大慶油田含聚污水微生物配套處理技術(shù)

路坤橋王婭娜丁明華陳躍燕

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院；2.江蘇博大環(huán)保股份有限公司；3.中國石油新疆油田公司采油二廠）

大慶油田含聚污水微生物配套處理技術(shù)

路坤橋1王婭娜2丁明華3陳躍燕2

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院；2.江蘇博大環(huán)保股份有限公司；3.中國石油新疆油田公司采油二廠）

針對常規(guī)污水處理技術(shù)難以達(dá)到處理要求的現(xiàn)狀，大慶油田采用微生物技術(shù)處理含聚污水。文章介紹了工藝流程，分析了氣浮除油、微生物反應(yīng)、氣浮固液分離、過濾等工藝的技術(shù)原理，微生物配套技術(shù)在試驗(yàn)站，1＃、2＃、3＃含聚污水處理站的處理結(jié)果表明：出水中懸浮固體含量小于10mg／L，含油量小于10mg／L，達(dá)到SY／T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》的要求。2＃含聚污水處理站的掛片顯示：微生物掛膜飽滿、肥大，微生物生長良好。該技術(shù)處理效果好、不引入二次污染物，且環(huán)保效益顯著。

聚合物；含聚污水；微生物；懸浮固體

0 引 言

聚合物驅(qū)采出水中含有聚合物，含聚污水處理難度大，傳統(tǒng)的自然沉降和混凝沉降處理含聚污水效果差，處理成本高［1］。隨著污水含聚濃度的增加，常規(guī)的污水處理流程（如“二級沉降＋壓力過濾”“自然沉降＋氣浮除油＋壓力過濾”“橫向流聚結(jié)除油器＋壓力過濾”）難以達(dá)到中低滲透層注水水質(zhì)的要求［2-3］。大慶油田2006年引進(jìn)試驗(yàn)用微生物技術(shù)處理含聚污水，通過氣浮除油、微生物反應(yīng)、氣浮固液分離、過濾等配套技術(shù)的應(yīng)用，懸浮固體含量、含油量達(dá)標(biāo)。目前已有3座設(shè)計(jì)處理能力大于10000m3／d的含聚污水處理站應(yīng)用微生物處理工藝，該工藝具有投資低、運(yùn)行成本低、管理方便、不引入二次污染物、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著微生物處理技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用，工藝流程逐步完善，出水水質(zhì)越來越好，工藝技術(shù)已基本成熟［4-5］。

1 工藝流程及功能

2008年、2011年、2013年，設(shè)計(jì)規(guī)模1.5×104m3／d的1＃含聚污水處理站，2.5×104m3／d的2＃含聚污水處理站，2.0×104m3／d的3＃含聚污水處理站分別投產(chǎn)。早期含聚污水微生物處理工業(yè)化試驗(yàn)的工藝主流程是：沉降罐→橫向流聚結(jié)除油器→緩沖隔油池→微生物反應(yīng)池→沉淀池→過濾器，依托常規(guī)處理流程補(bǔ)建，相對原始。原工藝流程的主要問題是沉淀池的固液分離效果有限，進(jìn)入過濾器的懸浮固體較多，導(dǎo)致過濾器反沖洗周期短，影響出水水質(zhì)。更新后的微生物處理系統(tǒng)工藝流程見圖1，其主體設(shè)備是氣浮機(jī)、生物池、過濾器等。

圖1 微生物處理系統(tǒng)流程

“氧化＋曝氣”預(yù)處理效果顯著［6］，上游收油氣浮機(jī)由刮油（渣）機(jī)、回流溶氣裝置、斜板分離裝置、排泥裝置等組成，其主要功能是收油：降低進(jìn)入微生物反應(yīng)池污水的含油量，同時(shí)回收原油。微生物反應(yīng)池由水池、生物填料、曝氣裝置等組成，其主要功能是給微生物提供著床、繁殖、生長、反應(yīng)、代謝的場所。氣浮法常作為二級處理技術(shù)［7］，固液分離氣浮機(jī)的結(jié)構(gòu)與收油氣浮機(jī)基本相同，其主要功能是將形成的大顆粒絮體分離出來，為后續(xù)污水凈化創(chuàng)造條件。過濾器由罐體、濾料、布水系統(tǒng)等組成，其主要功能是進(jìn)一步去除污水中的懸浮固體。

2 技術(shù)原理

2.1 氣浮收油

來水首先進(jìn)入收油氣浮機(jī)，通過溶氣釋放系統(tǒng)產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡，與水中的油及其懸浮絮體充分接觸并黏附在微氣泡上，隨氣泡一起浮到水面，形成浮油，被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)刮油機(jī)刮走，出水進(jìn)入微生物反應(yīng)器。氣浮裝置配有自動(dòng)排泥系統(tǒng)，以排走可能生成的沉淀物。出水的一部分作為溶氣水，通過溶氣泵進(jìn)入溶氣罐，溶氣壓力0.40MPa。溶氣水通過溶氣干管進(jìn)入安裝于氣浮裝置的溶氣釋放器，空氣從溶氣水中釋放出來。溶氣罐中過剩的空氣通過釋放閥排走，維持溶氣罐內(nèi)一定的溶氣液位。

2.2 微生物反應(yīng)

調(diào)試及投運(yùn)初期，在微生物反應(yīng)池中投加針對特定油田水質(zhì)、經(jīng)有效篩選及配伍的特種微生物聯(lián)合菌群，在適宜的溫度和有氧條件下，特種微生物與污水中的其他微生物競爭附著在反應(yīng)池中滲有生物活性酶的生物載體上，配合油田專用耐油阻垢曝氣裝置的持續(xù)有效供氧，快速形成優(yōu)勢菌群，可針對性地降解特定油田污水中的油及難降解的有機(jī)污染物，具有高效、專一性等特點(diǎn)，可達(dá)到凈化污水的目的。微生物反應(yīng)池出水中的剩余污泥由后續(xù)配套的微生物固液分離裝置去除。

第一次投菌種培養(yǎng)成功后，正常狀況下不再補(bǔ)充菌種，靠自身循環(huán)維持平衡。因水流的作用，生物池前端水中的細(xì)菌含量會(huì)下降。反沖洗罐、污泥濃縮池、脫泥機(jī)中經(jīng)過長時(shí)間靜置沉降分離出的上清水中含有大量的細(xì)菌，使此上清水返回到生物池前端，為其補(bǔ)充細(xì)菌，使其中的細(xì)菌含量上升到所需要的水平。

2.3 固液分離

固液分離裝置主要用于微生物生物降解后剩余污泥的分離。通過回流系統(tǒng)產(chǎn)生大量的微氣泡，與污水中密度接近于水的剩余污泥或液體微粒黏附，形成密度小于水的固液分離體，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，由刮渣機(jī)刮除，密度大的泥沙則通過底部分離區(qū)沉入集泥區(qū)定期由排泥系統(tǒng)排出體外，清水進(jìn)入后續(xù)處理工序。浮渣和泥沙進(jìn)入污泥濃縮池濃縮后進(jìn)行干化處理。

2.4 過濾

過濾器主要利用填料來降低水中懸浮固體的含量?？梢岳靡环N或多種過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，使原液通過該介質(zhì)，去除懸浮固體，從而達(dá)到過濾的目的。其內(nèi)裝的填料包括：磁鐵礦、石英砂、陶瓷燒結(jié)管、金剛砂等，具體可根據(jù)實(shí)際工程情況選擇使用。

3 處理效果

隨著工藝的逐步改進(jìn)，微生物配套技術(shù)對含聚污水的處理效果越來越好，大慶油田主要含聚污水微生物配套技術(shù)處理效果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 大慶油田主要含聚污水微生物配套技術(shù)處理效果統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出：出水中懸浮固體含量＜10mg／L，含油量＜10mg／L，優(yōu)于SY／T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》中注入水中懸浮固體含量≤10mg／L，含油量≤30mg／L的要求。

采用藥劑法處理含聚污水懸浮固體含量一般僅達(dá)到20mg／L左右，效果遠(yuǎn)差于此微生物方法，且藥劑法會(huì)引入大量其他污染物，相比之下，微生物技術(shù)不僅處理效果好，而且環(huán)保，處理后的污水回注地層對環(huán)境影響較小。

2＃含聚污水處理站生物反應(yīng)池的生物掛片顯示：微生物掛膜良好，掛膜飽滿、肥大，微生物生長良好。

4 結(jié)束語

微生物配套技術(shù)處理含聚污水是目前已知較為有效、經(jīng)濟(jì)、安全環(huán)保的方法。

氣浮收油、微生物反應(yīng)、固液分離、過濾已成為微生物配套技術(shù)的主流程。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，這四種工藝的微生物配套處理系統(tǒng)已基本定型，是目前大慶油田比較理想和實(shí)用的含聚污水處理工藝。

反沖洗罐、污泥濃縮池、脫泥機(jī)中分離出的上清水循環(huán)返回微生物反應(yīng)池的前端，補(bǔ)充微生物菌群，使其中的細(xì)菌含量維持在正常水平。

微生物配套技術(shù)處理聚合物驅(qū)采出水的工藝已經(jīng)成功應(yīng)用于油田，該技術(shù)對懸浮固體、含油處理效果較好，且不引入二次污染物，環(huán)保效益顯著。

［1］ 梁偉，趙修太，韓有祥，等.油田含聚污水處理與利用方法技術(shù)探討期［J］.工業(yè)水處理，2010，30（10）：1-4.

［2］ SY／T5329—2012碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法［S］.

［3］ 劉洪鋒.含聚污水微生物處理技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2011，30（6）：95-97.

［4］ 曹懷山，姜紅，譚云賢，等.勝利油田回注污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.油田化學(xué)，2009，26（2）：218-221.

［5］ 廖輝，劉文龍，王強(qiáng).聚合物驅(qū)污水處理技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.化工技術(shù)與開發(fā)，2013，42（11）：27-29.

［6］ 嚴(yán)忠，陳玉萍，張茂勝，等.新疆油田含聚污水處理技術(shù)應(yīng)用研究［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2009，19（2）：18-21.

［7］ 陳婧，梁法春，曹學(xué)文.含聚污水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008（12）：1-2.

圖6 甲醇含量隨處理時(shí)間的變化

4 結(jié) 論

依據(jù)水質(zhì)分析和發(fā)光細(xì)菌青海弧菌Q67進(jìn)行毒性檢測，確定甲醇、懸浮物、石油類是廢水處理的關(guān)鍵指標(biāo)。

攪拌強(qiáng)度G值分別為250s－1和50s－1，最佳加藥量為PAC300～500mg／L、PAM5～10mg／L，沉淀時(shí)間保證在5～10min，絮體致密且沉淀速度快，處理后水色度可由原水的350～400倍降低至30倍以下。

通過膜過濾后的水中總有機(jī)碳去除率最高可達(dá)56.11%，色度可控制在5倍左右。

經(jīng)過混凝沉淀后水質(zhì)得到大幅提升，進(jìn)一步強(qiáng)化了紫外催化氧化過程的效率，試驗(yàn)表明可使甲醇含量降至0.1%左右。

試驗(yàn)得出，“混凝沉淀＋膜過濾＋紫外催化氧化”的處理工藝對于低濃度含醇廢水處理具有很好的效果，為現(xiàn)場中試試驗(yàn)提供了研究依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］Ren Xiaorong，Ji Zhonglun，Ren Jianke，et al.Health Risk Assessment of Wastewater with Carbinol about Reinjection Stratigraphic Process Emissions of Professional Operating Personnel［J］.Advanced Materials Research，2013（3）：2617-2620.

［3］ 杜桂榮，孫占學(xué)，童少平，等.催化臭氧化降解有機(jī)廢水及影響因素［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，27（2）：173-177.

［4］ 馬文成，韓洪軍，高飛，等.甲醇廢水處理研究進(jìn)展［J］.化工環(huán)保，2008，28（1）：29-31.

［5］ 黃曉明，余長亮，熊光勝，等.納米TiO2光催化氧化降解雙酚A研究［J］.江西化工，2010（1）：90-94.

（收稿日期 2014-03-13）

（編輯 石津銘）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.006

：1005-3158（2015）01-0015-03

2014-11-25）（編輯 王薇）

路坤橋，現(xiàn)就讀于東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院石油工程專業(yè)。通信地址：黑龍江省大慶市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)發(fā)展路199號東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院石油工程系2011級4班，163318