横向流聚结-涡凹气浮反应器及三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理方法

摘要

横向流聚结-涡凹气浮反应器及三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理方法，它属于油田污水处理领域，具体涉及一种油田高钙型三元采出水的处理方法。本发明的目的要解决现在油田高钙型三元采出水油水分离困难，采出水乳化程度高，其中的含油量较高、悬浮物很难去除的问题。横向流聚结-涡凹气浮反应器包括横向流聚结除油器、一段气浮反应器、二段气浮反应器、配水装置、一段配水连廊、出水储存器、沉降装置和二段配水连廊；处理方法：一、横向流聚结气浮处理；二、厌氧处理；三、好氧处理。优点：实现油田三元采出水回注的达标：含油量≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，粒径中值≤1微米。本发明主要用于处理油田高钙型三元采出水。

说明书

技术领域

本发明属于油田污水处理领域，具体涉及一种油田高钙型三元采出水的处理方法。

技术背景

如何提高采出率是在原油开采过程中所普遍关心的问题，有研究表明，经过一次采油 和二次采油之后，仍然有三分之二的原油被遗留在地层当中。为了提高油田的采出率，近 些年来以添加化学复合药剂的三元驱采技术被当作三次采油技术的代表而得到应用。

三元驱采技术中采用的碱、表面活性剂、聚合物三种药剂中，每种药剂均发挥了不同 的作用。碱的添加可以通过降低油水界面的表面张力而提高原油的乳化性，同时碱的添加 可以减少表面活性剂的用量而降低药剂使用成本。表面活性剂的添加同样可以降低油水的 表面张力。在三元驱采技术中，聚合物可以增加水相的粘度，降低水相的迁移率比以及渗 透性。

采出水被视为石油行业的生产废水，在现如今的油田生产中已经将物理、化学、生物 等多种处理方法单独或是联合使用应用于采出水的处理。虽然三元驱采技术可以增加采出 率超过20％，但是其中加入的化学药剂，使水和油形成了更加稳定的乳化状态，油珠更 加稳定且体积减小，从而使油水分离变得更加困难，此外，三元采出水中悬浮固体的体积 与浓度高于水驱采油的采出水，因此三元采出水的处理为石油行业生产提出了新的挑战。 大庆油田是我国目前为止累积开采量最大的油田，年开采量连续20余年超过4.3×10⁷吨， 因此每年产生的采出水高达3×10⁸，这些采出水经过处理后需达到回注标准。近年来， 不同的油水分离技术被应用于油田采出水的处理，在以往的报道中，沉降、气浮、生物处 理、膜分离技术被广泛应用于水驱采出水的处理中，然而见诸报道的有关三元采出水处理 的相关资料仍然比较匮乏。

目前，国内的研究者主要是从物理沉降、投加化学药剂、生物处理三方面入手对三元 采出水进行处理。针对三元采出水的水质特点，一些研究者着重对三元采出水中化学药剂 以及悬浮固体、含油量、金属离子对采出水油水分离特性的影响进行了一些研究，主要的 研究进展如下：

上海交通大学的王方林等人根据三元复合驱采出水的处理特点，研制了除油剂 DO1001，在室内实验中开展了除油效果、除油剂投量、药剂强化反应时的搅拌强度和搅 拌时间等研究，并在室内研究的基础上，开展了现场小型处理实验装置的研究。研究者在 其学位论文中通过模拟强碱体系三元复合驱采出水研究了三元药剂对采出水油水分离特 性的影响，考察油水界面特性，金属离子、酸碱、螯合剂和曝气对三元复合驱悬浮固体含 量的影响，有针对性的研究各种物理分离方法和化学方法对三元复合驱采出水的分离作 用。大庆油田设计院的刘文杰将硫化物去除剂应用于三元采出水的处理，确定了加药量和 运行条件。

叶清在其学位论文中研究了三元复合驱采出水中粘度、三元含量、油珠粒径、离子强 度等因素对三元采出水油水分离特性的影响，并通过室内配水的方式研究了三元采出水油 水界面性质和流变特性，分析了三元采出水油珠稳定机理。研究者在本研究中采用离心法、 混凝-气浮法、超声破乳法和电解-气浮法对三元驱采出水进行了处理实验研究。

上海交通大学的刘书孟从除油、过滤、精细过滤三方面入手，在高效除油技术方面， 开展气携液-液旋流分离理论及应用研究，在高效过滤技术方面，开展亲水性纤维球过滤 三元复合驱采出水实验研究，在精细过滤技术方面，开展聚驱采出水超滤膜深度处理技术 研究。

王彪在其学位论文中分析了ASP驱油剂组分对三元采出水油水分离特性及界面流变 性质的影响，同时制备了白泥处理剂，研究其投加量、pH、搅拌条件、沉降时间、初始 含油量以及温度对处理效果的影响。

王爱军在其学位论文中模拟曝气沉降工艺，考察三元采出水中悬浮固体、含油量、聚 合物含量、硫化物、硅酸盐等指标的变化情况，分析了悬浮固体的组成，表征了悬浮固体 的形貌，并研究了影响三元采出水中悬浮固体含量变化的主要因素。

根据三元采出水的水质特点，很多研究者将组合式沉降-分离装置应用于三元采出水 的现场处理实验当中。例如，曹振锟等人应用了压力组合式沉降分离装置，通过现场实验， 确定了工艺参数，阐明了与单独沉降工艺相比的工艺优势。研究者刘文应用组合沉降过滤 装置处理弱碱型三元采出水，确定了相应的工艺参数。

刘长莉等人将已经驯化好的载有好氧微生物的填料应用于三元采出水的处理，分析了 对含油量的降解效果以及微生物对油的利用效能，探索了将微生物应用于三元采出水处理 上的可行性。

由以上研究可知，到目前为止，我国对三元采出水处理的研究仍然处于起步阶段。三 元采出水中所添加的药剂，一面在提高采收率方面为人类的生产生活提供了极其有益的帮 助，另一方面却为采出水的处理提出了新的严峻考验。目前针对三元采出水所使用的以沉 降为核心技术的物理分离工艺和以投加各种药剂为主的化学工艺，一方面需要大量药剂的 辅助，增加了处理成本，另一方面并未在真正意义上实现污染物的减量，并非是环境友好 的。微生物应用于污水处理具有高效、低成本等诸多优点，三元药剂中的聚合物、表面活 性剂等物质具有极强的生物抗性与毒性，如果处理不善，会对收纳环境造成严重的破坏， 基于这些特性，其生物降解存在较多的苦难，然而微生物具有较高的变异率和环境适应性， 微生物降解与无害化将成为解决三元药剂处理的有效手段。由以往的研究可以发现， 将其应用于三元采出水的处理上仍然处于起步探索阶段且并未总结出一套完整易用的处 理工艺。在以往的研究中，针对三元采出水的处理目的都是为了油田生产服务，因而所制 定的处理目标大都是达到回注的水质标准，关注的水质指标以含油量、悬浮固体、粘度、 粒径中值等为主，忽略了三元采出水中的毒性物质和有毒有害物质。然而，一个不容忽视 的问题是，目前我国的油田开采已经进入了高含水阶段，采出水外排将是一个无法回避的 问题，因此使采出水处理达到更高的水质要求是油田生产的新要求。

发明内容

本发明的目的要解决现在油田高钙型三元采出水处理难度大，主要表现在油水分离困 难，采出水乳化程度高，其中的含油量较高、悬浮物很难去除的问题，而提供一种横向流 聚结-涡凹气浮反应器及三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理方法。

横向流聚结-涡凹气浮反应器包括横向流聚结除油器、一段气浮反应器、二段气浮反 应器、配水装置、一段配水连廊、出水储存器、沉降装置、进水管、流聚结排油管、流聚 结收油槽、上填料压板、挡板、流聚结穿孔排泥管、一段收渣槽、一段排渣管、一段出水 槽、一段出水管、一段容气水管、一段穿孔排泥管、二段容气水管、沉降排油管、沉降出 水管、二段配水连廊、沉降穿孔排泥管、二段穿孔排泥管、下填料压板、二段进水管、二 段排渣管、二段收渣槽和沉降收油槽；

由所述的上填料压板和下填料压板将横向流聚结除油器由上至下依次分隔成排油区、 填料区和流聚结积淤区，所述的配水装置设置在横向流聚结除油器的一侧，在横向流聚结 除油器的另一侧设置一段配水连廊，且填料区与配水装置和一段配水连廊连通，在配水装 置上方设置流聚结收油槽，所述的流聚结收油槽与排油区通过流聚结排油阀连通，在配水 装置底部设置进水管，在流聚结收油槽底部设置流聚结排油管，在下填料压板朝向流聚结 积淤区一侧设置挡板，在流聚结积淤区底部设置流聚结穿孔排泥管；

由一段隔板将一段气浮反应器分隔成一段气浮区和分水区，在一段气浮区内一段隔板 上部设置一段收渣槽，在分水区内一段气浮反应器侧壁上部设置一段出水槽，所述的一段 气浮区通过一段进水阀与一段配水连廊连通，所述的一段收渣槽通过一段排渣阀与一段气 浮区连通，且在一段收渣槽设置一段排渣管，所述的一段出水槽通过一段出水阀与分水区 连通，且一段出水槽底部设置一段出水管，所述的一段气浮反应器底部设有一段积淤区， 在一段积淤区底部设置一段穿孔排泥管；

所述的一段容气水管贯穿一段气浮反应器，一段容气水管的一端与一段配水连廊连 通，一段容气水管的另一端与二段容气水管连通，所述的二段容气水管贯穿二段气浮反应 器，且二段容气水管的另一端与二段配水连廊连通；

由二段隔板将二段气浮反应器分隔成进水区和二段气浮区，在二段气浮区内二段隔板 上部设置二段收渣槽，在进水区内二段气浮反应器侧壁上部设置二段进水槽，所述的二段 气浮区通过二段出水阀与二段配水连廊连通，所述的二段收渣槽通过二段排渣阀与二段气 浮区连通，且在二段收渣槽设置二段排渣管，所述的二段进水槽通过二段进水阀与进水区 连通，在二段进水槽底部设置二段进水管，且二段进水管与一段出水管连通；所述的二段 气浮反应器底部设有二段积淤区，在二段积淤区底部设置二段穿孔排泥管；

所述二段配水连廊的另一侧通过沉积区进水通道与沉降装置连通，在沉降装置的另一 侧设置出水储存器，在出水储存器上方设置沉降收油槽，所述的沉降收油槽通过沉降排油 阀与沉降装置连通，所述的出水储存器通过沉降出水阀与沉降装置连通，在出水储存器底 部设置沉降出水管，在沉降收油槽底部设置沉降排油管，所述的沉降装置底部设有沉降积 淤区，在沉降积淤区底部设置沉降穿孔排泥管。

利用上述横向流聚结-涡凹气浮反应器进行三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处 理方法，具体是按以下步骤完成的：

一、横向流聚结气浮处理：将油田三元采出水通入横向流聚结-涡凹气浮反应器中进 行处理，得到横向流聚结气浮处理水；

二、厌氧处理：利用UASB反应器、IC反应器或厌氧SBR反应器对横向流聚结气浮 处理水进行厌氧处理，得到厌氧处理水，在厌氧处理过程中利用已驯化具有高效降解效能 的厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间为12h～24h；

三、好氧处理：利用好氧活性污泥或好氧生物挂膜对厌氧处理水进行好氧处理，即完 成三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理，得到处理后污水，在好氧处理过程中利用 已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群行生物强化处理，水力停留时间为8h～16h。

本发明优点：本发明针对三元采出水的特性，先采用气浮技术进行油水的分离，后续 针对残留的油水进行A/O生物法处理，可以达到采出水的回注的标准，其中创新点在于， 该变传统的气浮方式，采用的是横向流聚结-涡凹气浮反应器，可以大大的提高气浮和石 油类回收的效率，同时采用生物方法可以实现含油的深度处理。悬浮物也可以大大的降低。 最终实现油田三元采出水回注的达标：含油量≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，粒径中值≤1微米。

附图说明

图1是横向流聚结-涡凹气浮反应器中配水装置、横向流聚结除油器、一段配水连廊 和一段气浮反应器的结构示意图；

图2是横向流聚结-涡凹气浮反应器中二段气浮反应器、二段配水连廊、沉降装置和 出水储存器的结构示意图；

图3是含油量去除率曲线图，图中●表示一段配水连廊8中含油量去除率曲线，图中 ■表示二段配水连廊26中含油量去除率曲线，图中▲表示出水储存器9中含油量去除率 曲线；

图4是悬浮物去除率曲线图，图中●表示一段配水连廊8中悬浮物去除率曲线，图中 ■表示二段配水连廊26中悬浮物去除率曲线，图中▲表示出水储存器9中悬浮物去除率 曲线；

图5是处理时间-含油量曲线图，图中■表示油田三元采出水中含油量曲线，图中● 表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中含油量曲线，图中▲表示步骤三所述的处理后 污水中含油量曲线；

图6是处理时间-悬浮物浓度曲线图，图中■表示油田三元采出水中悬浮物浓度曲线， 图中●表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中悬浮物浓度曲线，图中▲表示步骤三所 述的处理后污水中悬浮物浓度曲线；

图7是处理时间-粒径中值曲线图，图中■表示油田三元采出水中粒径中值曲线，图 中●表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中粒径中值曲线，图中▲表示步骤三所述的 处理后污水中粒径中值曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2，本实施方式是横向流聚结-涡凹气浮反应器包括 横向流聚结除油器1、一段气浮反应器2、二段气浮反应器3、配水装置7、一段配水连廊 8、出水储存器9、沉降装置10、进水管11、流聚结排油管12、流聚结收油槽13、上填 料压板14、挡板15、流聚结穿孔排泥管16、一段收渣槽17、一段排渣管18、一段出水 槽19、一段出水管20、一段容气水管21、一段穿孔排泥管22、二段容气水管23、沉降 排油管24、沉降出水管25、二段配水连廊26、沉降穿孔排泥管28、二段穿孔排泥管29、 下填料压板31、二段进水管32、二段排渣管33、二段收渣槽34和沉降收油槽40；

由所述的上填料压板14和下填料压板31将横向流聚结除油器1由上至下依次分隔成 排油区4、填料区1-1和流聚结积淤区5，所述的配水装置7设置在横向流聚结除油器1 的一侧，在横向流聚结除油器1的另一侧设置一段配水连廊8，且填料区1-1与配水装置 7和一段配水连廊8连通，在配水装置7上方设置流聚结收油槽13，所述的流聚结收油槽 13与排油区4通过流聚结排油阀41连通，在配水装置7底部设置进水管11，在流聚结收 油槽13底部设置流聚结排油管12，在下填料压板31朝向流聚结积淤区5一侧设置挡板 15，在流聚结积淤区5底部设置流聚结穿孔排泥管16；

由一段隔板37将一段气浮反应器2分隔成一段气浮区2-1和分水区2-2，在一段气浮 区2-1内一段隔板37上部设置一段收渣槽17，在分水区2-2内一段气浮反应器2侧壁上 部设置一段出水槽19，所述的一段气浮区2-1通过一段进水阀42与一段配水连廊8连通， 所述的一段收渣槽17通过一段排渣阀43与一段气浮区2-1连通，且在一段收渣槽17设 置一段排渣管18，所述的一段出水槽19通过一段出水阀44与分水区2-2连通，且一段 出水槽19底部设置一段出水管20，所述的一段气浮反应器2底部设有一段积淤区6，在 一段积淤区6底部设置一段穿孔排泥管22；

所述的一段容气水管21贯穿一段气浮反应器2，一段容气水管21的一端与一段配水 连廊8连通，一段容气水管21的另一端与二段容气水管23连通，所述的二段容气水管 23贯穿二段气浮反应器3，且二段容气水管23的另一端与二段配水连廊26连通；

由二段隔板38将二段气浮反应器3分隔成进水区3-1和二段气浮区3-2，在二段气浮 区3-2内二段隔板38上部设置二段收渣槽34，在进水区3-1内二段气浮反应器3侧壁上 部设置二段进水槽45，所述的二段气浮区3-2通过二段出水阀48与二段配水连廊26连 通，所述的二段收渣槽34通过二段排渣阀47与二段气浮区3-2连通，且在二段收渣槽 34设置二段排渣管33，所述的二段进水槽45通过二段进水阀46与进水区3-1连通，在 二段进水槽45底部设置二段进水管32，且二段进水管32与一段出水管20连通；所述的 二段气浮反应器3底部设有二段积淤区30，在二段积淤区30底部设置二段穿孔排泥管29；

所述二段配水连廊26的另一侧通过沉积区进水通道39与沉降装置10连通，在沉降 装置10的另一侧设置出水储存器9，在出水储存器9上方设置沉降收油槽40，所述的沉 降收油槽40通过沉降排油阀49与沉降装置10连通，所述的出水储存器9通过沉降出水 阀50与沉降装置10连通，在出水储存器9底部设置沉降出水管25，在沉降收油槽40底 部设置沉降排油管24，所述的沉降装置10底部设有沉降积淤区27，在沉降积淤区27底 部设置沉降穿孔排泥管28。

图1是横向流聚结-涡凹气浮反应器中配水装置、横向流聚结除油器、一段配水连廊 和一段气浮反应器的结构示意图；图中1为横向流聚结除油器，2为一段气浮反应器，4 为排油区，5为流聚结积淤区，6为一段积淤区，7为配水装置，8为一段配水连廊，11 为进水管，12为流聚结排油管，13为流聚结收油槽，14为上填料压板，15为挡板，16 为流聚结穿孔排泥管，17为一段收渣槽，18为一段排渣管，19为一段出水槽，20为一段 出水管，21为一段容气水管，22为一段穿孔排泥管，31为下填料压板、35为进水逆止阀， 37为一段隔板，41为流聚结排油阀，42为一段进水阀，43为一段排渣阀，44为一段出 水阀，1-1为填料区，2-1为一段气浮区，2-2为分水区。

图2是横向流聚结-涡凹气浮反应器中二段气浮反应器、二段配水连廊、沉降装置和 出水储存器的结构示意图；3为二段气浮反应器，9为出水储存器，10为沉降装置，23 为二段容气水管，24为沉降排油管，25为沉降出水管，26为二段配水连廊，27为沉降积 淤区，28为沉降穿孔排泥管，29为二段穿孔排泥管，30为二段积淤区，32为二段进水管， 33为二段排渣管，34为二段收渣槽，36为出水逆止阀，38为二段隔板，39为沉积区进 水通道，40为沉降收油槽，45为二段进水槽，46为二段进水阀，47为二段排渣阀，48 为二段出水阀，49为沉降排油阀，50为沉降出水阀，3-1为进水区，3-2为二段气浮区。

具体实施方式二：结合图1和图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述 的一段容气水管21通过进水逆止阀35与一段配水连廊8连通，所述的二段容气水管23 通过出水逆止阀36与二段配水连廊26连通，保证二段配水连廊26内二段气浮出水依次 二段容气水管23和一段容气水管21回流进入一段配水连廊8。其他与具体实施方式一相 同。

具体实施方式三：结合图1和图2，本实施方式是利用具体实施方式一所述的横向流 聚结-涡凹气浮反应器进行三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理方法，具体是按以下 步骤完成的：

一、横向流聚结气浮处理：将油田三元采出水通入横向流聚结-涡凹气浮反应器中进 行处理，得到横向流聚结气浮处理水；

二、厌氧处理：利用UASB反应器、IC反应器或厌氧SBR反应器对横向流聚结气浮 处理水进行厌氧处理，得到厌氧处理水，在厌氧处理过程中利用已驯化具有高效降解效能 的厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间为12h～24h；

三、好氧处理：利用好氧活性污泥或好氧生物挂膜对厌氧处理水进行好氧处理，即完 成三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理，得到处理后污水，在好氧处理过程中利用 已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群行生物强化处理，水力停留时间为8h～16h。

本实施方式所述的已驯化好的厌氧活性污泥的驯化的方法如下：

①、检查厌氧反应装置设备，保证厌氧反应装置设备完好；

②、配制驯化用的药剂：

按照1升药剂的浓度加入量：尿素0.5克，白砂糖2克；硫酸亚铁0.2克；磷酸二氢 钾0.1克；硝酸钠0.1克；硫酸镁0.1克；乳酸钠2毫升；硫酸钠2克，氯化钙0.01克和 余量的水；

③、将城市污水处理厂的二沉池的污泥进行搅拌，去除直径大于2mm的颗粒物，然 后加入三元采出水，得到浓度达到3000mg/L污泥；

④、然后加入步骤②的药剂，药剂与浓度达到3000mg/L污泥的体积比为1:20，搅拌 均匀，倒入厌氧反应装置中；

⑤、盖上盖发酵；每天搅拌两次，控制溶解氧的含量低于0.05mg/L；

⑥、对COD进行监测，COD值<200mg/L时补充药剂，药剂与油田三元采出水的体 积比为1:20；同时保证污泥量，静沉后污泥的高度在容器高度的3/5以上；

⑦、培养72h，更换一次油田三元采出水；

⑧、按当COD值<100mg/L时更换一次油田三元采出水进行循环培养，至HRT为24h 时，得到已驯化具有高效降解效能的厌氧活性污泥。

本实施方式所述的已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群(好氧活性污泥)的驯 化方法：

①、按好氧反应器污泥的接种量为10％接种，所述的好氧反应器污泥为大庆油田东 风污水处理厂二沉池，好氧反应器污泥的浓度为3000mg/L；

②、反应器运行当压裂液充满反应器后，静沉24小时，开始加入三元采出水进行曝 气，进行曝气，曝气量控制在16:1，溶解氧量控制在6mg/L；

③、驯化7天，即得到到已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群(好氧活性污泥)。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：步骤一中横向流聚结气 浮处理具体过程如下：

油田三元采出水通过进水管11进入配水装置7，再进入横向流聚结除油器1的填料 区1-1进行过滤，油田三元采出水中部分石油透过上填料压板14进入排油区4，在通过 流聚结排油阀41进入流聚结收油槽13中，最后由流聚结排油管12送出，油田三元采出 水中淤泥通过下填料压板31在流聚结积淤区5沉积，通过流聚结穿孔排泥管16排出；

通过填料区1-1进行一段配水连廊8的油田三元采出水为过滤水，过滤水通过一段进 水阀42送入一段气浮反应器2的一段气浮区2-1，在一段气浮区2-1内进行气浮处理，利 用一段隔板37阻挡一段气浮区2-1产生的油渣进行分水区2-2，通过一段排渣阀43将油 渣收集在一段收渣槽17中，再通过一段排渣管18排出，一段气浮区2-1产生的淤泥沉积 于一段积淤区6中，并通过一段穿孔排泥管22排出；

一段气浮处理后的水汇集到分水区2-2内一段出水槽19中，依次通过一段出水管20 和二段进水管32进行二段进水槽45中，再通过二段进水阀46进行二段气浮反应器3的 进水区3-1中，最后流入二段气浮反应器3的二段气浮区3-2中，在二段气浮区3-2中进 行气浮处理，利用二段隔板38阻挡二段气浮区3-2产生的油渣进行进水区3-1，通过二段 排渣阀47将油渣收集在二段收渣槽34中，再通过二段排渣管33排出，二段气浮区3-2 产生的淤泥沉积于二段积淤区6中，并二段穿孔排泥管29排出；

二段气浮处理后的水通过二段出水阀48进入二段配水连廊26中，再通过沉积区进水 通道39进入沉降装置10中，在沉降装置10进行静置分层，上层为油层，油层通过沉降 排油阀49收集到沉降收油槽40中，底层为淤泥层，淤泥层沉积于沉降积淤区27中，并 通过沉降穿孔排泥管28排出，中间为水层，水层得到的处理水即为横向流聚结气浮处理 水，横向流聚结气浮处理水通过沉降出水阀50收集到出水储存器9中，并通过沉降出水 管25送入厌氧处理阶段。其他与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四之一不同点是：步骤一中横向流 聚结气浮处理的来水处理量为2m³/h，横向流聚结除油器1的填料区1-1过水断面容积负 荷为3.75m³/m²·h，横向流聚结除油器1的水力停留时间为1h～2h，一段气浮反应器2的 水力停留时间为0.5h～1h、二段气浮反应器3的水力停留时间为0.25h～0.5h。其他与具体 实施方式三或四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同点是：当步骤一中横向 流聚结气浮处理进行回流时，此时二段配水连廊26内二段气浮处理后的水经依出水逆止 阀36进行二段容气水管23，再经二段容气水管23进入一段容气水管21中，最后通过进 水逆止阀35进入一段配水连廊8中。其他与具体实施方式三至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同点是：当步骤一中横向 流聚结气浮处理进行回流时回流比<50％。其他与具体实施方式三至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同点是：当步骤一中横向 流聚结气浮处理进行回流时回流比为30％。其他与具体实施方式三至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同点是：当步骤一中横向 流聚结气浮处理进行回流时回流比为40％。其他与具体实施方式三至七相同。

采用下述试验验证本发明效果

实施例1：利用横向流聚结-涡凹气浮反应器进行三元采出水横向流聚结气浮-A/O生 物处理方法，具体是按以下步骤完成的：

一、横向流聚结气浮处理：油田三元采出水通过进水管11进入配水装置7，再进入 横向流聚结除油器1的填料区1-1进行过滤，油田三元采出水中部分石油透过上填料压板 14进入排油区4，在通过流聚结排油阀41进入流聚结收油槽13中，最后由流聚结排油管 12送出，油田三元采出水中淤泥通过下填料压板31在流聚结积淤区5沉积，通过流聚结 穿孔排泥管16排出；

通过填料区1-1进行一段配水连廊8的油田三元采出水为过滤水，过滤水通过一段进 水阀42送入一段气浮反应器2的一段气浮区2-1，在一段气浮区2-1内进行气浮处理，利 用一段隔板37阻挡一段气浮区2-1产生的油渣进行分水区2-2，通过一段排渣阀43将油 渣收集在一段收渣槽17中，再通过一段排渣管18排出，一段气浮区2-1产生的淤泥沉积 于一段积淤区6中，并通过一段穿孔排泥管22排出；

一段气浮处理后的水汇集到分水区2-2内一段出水槽19中，依次通过一段出水管20 和二段进水管32进行二段进水槽45中，再通过二段进水阀46进行二段气浮反应器3的 进水区3-1中，最后流入二段气浮反应器3的二段气浮区3-2中，在二段气浮区3-2中进 行气浮处理，利用二段隔板38阻挡二段气浮区3-2产生的油渣进行进水区3-1，通过二段 排渣阀47将油渣收集在二段收渣槽34中，再通过二段排渣管33排出，二段气浮区3-2 产生的淤泥沉积于二段积淤区6中，并二段穿孔排泥管29排出；

二段气浮处理后的水通过二段出水阀48进入二段配水连廊26中，再通过沉积区进水 通道39进入沉降装置10中，在沉降装置10进行静置分层，上层为油层，油层通过沉降 排油阀49收集到沉降收油槽40中，底层为淤泥层，淤泥层沉积于沉降积淤区27中，并 通过沉降穿孔排泥管28排出，中间为水层，水层得到的处理水即为横向流聚结气浮处理 水，横向流聚结气浮处理水通过沉降出水阀50收集到出水储存器9中，得到横向流聚结 气浮处理水，并通过沉降出水管25送入厌氧处理阶段；

二、厌氧处理：利用UASB反应器、IC反应器或厌氧SBR反应器对横向流聚结气浮 处理水进行厌氧处理，得到厌氧处理水，在厌氧处理过程中利用已驯化具有高效降解效能 的厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间为18h；

三、好氧处理：利用好氧活性污泥或好氧生物挂膜对厌氧处理水进行好氧处理，即完 成三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理，得到处理后污水，在好氧处理过程中利用 已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群行生物强化处理，水力停留时间为12h。

实施例1步骤一中横向流聚结气浮处理的来水处理量为2m³/h，横向流聚结除油器1 的填料区1-1过水断面容积负荷为3.75m³/m²·h，横向流聚结除油器1的水力停留时间为 1h，一段气浮反应器2的水力停留时间为0.5h、二段气浮反应器3的水力停留时间为0.5h。

实施例1步骤一中所述的横向流聚结-涡凹气浮反应器包括横向流聚结除油器1、一 段气浮反应器2、二段气浮反应器3、配水装置7、一段配水连廊8、出水储存器9、沉降 装置10、进水管11、流聚结排油管12、流聚结收油槽13、上填料压板14、挡板15、流 聚结穿孔排泥管16、一段收渣槽17、一段排渣管18、一段出水槽19、一段出水管20、 一段容气水管21、一段穿孔排泥管22、二段容气水管23、沉降排油管24、沉降出水管 25、二段配水连廊26、沉降穿孔排泥管28、二段穿孔排泥管29、下填料压板31、二段进 水管32、二段排渣管33、二段收渣槽34和沉降收油槽40；

由所述的上填料压板14和下填料压板31将横向流聚结除油器1由上至下依次分隔成 排油区4、填料区1-1和流聚结积淤区5，所述的配水装置7设置在横向流聚结除油器1 的一侧，在横向流聚结除油器1的另一侧设置一段配水连廊8，且填料区1-1与配水装置 7和一段配水连廊8连通，在配水装置7上方设置流聚结收油槽13，所述的流聚结收油槽 13与排油区4通过流聚结排油阀41连通，在配水装置7底部设置进水管11，在流聚结收 油槽13底部设置流聚结排油管12，在下填料压板31朝向流聚结积淤区5一侧设置挡板 15，在流聚结积淤区5底部设置流聚结穿孔排泥管16；

由一段隔板37将一段气浮反应器2分隔成一段气浮区2-1和分水区2-2，在一段气浮 区2-1内一段隔板37上部设置一段收渣槽17，在分水区2-2内一段气浮反应器2侧壁上 部设置一段出水槽19，所述的一段气浮区2-1通过一段进水阀42与一段配水连廊8连通， 所述的一段收渣槽17通过一段排渣阀43与一段气浮区2-1连通，且在一段收渣槽17设 置一段排渣管18，所述的一段出水槽19通过一段出水阀44与分水区2-2连通，且一段 出水槽19底部设置一段出水管20，所述的一段气浮反应器2底部设有一段积淤区6，在 一段积淤区6底部设置一段穿孔排泥管22；

所述的一段容气水管21贯穿一段气浮反应器2，一段容气水管21的一端与一段配水 连廊8连通，一段容气水管21的另一端与二段容气水管23连通，所述的二段容气水管 23贯穿二段气浮反应器3，且二段容气水管23的另一端与二段配水连廊26连通；

由二段隔板38将二段气浮反应器3分隔成进水区3-1和二段气浮区3-2，在二段气浮 区3-2内二段隔板38上部设置二段收渣槽34，在进水区3-1内二段气浮反应器3侧壁上 部设置二段进水槽45，所述的二段气浮区3-2通过二段出水阀48与二段配水连廊26连 通，所述的二段收渣槽34通过二段排渣阀47与二段气浮区3-2连通，且在二段收渣槽 34设置二段排渣管33，所述的二段进水槽45通过二段进水阀46与进水区3-1连通，在 二段进水槽45底部设置二段进水管32，且二段进水管32与一段出水管20连通；所述的 二段气浮反应器3底部设有二段积淤区30，在二段积淤区30底部设置二段穿孔排泥管29；

所述二段配水连廊26的另一侧通过沉积区进水通道39与沉降装置10连通，在沉降 装置10的另一侧设置出水储存器9，在出水储存器9上方设置沉降收油槽40，所述的沉 降收油槽40通过沉降排油阀49与沉降装置10连通，所述的出水储存器9通过沉降出水 阀50与沉降装置10连通，在出水储存器9底部设置沉降出水管25，在沉降收油槽40底 部设置沉降排油管24，所述的沉降装置10底部设有沉降积淤区27，在沉降积淤区27底 部设置沉降穿孔排泥管28；

所述的一段容气水管21通过进水逆止阀35与一段配水连廊8连通，所述的二段容气 水管23通过出水逆止阀36与二段配水连廊26连通，保证二段配水连廊26内二段气浮出 水依次二段容气水管23和一段容气水管21回流进入一段配水连廊8。

实施例2：本实施例与实施例1的不同点是：步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比 为30％进行回流，此时二段配水连廊26内二段气浮处理后的水经依出水逆止阀36进行 二段容气水管23，再经二段容气水管23进入一段容气水管21中，最后通过进水逆止阀 35进入一段配水连廊8中。其他与实施例1相同。

实施例3：本实施例与实施例1的不同点是：步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比 为40％进行回流，此时二段配水连廊26内二段气浮处理后的水经依出水逆止阀36进行 二段容气水管23，再经二段容气水管23进入一段容气水管21中，最后通过进水逆止阀 35进入一段配水连廊8中。其他与实施例1相同。

实施例4：本实施例与实施例1的不同点是：步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比 为50％进行回流，此时二段配水连廊26内二段气浮处理后的水经依出水逆止阀36进行 二段容气水管23，再经二段容气水管23进入一段容气水管21中，最后通过进水逆止阀 35进入一段配水连廊8中。其他与实施例1相同。

按照实施例1至4方法运行两天，检测油田三元采出水中的含油量，如图3所示，图 3是含油量去除率曲线图，图中●表示一段配水连廊8中含油量去除率曲线，图中■表示 二段配水连廊26中含油量去除率曲线，图中▲表示出水储存器9中含油量去除率曲线； 通过图3可知，实施例1对含油量的总去除率分别达47.89％和54.84％，其中一段配水连 廊8中含油量去除率分别达2.07％和3.06％，二段配水连廊26中含油量去除率分别达 45.82％和51.78％；实施例2对含油量的总去除率分别达68.63％和71.30％，其中一段配 水连廊8中含油量去除率分别达7.35％和7.71％，二段配水连廊26中含油量去除率分别 达61.28％和63.59％；实施例3对含油量的总去除率分别达75.37％和79.67％，其中一段 配水连廊8中含油量去除率分别达12.49％和16.04％，二段配水连廊26中含油量去除率 分别达62.89％和63.63％；实施例4对含油量的总去除率分别达37.13％和47.21％，其中 一段配水连廊8中含油量去除率分别达2.29％和5.48％，二段配水连廊26中含油量去除 率分别达34.83％和41.74％。通过对比可知，步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比为40％ 进行回流的情况下，可以取得最好的除油效果。

按照实施例1至4方法运行两天，检测油田三元采出水中的悬浮物，如图4所示，图 4是悬浮物去除率曲线图，图中●表示一段配水连廊8中悬浮物去除率曲线，图中■表示 二段配水连廊26中悬浮物去除率曲线，图中▲表示出水储存器9中悬浮物去除率曲线； 通过图4可知，实施例1对悬浮物的总去除率分别达38.73％和40.86％，其中一段配水连 廊8中悬浮物去除率分别达19.06％和18.60％，二段配水连廊26中悬浮物去除率分别达 19.67％和22.26％；实施例2对悬浮物的总去除率分别达59.29％和62.24％，其中一段配 水连廊8中悬浮物去除率分别达26.22％和28.55％，二段配水连廊26中悬浮物去除率分 别达33.07％和33.69％；实施例3对悬浮物的总去除率分别达69.59％和71.34％，其中一 段配水连廊8中悬浮物去除率分别达32.62％和33.17％，二段配水连廊26中悬浮物去除 率分别达36.96％和38.16％；实施例4对悬浮物的总去除率分别达42.79％和45.6％，其中 一段配水连廊8中悬浮物去除率分别达19.12％和20.15％，二段配水连廊26中悬浮物去 除率分别达23.67％和25.45％。通过对比可知，步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比为 40％进行回流的情况下，可以取得最好的除悬浮物的效果。

实施例5：利用横向流聚结-涡凹气浮反应器进行三元采出水横向流聚结气浮-A/O生 物处理方法，具体是按以下步骤完成的：

一、横向流聚结气浮处理：油田三元采出水通过进水管11进入配水装置7，再进入 横向流聚结除油器1的填料区1-1进行过滤，油田三元采出水中部分石油透过上填料压板 14进入排油区4，在通过流聚结排油阀41进入流聚结收油槽13中，最后由流聚结排油管 12送出，油田三元采出水中淤泥通过下填料压板31在流聚结积淤区5沉积，通过流聚结 穿孔排泥管16排出；

通过填料区1-1进行一段配水连廊8的油田三元采出水为过滤水，过滤水通过一段进 水阀42送入一段气浮反应器2的一段气浮区2-1，在一段气浮区2-1内进行气浮处理，利 用一段隔板37阻挡一段气浮区2-1产生的油渣进行分水区2-2，通过一段排渣阀43将油 渣收集在一段收渣槽17中，再通过一段排渣管18排出，一段气浮区2-1产生的淤泥沉积 于一段积淤区6中，并通过一段穿孔排泥管22排出；

一段气浮处理后的水汇集到分水区2-2内一段出水槽19中，依次通过一段出水管20 和二段进水管32进行二段进水槽45中，再通过二段进水阀46进行二段气浮反应器3的 进水区3-1中，最后流入二段气浮反应器3的二段气浮区3-2中，在二段气浮区3-2中进 行气浮处理，利用二段隔板38阻挡二段气浮区3-2产生的油渣进行进水区3-1，通过二段 排渣阀47将油渣收集在二段收渣槽34中，再通过二段排渣管33排出，二段气浮区3-2 产生的淤泥沉积于二段积淤区6中，并二段穿孔排泥管29排出；

二段气浮处理后的水通过二段出水阀48进入二段配水连廊26中，再通过沉积区进水 通道39进入沉降装置10中，在沉降装置10进行静置分层，上层为油层，油层通过沉降 排油阀49收集到沉降收油槽40中，底层为淤泥层，淤泥层沉积于沉降积淤区27中，并 通过沉降穿孔排泥管28排出，中间为水层，水层得到的处理水即为横向流聚结气浮处理 水，横向流聚结气浮处理水通过沉降出水阀50收集到出水储存器9中，得到横向流聚结 气浮处理水，并通过沉降出水管25送入厌氧处理阶段；

步骤一中横向流聚结气浮处理按回流比为40％进行回流，此时二段配水连廊26内二 段气浮处理后的水经依出水逆止阀36进行二段容气水管23，再经二段容气水管23进入 一段容气水管21中，最后通过进水逆止阀35进入一段配水连廊8中；

二、厌氧处理：利用UASB反应器、IC反应器或厌氧SBR反应器对横向流聚结气浮 处理水进行厌氧处理，得到厌氧处理水，在厌氧处理过程中利用已驯化具有高效降解效能 的厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间为18h；

三、好氧处理：利用好氧活性污泥或好氧生物挂膜对厌氧处理水进行好氧处理，即完 成三元采出水横向流聚结气浮-A/O生物处理，得到处理后污水，在好氧处理过程中利用 已驯化具有较高生物降解活性的微生物菌群行生物强化处理，水力停留时间为12h。

实施例5步骤一中横向流聚结气浮处理的来水处理量为2m³/h，横向流聚结除油器1 的填料区1-1过水断面容积负荷为3.75m³/m²·h，横向流聚结除油器1的水力停留时间为 1h，一段气浮反应器2的水力停留时间为0.5h、二段气浮反应器3的水力停留时间为0.5h。

实施例5步骤一中所述的横向流聚结-涡凹气浮反应器包括横向流聚结除油器1、一 段气浮反应器2、二段气浮反应器3、配水装置7、一段配水连廊8、出水储存器9、沉降 装置10、进水管11、流聚结排油管12、流聚结收油槽13、上填料压板14、挡板15、流 聚结穿孔排泥管16、一段收渣槽17、一段排渣管18、一段出水槽19、一段出水管20、 一段容气水管21、一段穿孔排泥管22、二段容气水管23、沉降排油管24、沉降出水管 25、二段配水连廊26、沉降穿孔排泥管28、二段穿孔排泥管29、下填料压板31、二段进 水管32、二段排渣管33、二段收渣槽34和沉降收油槽40；

由所述的上填料压板14和下填料压板31将横向流聚结除油器1由上至下依次分隔成 排油区4、填料区1-1和流聚结积淤区5，所述的配水装置7设置在横向流聚结除油器1 的一侧，在横向流聚结除油器1的另一侧设置一段配水连廊8，且填料区1-1与配水装置 7和一段配水连廊8连通，在配水装置7上方设置流聚结收油槽13，所述的流聚结收油槽 13与排油区4通过流聚结排油阀41连通，在配水装置7底部设置进水管11，在流聚结收 油槽13底部设置流聚结排油管12，在下填料压板31朝向流聚结积淤区5一侧设置挡板 15，在流聚结积淤区5底部设置流聚结穿孔排泥管16；

由一段隔板37将一段气浮反应器2分隔成一段气浮区2-1和分水区2-2，在一段气浮 区2-1内一段隔板37上部设置一段收渣槽17，在分水区2-2内一段气浮反应器2侧壁上 部设置一段出水槽19，所述的一段气浮区2-1通过一段进水阀42与一段配水连廊8连通， 所述的一段收渣槽17通过一段排渣阀43与一段气浮区2-1连通，且在一段收渣槽17设 置一段排渣管18，所述的一段出水槽19通过一段出水阀44与分水区2-2连通，且一段 出水槽19底部设置一段出水管20，所述的一段气浮反应器2底部设有一段积淤区6，在 一段积淤区6底部设置一段穿孔排泥管22；

所述的一段容气水管21贯穿一段气浮反应器2，一段容气水管21的一端与一段配水 连廊8连通，一段容气水管21的另一端与二段容气水管23连通，所述的二段容气水管 23贯穿二段气浮反应器3，且二段容气水管23的另一端与二段配水连廊26连通；

由二段隔板38将二段气浮反应器3分隔成进水区3-1和二段气浮区3-2，在二段气浮 区3-2内二段隔板38上部设置二段收渣槽34，在进水区3-1内二段气浮反应器3侧壁上 部设置二段进水槽45，所述的二段气浮区3-2通过二段出水阀48与二段配水连廊26连 通，所述的二段收渣槽34通过二段排渣阀47与二段气浮区3-2连通，且在二段收渣槽 34设置二段排渣管33，所述的二段进水槽45通过二段进水阀46与进水区3-1连通，在 二段进水槽45底部设置二段进水管32，且二段进水管32与一段出水管20连通；所述的 二段气浮反应器3底部设有二段积淤区30，在二段积淤区30底部设置二段穿孔排泥管29；

所述二段配水连廊26的另一侧通过沉积区进水通道39与沉降装置10连通，在沉降 装置10的另一侧设置出水储存器9，在出水储存器9上方设置沉降收油槽40，所述的沉 降收油槽40通过沉降排油阀49与沉降装置10连通，所述的出水储存器9通过沉降出水 阀50与沉降装置10连通，在出水储存器9底部设置沉降出水管25，在沉降收油槽40底 部设置沉降排油管24，所述的沉降装置10底部设有沉降积淤区27，在沉降积淤区27底 部设置沉降穿孔排泥管28；

所述的一段容气水管21通过进水逆止阀35与一段配水连廊8连通，所述的二段容气 水管23通过出水逆止阀36与二段配水连廊26连通，保证二段配水连廊26内二段气浮出 水依次二段容气水管23和一段容气水管21回流进入一段配水连廊8。

按照实施例5方法运行7天，处理效果如图5、图6和图7所示。

图5是处理时间-含油量曲线图，图中■表示油田三元采出水中含油量曲线，图中● 表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中含油量曲线，图中▲表示步骤三所述的处理后 污水中含油量曲线；通过图5可知，连续运行7天，在进水(油田三元采出水)含油量约 为300mg/L的情况下，经过本实施例处理后，出水中含油量低于5mg/L。

图6是处理时间-悬浮物浓度曲线图，图中■表示油田三元采出水中悬浮物浓度曲线， 图中●表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中悬浮物浓度曲线，图中▲表示步骤三所 述的处理后污水中悬浮物浓度曲线；通过图6可知，连续运行7天，在进水(油田三元采 出水)中悬浮物浓度高于100mg/L的情况下，经过本实施例处理后，出水中悬浮物浓度 低于20mg/L。

图7是处理时间-粒径中值曲线图，图中■表示油田三元采出水中粒径中值曲线，图 中●表示步骤一所述的横向流聚结气浮处理水中粒径中值曲线，图中▲表示步骤三所述的 处理后污水中粒径中值曲线；通过图7可知，连续运行7天，经过本实施处理后，出水的 粒径中值低于1μm。