摘要：目前回注水處理的常規(guī)流程是“三段法”，即緩沖調(diào)節(jié)→沉降分離除油→壓力過濾。隨著采出水成分日趨復(fù)雜和地層的復(fù)雜多變，現(xiàn)有采出水處理技術(shù)尚存在一定局限性。按照油品性質(zhì)簡(jiǎn)要分析遼河油田回注污水處理現(xiàn)狀和存在問題，圍繞回注污水低成本處理與含聚污水達(dá)標(biāo)處理，列舉了近年來遼河油田回注污水處理中應(yīng)用的新技術(shù)，主要包括懸浮污泥污水處理技術(shù)、不加藥污水處理技術(shù)和含聚污水微生物處理技術(shù)。新技術(shù)的應(yīng)用使污水達(dá)標(biāo)率進(jìn)一步提高，污水處理成本與浮渣油泥產(chǎn)生量大幅降低，為今后污水系統(tǒng)升級(jí)改造提供了技術(shù)支持。

　　關(guān)鍵詞：遼河油田;污水處理;低成本;微生物;浮渣油泥

　　遼河油田是全國(guó)最大的稠油、高凝油生產(chǎn)基地，開發(fā)領(lǐng)域橫跨遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的13個(gè)市。1970年開始大規(guī)�？碧介_發(fā)建設(shè)，已連續(xù)30年保持千萬噸以上高產(chǎn)，配套建成了11個(gè)油氣生產(chǎn)基地[1]。在油氣田勘探開發(fā)過程中，隨著原油和天然氣的采出，通常會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水。根據(jù)油品性質(zhì)的不同，遼河油田含油污水分為稠油污水、稀油污水和高凝油污水，配套建成各類污水處理站31座，其中回注污水處理站21座，回用注汽鍋爐污水處理站8座，污水達(dá)標(biāo)排放站2座。

　　1含油污水處理工藝

　　遼河油田污水處理普遍采用斜板除油罐、浮選機(jī)、核桃殼過濾器和雙濾料過濾器等工藝。注水水質(zhì)滿足《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》(SY/T5329—2012)。根據(jù)污水回注油藏不同，遼河油田含油污水處理工藝主要包括以下幾種。(1)高滲透油藏。出口水質(zhì)：含油≤20mg/L;懸浮物≤20mg/L。處理工藝：原油脫出水→調(diào)節(jié)水罐→斜板罐→調(diào)節(jié)水池→過濾罐→緩沖罐→注水。

　　(2)中滲透油藏。出口水質(zhì):含油≤10mg/L;懸浮物≤10mg/L;粒徑≤3μm。處理工藝：原油脫出水→調(diào)節(jié)水罐→斜板罐→浮選機(jī)→調(diào)節(jié)水池→過濾罐→緩沖罐→注水。(3)低滲透油藏。出口水質(zhì):含油≤6mg/L;懸浮物≤2mg/L;粒徑≤1.5μm。處理工藝：中滲透水處理工藝出水→硅藻土過濾器→外輸水罐→注水。(4)特低滲透油藏。出口水質(zhì)：含油≤5mg/L;懸浮物≤1mg/L;粒徑≤1μm。處理工藝：浮選機(jī)出水→調(diào)節(jié)水池→過濾罐→膜過濾→外輸水罐→注水。

　　2問題分析

　　2.1稠油污水處理

　　(1)稠油污水中油水密度差小，不利于油水重力分離，影響除油效果[2]。(2)稠油污水黏度大，影響懸浮物重力沉降與去除。(3)稠油污水溫度高(65~85℃)，影響懸浮物絮體的沉降及水質(zhì)凈化效果。(4)由于瀝青、泥砂和大量活性有機(jī)物的存在，稠油污水中油與水間易形成穩(wěn)定的水包油乳狀液或水包油、油包水多層乳狀液，增加稠油污水破乳除油的難度。

　　2.2含聚污水處理

　　隨著油田開發(fā)的不斷深入，化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)得到規(guī)模化應(yīng)用，伴隨著原油的采出也產(chǎn)生了大量含聚污水，處理難度較大。(1)聚合物的存在增加了水相的黏度，污水處理所需的自然沉降時(shí)間增長(zhǎng)[3]。(2)油水界面水膜強(qiáng)度增大，界面電荷增強(qiáng)，導(dǎo)致采出水中小油珠穩(wěn)定地存在于水體中，處理難度較高。(3)由于陰離子型聚合物的存在，嚴(yán)重干擾了絮凝劑的使用效果，使絮凝作用變差，大大增加了藥劑的用量[4]。(4)大量低礦化度的清水用來配制聚合物驅(qū)溶液，從而也使原注水-污水系統(tǒng)平衡被破壞。

　　2.3斜板除油

　　勝利油田設(shè)計(jì)院曾經(jīng)采用粒子成像測(cè)速技術(shù)對(duì)1∶20沉降罐試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)罐內(nèi)流場(chǎng)混亂，存在漩渦流和返混流，并有多處流動(dòng)“死區(qū)”，使沉降分離效率降低[5]。斜板坍塌和不能及時(shí)有效排泥也會(huì)造成斜板罐處理效果差，導(dǎo)致后段過濾罐濾料板結(jié)，過濾效果變差，增大了過濾罐反洗頻率及反洗強(qiáng)度，增加了斜板維護(hù)和過濾系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

　　氣浮單元通過投加大量化學(xué)藥劑除去含油污水中的浮油、部分溶解油和懸浮物，但相應(yīng)產(chǎn)生大量的含油浮渣。遼河油田每處理1×104m3稀油、高凝油含油污水，可產(chǎn)生含水率80%的浮渣油泥6t，處理稠油含油污水產(chǎn)生浮渣油泥15t。目前國(guó)內(nèi)尚無有效的浮渣處理工藝，大部分采用堆儲(chǔ)方式處理。

　　3試驗(yàn)應(yīng)用

　　遼河油田經(jīng)過近年的研究試驗(yàn)和工程實(shí)踐，形成了一系列可靠適用的含油污水處理技術(shù)，新技術(shù)的應(yīng)用提高了污水達(dá)標(biāo)率，污水處理成本與浮渣油泥產(chǎn)生量大幅降低。

　　3.1懸浮污泥污水處理技術(shù)處理過程為：

　　(1)藥劑混合：加藥后的污水由罐體底部進(jìn)入裝置，受內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響水流發(fā)生較強(qiáng)烈紊動(dòng)，藥劑充分混合。(2)形成污泥層：絮凝成型的污泥顆粒在上升過程中密度變大，流速減小，當(dāng)污泥顆粒重力與向上的水沖擊力相等時(shí)，形成污泥層[6]。

　　(3)污泥層更新：隨著絮體向上運(yùn)動(dòng)，泥層不斷變厚。同時(shí)，隨著污泥濃縮室澄清水旁路流動(dòng)，引導(dǎo)著懸浮泥層的上表層不斷流入中心接泥桶，上表層不斷減少、變薄，懸浮泥層的厚度達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡[7]。(4)污泥層過濾：絮體濾層靠界面物理吸附、網(wǎng)捕作用和電化學(xué)特性及范德華力的作用，將污水中懸浮膠體顆粒、絮體、部分細(xì)菌菌體等雜質(zhì)全部攔截在此懸浮泥層上，使出水水質(zhì)達(dá)到處理要求。

　　2011年4月，某聯(lián)合站1座懸浮污泥污水處理裝置改造完成并投入試運(yùn)，處理量5000m3/d。經(jīng)過1年多的試運(yùn)和2年多的正式運(yùn)行，某聯(lián)合站懸浮污泥污水處理裝置通過了一系列破壞性試驗(yàn)，摸索出了該裝置的污水介質(zhì)適用范圍、抗沖擊能力、處理污水能力等生產(chǎn)參數(shù)。設(shè)計(jì)指標(biāo)為進(jìn)水水質(zhì)含油≤100mg/L，懸浮物≤300mg/L;出水水質(zhì)含油≤10mg/L，懸浮物≤10mg/L。污水處理成本由2.59元/m3降至1.81元/m3。

　　3.2不加藥污水處理技術(shù)

　　不加藥污水處理系統(tǒng)主要包括曝氣物理破乳裝置、旋流凈化裝置和三合一凈化器。系統(tǒng)能夠有效降低污水處理成本，減少浮渣油泥產(chǎn)生量[8]。污水處理成本由0.5元/m3降至0.3元/m3，減少浮渣產(chǎn)生量85%。針對(duì)聯(lián)合站水包油型穩(wěn)定乳狀液特點(diǎn)，研發(fā)微小油滴聚結(jié)分離新方法，在不加藥情況下，通過曝氣物理破乳裝置和旋流凈化裝置的空化、旋流氣浮多力協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)高效除油，通過浮選、旋流、過濾三合一凈水器，實(shí)現(xiàn)懸浮物有效去除和濾料的對(duì)流搓洗，可有效延長(zhǎng)濾料反洗時(shí)間，防止濾料板結(jié)[9]。

　　在某聯(lián)合站開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并與某聯(lián)合站同期處理污水水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比。主要設(shè)備包括曝氣物理破乳裝置、旋流凈化裝置和兩級(jí)三合一凈化器。該工藝流程設(shè)計(jì)處理能力為50m3/h，來水水質(zhì)含油≤500mg/L，懸浮物≤500mg/L;出水水質(zhì)含油≤5mg/L，懸浮物≤5mg/L，處理成本0.4元/m3。

　　3.3含聚污水微生物處理技術(shù)

　　針對(duì)二元驅(qū)采出污水，培養(yǎng)專性高效微生物，通過高效氣浮收油裝置、微生物反應(yīng)池、過濾罐組合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水中含油平均去除率96%，懸浮物平均去除率94%，達(dá)到油田回注標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行成本低，污泥量少，不添加化學(xué)藥劑，具有較高的推廣價(jià)值。

　　針對(duì)二元驅(qū)采出水高黏度、高聚合物濃度等特征，通過篩選、分離及有效配伍，獲得適合該油田污水水質(zhì)特點(diǎn)的特種聯(lián)合菌群。通過一次性投加該微生物菌群，提高污水處理系統(tǒng)去除有毒有害、難降解化學(xué)物的能力，利用微生物自身的新陳代新，把復(fù)雜的有機(jī)物降解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，達(dá)到污水凈化的目的[10]。與現(xiàn)有工藝流程相比，微生物組合工藝技術(shù)不需要添加任何化學(xué)藥劑，僅需一次性投加特種微生物菌群，即可實(shí)現(xiàn)高效、低成本污水凈化目的。

　　在某含聚污水處理站開展現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)，主要設(shè)備包括高效氣浮收油裝置、微生物反應(yīng)池、過濾罐(填裝石英砂濾料)，處理能力為2.5m3/h。挑選適合含聚污水水質(zhì)的特種菌株，開展污水中油類去除率對(duì)比試驗(yàn)，然后對(duì)效果較好的6個(gè)菌株進(jìn)行隨機(jī)組合，開展污水中污染物質(zhì)去除率對(duì)比試驗(yàn)，其中污染物質(zhì)綜合降解率最高的三組，最終確定將組合15列為最佳組合菌群，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。微生物組合處理工藝經(jīng)過2個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)運(yùn)行，于2015年6月10—14日期間進(jìn)行中試試驗(yàn)標(biāo)定，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于區(qū)塊注水水質(zhì)要求，運(yùn)行成本控制在1.2元/m3。

　　4結(jié)束語

　　(1)常規(guī)的含油污水處理普遍加入大量的化學(xué)藥劑，造成處理成本居高不下。同時(shí)，污水處理過程中產(chǎn)生的浮渣油泥，需按照危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理，達(dá)標(biāo)要求嚴(yán)格，環(huán)保壓力大。上述試驗(yàn)技術(shù)在不加藥劑的前提下，可實(shí)現(xiàn)含油污水低成本達(dá)標(biāo)處理，浮渣產(chǎn)生量大幅降低，可為油田污水處理系統(tǒng)升級(jí)提供可靠借鑒。

　　(2)微生物處理技術(shù)對(duì)于低濃度含聚污水具有較好的處理效果，但隨著三次采油的發(fā)展，污水含聚濃度逐漸上升，污水性質(zhì)日趨復(fù)雜，因此高濃度含聚污水的低成本達(dá)標(biāo)處理仍然是今后重點(diǎn)研究的課題。

　　(3)遼河油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，油井采出液含水率逐年升高，但油藏回注能力有限，產(chǎn)生了大量的過剩污水。雖然現(xiàn)有的過剩污水已實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，但生化效率低、污水處理成本居高不下，需要在今后的實(shí)踐中不斷探索新工藝、實(shí)施新技術(shù)，進(jìn)一步降低污水處理成本。

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　　化工論文投稿刊物：工業(yè)用水與廢水是經(jīng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)部批準(zhǔn)，全國(guó)化工給水排水設(shè)計(jì)技術(shù)中心站主辦，1970年創(chuàng)刊并國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的專業(yè)性期刊。是中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)工業(yè)給水排水委員會(huì)會(huì)刊。讀者對(duì)象為化工、石油、石化、電力、機(jī)械、冶金、輕工、紡織、市政工程等行業(yè)的給排水和環(huán)保專業(yè)的科研及工程技術(shù)人員以及大專院校的師生和相關(guān)管理人員。