車城油田采出水生物處理中剩余污泥減量化技術試驗

郭棟 馬永忠 李小永 王桂林 雷創(chuàng) 王婷婷 江凌飛 （中國石油華北油田公司第五采油廠）

車城油田采出水生物處理中剩余污泥減量化技術試驗

郭棟 馬永忠 李小永 王桂林 雷創(chuàng) 王婷婷 江凌飛 （中國石油華北油田公司第五采油廠）

為降低車城油田采出水生物處理中剩余污泥含水率，縮小其體積，開展了污泥減量化技術試驗。通過裝置選擇分析，篩選藥劑種類，優(yōu)化藥劑濃度等項目，實施后，污泥含水率由98.3%降至80.75%，體積縮小至原體積的1/11，年節(jié)約運輸費用40余萬元，剩余污泥含油量由脫水前的3.04%上升至16.99%，濾液中懸浮物固體含量10.2 mg/L，含油量2.3 mg/L，達到回收進系統(tǒng)的條件。

水處理；剩余污泥；含油污泥；脫水；污泥減量

冀中南部車城油田屬低滲透油田，按照SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》要求，其注入水質需達到1級標準，采出水處理采用了活性污泥法的微生物處理+超濾膜工藝。為保障菌種的正常生長及預防膜通量下降，微生物反應池內混合液的懸浮物固體含量需控制在5～8 g/L，現(xiàn)場實際生產中通過測量微生物反應池內污泥沉降比（SV）來指導剩余污泥的排放工作[1]，每月需排放剩余污泥約300 m3，由此產生了運輸費用高及安全環(huán)保等系列問題。為此，在車城油田開展了剩余污泥減量化技術試驗應用，以降低剩余污泥含水率，縮小其體積。

1 減量化裝置的選擇

國內外常用的污泥減量化設備主要有板框式壓濾機、帶式壓濾機、離心式脫水機和疊螺式脫水機等[2-3]，經(jīng)脫水效果、穩(wěn)定性、操作管理及運行成本等方面比較（表1），優(yōu)選了具有抗油能力強，泥水易分離，清潔環(huán)保，操作成本低，無二次污染的疊螺式脫水機作為車城油田剩余污泥減量化處理裝置。

表1 四種減量化裝置參數(shù)對比

2 絮凝劑和投加濃度實驗

絮凝劑的種類較多，在實際生產中常用的主要為鋁鹽、鐵鹽和聚丙烯酰胺高分子絮凝劑，其中聚

丙烯酰胺又根據(jù)性質不同可分為陽離子型和陰離子型。絮凝劑的共同特點是以自身的高分子量特點通過絡合、網(wǎng)捕、架橋和壓縮雙電層等方式將溶液中的懸浮微粒聚集聯(lián)結形成粗大的絮狀團?；驁F塊，從而完成絮凝沉淀過程。其中，鐵鹽、鋁鹽投加易造成二次污染，適用性受到一定限制。

2.1 PAM絮凝劑絮凝實驗

PAM絮凝沉淀劑溶液配置濃度1 mg/ml，100 ml處理物分別加藥量為1、2、5 ml，經(jīng)快速攪拌—慢速攪拌—靜置約30 min后。從左至右依次為加藥量1、2、5 ml的實驗處理物，由此可見沉降效果并不明顯，且3個梯度無明顯差異（圖1）。

圖1 PAM絮凝劑絮凝

2.2 陰離子PAM絮凝劑絮凝實驗

陰離子PAM絮凝沉淀劑溶液配置濃度1 mg/ml，100 ml處理物分別加藥量為1、2、5 ml，經(jīng)快速攪拌—慢速攪拌—靜置后約30 min。從左至右依次為加藥量1、2、5 ml的實驗處理物，由此可見沉降效果并不明顯，且3個梯度無明顯差異（圖2）。

圖2 陰離子PAM絮凝劑絮凝

2.3 陽離子PAM絮凝劑絮凝實驗

陽離子PAM絮凝沉淀劑溶液配置濃度1 mg/ml，100 ml處理物投加量從左至右依次為2、1.5、1、0.8、0.4、0.2 ml，經(jīng)快速攪拌，可發(fā)現(xiàn)明顯沉淀物形成（圖3），不同投加量絮凝試驗效果對比見表2。

圖3 陽離子PAM絮凝劑絮凝

表2 陽離子PAM投加量絮凝實驗效果對比

綜合考慮沉淀物、上浮物、溶液透明度及沉降速度等因素，藥劑優(yōu)選陽離子聚丙烯酰胺，配置溶液濃度1 g/L，每升處理物加藥投加量為15～20 ml絮凝效果最好

3 現(xiàn)場應用及效果

3.1 工藝流程

微生物反應池中的剩余污泥經(jīng)螺桿泵進入疊螺式脫水機的絮凝混合槽，同時，加藥泵將制備好的絮凝劑藥液輸送至疊螺式污泥脫水機的絮凝混合槽，污泥和絮凝劑溶液在絮凝混合槽中充分反應形成礬花，溢流進入脫水機主本體。絮凝污泥在脫水機本體中經(jīng)濃縮、脫水后形成干泥，而濾液則自流進入地罐回收至采出水處理系統(tǒng)，干泥由脫水機出口排出，落入螺旋輸送機后裝車運輸至指定地點存放處理，工藝流程見圖4。

圖4 污泥減量化工藝流程

3.2 應用效果

車城油田污泥減量化裝置投運后，剩余污泥含水率由98.3%降至80.75%，由公式：

式中：F1，F(xiàn)2——含水率，%；

V1——含水率為F1時的污泥體積，m3；

V2——含水率為F2時的污泥體積，m3。

得到剩余污泥體積量縮小至原體積的1/11，剩余污泥減量效果顯著，年可節(jié)約污泥運輸費用40余萬元。剩余污泥含油量由脫水前的3.04%上升至16.99%，濾液中懸浮物固體含量為10.2 mg/L，含油量為2.3 mg/L，達到回收進入水處理系統(tǒng)的條件。

4 結論

1）疊螺式污泥脫水工藝運行穩(wěn)定、自動化程度高、操作簡單、運行成本低且工作環(huán)境無異味，適用于油田污泥減量化處理。

2）減量化處理后剩余污泥含有較高的含油量，已被列入《國家危險廢物目錄》中的含油廢物類[4]，不僅造成石油資源的浪費也會造成環(huán)境污染，需進一步開展含油污泥的資源化利用研究。

[1]宋宏強，田峰.污泥沉降比在活性污泥法處理污水中的應用[J].油氣田環(huán)境保護，2010，20（4）：18-23.

[2]夏福軍，隋向楠，馬漢.含油污泥減量化處理技術探討[J].油氣田環(huán)境保護，2013，23（3）：8-12.

[3]姜勇，趙朝成，趙東風.含油污泥特點及處理方法[J].油氣田環(huán)境保護，2005，15（4）：38-41.

[4]王志強，邢奕，洪晨，等.油田含油污泥摻煤資源化試驗研究[J].安全與環(huán)境學報，2015，15（5）：287-291.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.011

2016-09-28

（編輯 莊景春）

郭棟，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學（北京），從事注水管理工作，E-mail：cy5_guod@petrochina.com.cn，地址：河北省石家莊辛集市華北油田公司第五采油廠工程技術研究所，052360。