特低滲透油層污水處理工藝技術(shù)分析

趙寶玉（第四采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，黑龍江 大慶163000）

杏北開發(fā)區(qū)扶余油層探明地質(zhì)儲(chǔ)量1951.5×104t，含油面積為36.77km2，未來(lái)將對(duì)杏北油田扶余油層大規(guī)模開發(fā)，注入水量達(dá)到1.0×104m3/d。扶余油層平均滲透率為4.06×10-4μm2，根據(jù)《大慶油田地面建設(shè)工程規(guī)劃技術(shù)規(guī)定》中要求，滲透率低于20×10-3μm2，注水水質(zhì)需達(dá)到“5、1、1”標(biāo)準(zhǔn)。鑒于目前杏北油田采出液全面見聚，且目前無(wú)含油含聚污水精細(xì)處理工藝技術(shù)，現(xiàn)開展含聚污水精細(xì)處理技術(shù)研究，為下步扶余油層及同類型特低滲透油層大規(guī)模開發(fā)提供技術(shù)支持。

1 特低滲透層注水水質(zhì)處理工藝現(xiàn)狀

目前，大慶油田“5，1，1”水質(zhì)均采用超濾膜過濾技術(shù)，共建有含油污水“5、1、1”處理站4 座，分別為杏Ⅴ-2 污、東十六污、朝一聯(lián)污、杏十五-1 污，均為水驅(qū)油污水。其中東十六和杏十五-1 的運(yùn)行情況較好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到“5、1、1”標(biāo)準(zhǔn)。杏Ⅴ-2污所采用的氣浮+微生物反應(yīng)池+PVC 中空纖維超濾膜工藝、朝一聯(lián)所采用的氧化除硫裝置+沉降罐+氣浮裝置+緩沖罐+海綠石過濾罐+流砂過濾罐+中空超濾膜的工藝流程出水水質(zhì)不穩(wěn)。

2 工藝選擇

為滿足特低滲透率油藏注水需求，實(shí)現(xiàn)含聚污水的精細(xì)處理，扶余油層聚杏北四扶余污水精細(xì)處理站進(jìn)行如下工藝選擇。在保證水質(zhì)指標(biāo)的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，使含油污水全部資源化利用。

2.1 原水水質(zhì)確定

將常規(guī)處理后的水驅(qū)采出水作為進(jìn)站原水，水質(zhì)指標(biāo)為含油≤20mg/L、懸浮固體≤20mg/L、粒徑中值≤5μm?？紤]到上游水處理站處理水質(zhì)不穩(wěn)定性，并結(jié)合采油四廠的實(shí)際情況，原水水質(zhì)確定為含油≤50mg/L、懸浮固體≤30mg/L、粒徑中值≤5μm的指標(biāo)。

2.2 微生物降解裝置

為滿足超濾膜進(jìn)水條件，膜過濾前端的處理工藝至關(guān)重要。杏北油田自2002年開始進(jìn)行三次采油，先后進(jìn)行了聚驅(qū)、高濃度聚驅(qū)和強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)。采出水全面見聚，水驅(qū)系統(tǒng)含聚濃度在66.5～297.3 mg/L。采用常規(guī)含聚污水處理工藝只能去除污水中大部分的懸浮物和污油，對(duì)水中小顆粒的乳化油及溶解油去除能力較差，也不能對(duì)聚合物進(jìn)行降解。微生物破乳菌可將污水中的乳化油破乳有效分離，微生物降解菌對(duì)溶解油具有很好的降解能力，微生物對(duì)有機(jī)物及聚合物具有一定的降解作用。因此選用微生物降解裝置。

2.3 固液分離裝置

固液分離裝置通過裝置中的過濾組件對(duì)污水中的大塊懸浮物及脫落的菌體進(jìn)行過濾。裝置內(nèi)采用豎片式過濾裝置將水中對(duì)多余的懸浮物截留起到過濾作用，通過時(shí)間繼電器對(duì)內(nèi)豎片式過濾裝置進(jìn)行吸掃式反洗去除截留的懸浮物。因此在微生物處理裝置后增加固液分離裝置可有效降低污水中的懸浮物含量。

2.4 高級(jí)氧化裝置

高級(jí)氧化裝置，通過高頻高壓強(qiáng)電離放電將氧氣分子分解為非平衡等離子體（包括電離成電子、離子自由基及活性原子），這些物質(zhì)的不穩(wěn)定與不中和特性引發(fā)多功能效應(yīng)，對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高分子有機(jī)污染物及聚合物進(jìn)行開環(huán)、斷鏈、降解，最終達(dá)到降粘和凈化水質(zhì)目的。當(dāng)水中聚合物含量較高是，高級(jí)氧化裝置可確保膜前水質(zhì)穩(wěn)定，盡量減少聚合物干擾，并檢驗(yàn)?zāi)ね?、使用壽命、化學(xué)洗周期等關(guān)鍵參數(shù)，因此增加高級(jí)氧化裝置。

2.5 陶瓷超濾膜

陶瓷膜屬于無(wú)機(jī)膜具有以下優(yōu)點(diǎn)：①抗震熱性好耐高溫；②化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，耐有機(jī)溶劑的侵蝕，且抗微生物降解能力強(qiáng)，清洗過程可直接使用熱堿或酸；③力學(xué)性能好，陶瓷膜可耐壓3MPa以上，在高壓條件下不會(huì)變形，且耐高速?zèng)_刷，耐磨，便于反洗和清洗。

采油四廠于2014年4月15日開展過“微生物降解預(yù)處理+陶瓷膜過濾”含聚污水精細(xì)處理工藝室內(nèi)試驗(yàn)，連續(xù)運(yùn)行28 h，通過微生物對(duì)含聚污水進(jìn)行預(yù)處理，降低污水的粘度并去除部分膠體，然后再通過陶瓷膜進(jìn)行處理，室內(nèi)試驗(yàn)分段水質(zhì)檢測(cè)。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，預(yù)處理效果良好，陶瓷膜產(chǎn)水的油含量小于5mg/L，懸浮物幾乎為零，經(jīng)過處理后出水達(dá)到或優(yōu)于“5.1.1”標(biāo)準(zhǔn)。因此可將膜材質(zhì)確定為陶瓷超濾膜。

通過以上處理工藝選則確定聚杏北四扶余污水精細(xì)處理站采用污水來(lái)水→微生物處理→固液分離→高級(jí)氧化→陶瓷膜過濾的工藝流程。

處理站上游聚杏Ⅱ-1聯(lián)合站來(lái)水進(jìn)入微生物處理裝置，利用微生物將水中的浮油與水分離，處理后的污水自流進(jìn)入固液凈水裝置，通過固液凈水裝置中的過濾組件對(duì)污水中的大塊懸浮物及脫落的菌體進(jìn)行過濾。過濾后高級(jí)氧化裝置對(duì)污水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高分子有機(jī)污染物及聚合物進(jìn)行開環(huán)、斷鏈、降解，再經(jīng)過提升泵將處理后的水提升到緩沖提升罐。污水通過進(jìn)料泵提升至陶瓷膜過濾裝置，再經(jīng)過循環(huán)泵使污水在膜管內(nèi)高速流動(dòng)，在壓力驅(qū)動(dòng)下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達(dá)到分離、濃縮、純化的目的，經(jīng)過膜過濾后，濃水回收處置，合格的出水進(jìn)入凈化水罐，最終達(dá)到“5.1.1”標(biāo)準(zhǔn)。

3 運(yùn)行成本分析

將聚杏北四扶余污水精細(xì)處理站消耗及處理費(fèi)用同清水精細(xì)處理消耗及處理費(fèi)用對(duì)比，分析在經(jīng)濟(jì)上是否可行。

3.1 含聚污水“511”處理站消耗及處理費(fèi)用

含聚污水精細(xì)處理運(yùn)行消耗包含：耗電、藥劑消耗，運(yùn)行費(fèi)用包含：膜元件更換維修費(fèi)用、人工費(fèi)用和設(shè)備維修維護(hù)費(fèi)用。

直接運(yùn)行費(fèi)用核算：3.13+0.06+0.06+2.31+1.83=7.39（元/m3）

3.2 清水精細(xì)處理消耗及處理費(fèi)用

清水精細(xì)處理運(yùn)行消耗包含：耗電、藥劑消耗及清水消耗，運(yùn)行費(fèi)用包含：膜元件更換維修費(fèi)用、人工費(fèi)用和設(shè)備維修維護(hù)費(fèi)用。

直接運(yùn)行費(fèi)用核算：0.49+5.79+0.03+0.02+0.51+1.83=8.67（元/m3）

清水精細(xì)處理，直接噸水運(yùn)行費(fèi)用為8.67 元，高于本站采用微生物處理+固液分離+高級(jí)氧化+陶瓷膜裝置1.28元。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）聚杏北四扶余污水精細(xì)處理站采用微生物處理+固液分離+高級(jí)氧化+陶瓷膜的處理工藝可以較好的滿足“5.1.1”水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）該處理工藝噸水運(yùn)行費(fèi)用為7.39 元，低于清水精細(xì)處理噸水費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)上較為可行。

（3）本站采用的微生物處理+固液分離+高級(jí)氧化+陶瓷產(chǎn)率膜的處理工藝能有效處理含油含聚污水，解決含油污水過剩的問題，保證了水量平衡，為以后特低滲透油層的開發(fā)提供了經(jīng)驗(yàn)。