.5～8.5，温度为自然温度，活性污泥浓度为3000～6000mg/ L。

[0028] 与现有技术相比，本发明的积极效果是：

[0029] （1）通过物化预处理，降解高分子有机物，去除油类（烃）、重金属及SS，使废水CODcr含量明显下降，为生化处理提供有利条件；采用催化氧化技术和絮凝沉淀技术相结合，构成高效物化预处理系统，具有如下优点：

[0030] 1）通过催化氧化使高分子物质、难降解物质和有毒有害物质分解为低分子物质、易降解物质和无毒无害物质，为后续的生化处理创造良好的条件；

[0031] 2）通过催化氧化和絮凝沉淀的协同作用，去除某些重金属、不溶于水的油类和脂类化合物和悬浮的有机物或胶体的微小颗粒，同时去除部分有机污染物，使废水得到净化；

[0032] 3）通过催化氧化和絮凝沉淀的协同作用，污泥沉渣量少，仅为废水量的1%～2%左右，沉淀效果好，易于固液分离，减少后期的设备分离压力，投资费用省，劳动强度低。

[0033] 经过本步骤的物化预处理后，CODcr平均脱除率为:40.57%，最高达： 43.66%。

[0034] （2）厌氧生化处理采用的折流板厌氧反应器(ABR)具有以下优点：不需要专门的三相分离器；无须运动机械部件；造价低，运行费用低；泥龄长，产泥率低，可长时间不排泥；耐冲击负荷和抗有毒有害物能力强。ABR厌氧反应对物化预处理后的混合废水有较好的处理效果，CODcr平均脱除率达63.76%，最高可达73.36%。

[0035] （3）好氧生化处理采用完全混合延时曝气活性污泥法或序批式活性污泥法(SBR)。完全混合延时曝气的运行方式工艺成熟，处理效果好，设备也相对简单，充分利用曝气池自身的能力来适应高浓度废水，用较长的反应时间和相对丰富的生物相来适应废水的难降解特性。序批式活性污泥法(SBR)集均化、初沉、生物降解、二沉于一池，无污泥回流系统，具有工艺简单，占地面积小，投资省，抗冲击负荷强等优点。经过本步骤的好氧生化处理后，废水CODcr的平均脱除率达到90.75%，最高可达92.79%。

[0036] 天然气行业高浓度生产废水处理工艺通过上述三级工艺的处理，使得难降解有机污染物及高分子有机物得以降解，去除了油类（烃）、重金属及SS，最终提高了天然气行业高浓度生产废水的可生化性，增强了系统耐毒性与耐冲击的能力，强化了系统生物脱氮功能，通过逐级消减污染负荷的方法使天然气行业高浓度生产废水的处理出水达到国家规定的环保排放一级标准（GB8978-1996）。

具体实施方式

[0037] 一种天然气行业高浓度废水的高效深度处理工艺，包括如下步骤：

[0038] 步骤一、物化预处理：

[0039] （1）高浓度废水（CODcr≈10000mg/l）经常规除油后，按废水量的0.5～2.0%加入双氧水，在全混流间歇反应釜内，常温下反应4～10小时，最佳为8小时；

[0040] （2）按废水量的0.5～2.0%加入催化剂，催化剂可以是铁盐，铜盐或锰盐等，以铁盐为最佳，进行催化氧化反应，反应时间4～6小时，以4小时为佳；

[0041] （3）再加入废水量1～2%的硫酸亚铁，调节PH值为8～9，加入废水量0.002～0.005%的聚丙烯酰胺，进行絮凝反应，然后沉淀分离，沉淀时间1～2小时；

[0042] 步骤二、天然气行业高浓度生产废水经上述物化预处理后，与中、低浓度气田废水（CODcr≤5000 mg/l）和生活污水及初期雨排水等混合，控制其CODcr为1500～2500mg/l，进入后续生化处理系统。

[0043] 步骤三、生化处理：

[0044] （1）厌氧生化处理：

[0045] 首先根据气田生产废水的特性，筛选出工业上适用的菌种，进行厌氧菌种的培养和驯化：培菌用水由淀粉配制，添加厌氧细菌生长所需的营养元素（包括尿素和磷酸二氢钾等），控制CODcr:N:P=300:5:1，控制水样PH值为6.5～8.5。

[0046] 废水进入折流板厌氧反应器(ABR)进行连续厌氧处理，其中ABR为4～6室，最佳为6室；进水控制其CODcr为1500～2500mg/ L，以2000mg/ L最佳；控制进水流量2～6L /小时，以4L /小时最佳；泥水回流量2～4L /小时，以2 L /小时最佳；反应温度20～38℃，以30～35℃为最佳；水力停留时间36～60小时，以48小时最佳。

[0047] （2）好氧生化处理：折流板厌氧反应器(ABR)厌氧出水直接进生物曝气池，采用活性污泥法进行废水处理，可分别采用“完全混合延时曝气活性污泥法”或“序批式活性污泥法”，两种方法均达到较好的处理效果。

[0048] 1）工艺特点

[0049] 完全混合延时曝气活性污泥法，工艺特点：污泥持续处于内源代谢状态，有机负荷低，剩余污泥少，污泥稳定，对废水冲击负荷有较强的适应性。

[0050] 序批式活性污泥法，工艺特点：可有效抑制活性污泥丝状菌的膨胀，脱氮脱磷效果好，对废水冲击负荷有较强的适应性。

[0051] 2）具体实施方式

[0052] “完全混合延时曝气活性污泥法”或“序批式活性污泥法”，两种方法，试验培菌用水均由糖水配制，添加好氧细菌生长所需的营养元素（包括尿素和磷酸二氢钾等），控制CODcr:N:P=100:5:1，采用陶瓷烧结的微孔曝气头，控制溶解氧为2～4 mg/L，PH为6.5～8.5，温度为自然温度（15～30℃），活性污泥浓度为3000～6000mg/ L。

[0053] 采用完全混合延时曝气活性污泥法处理时：ABR反应器厌氧出水作为完全混合延时曝气活性污泥法进水，控制进水流量2～4升/小时，以2升/小时最佳；污泥回流量1～2升/小时，以2升/小时最佳；水力停留时间36~60小时，以48小时最佳。

[0054] 采用序批式活性污泥法(SBR)处理时：ABR反应器厌氧出水作为序批式活性污泥法进水，控制进水流量2～4升/小时，以2升/小时最佳，控制进水时间1小时，曝气时间16小时，沉淀时间2小时，闲置时间3小时，排水时间2小时。

[0055] 分别采用以上两种不同的活性污泥法进行废水处理，稳定运行后，出水CODcr含量均在100 mg/L以下，氨氮含量均在15 mg/L以下，均达到国家规定的环保排放标准。