生物處理技術(shù)在聚驅(qū)污水站中的應(yīng)用

張學(xué)清（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所）

隨著油田的深入開發(fā)，接替產(chǎn)能開發(fā)的層位物性逐漸變差，地層開發(fā)由中高滲透率逐漸轉(zhuǎn)向低滲透層和特低滲透層，這對(duì)回注水水質(zhì)提出了更高的要求，含聚污水需達(dá)到“5、5、2”深度水質(zhì)的要求。同時(shí)，由于聚驅(qū)采出液水質(zhì)特性發(fā)生改變，采出液乳化程度高、油珠粒徑變小，導(dǎo)致污水處理難度加大，而常規(guī)聚驅(qū)污水深度處理工藝復(fù)雜，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)困難，原油回收率較低。因此，盡快確定適應(yīng)于聚驅(qū)采出水處理的工藝流程，對(duì)提高污水處理水質(zhì)及原油回收率具有重要的意義。

1 存在問(wèn)題

目前，薩南油田共有各類污水處理站35 座，污水系統(tǒng)總體運(yùn)行平穩(wěn)，但由于污水系統(tǒng)建站時(shí)間均在10年以上，部分污水站存在設(shè)備老化、工藝流程落后等問(wèn)題。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，聚驅(qū)污水系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：

1）聚驅(qū)深度污水需要量增幅較大，現(xiàn)有聚驅(qū)深污站能力不足。隨著老油田水驅(qū)精細(xì)開發(fā)及三次采油規(guī)模的不斷擴(kuò)大，根據(jù)開發(fā)要求及相關(guān)注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)10年，薩南開發(fā)區(qū)“深度水驅(qū)”對(duì)于深度污水的需求量還會(huì)保持逐年增加趨勢(shì)，預(yù)計(jì)高峰期比現(xiàn)在增加51.8%，導(dǎo)致聚驅(qū)深度污水處理能力明顯不足。

2）聚驅(qū)污水水質(zhì)復(fù)雜，污水處理難度增大。由于污水中聚合物增加，致使污水乳化程度變高，污水黏度增大，油珠粒徑變小，懸浮物更加穩(wěn)定，油水分離困難，最終導(dǎo)致污水處理難度增大。水驅(qū)污水與聚驅(qū)污水特性對(duì)比見表1。

表1 水驅(qū)污水與聚驅(qū)污水特性對(duì)比

由表1 可知，含聚污水與非含聚污水相比，油珠直徑變小，含聚污水的黏度增大。因此，污水穩(wěn)定性增大，最終導(dǎo)致污水處理難度增大。

3）聚驅(qū)處理工藝落后，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率及污油回收率低。目前油田聚驅(qū)污水深度處理，一般采取“常規(guī)+深度處理” 兩站處理工藝：第一站先建常規(guī)聚驅(qū)污水站，通過(guò)“兩級(jí)沉降+一級(jí)過(guò)濾”將聚驅(qū)污水首先處理成常規(guī)污水，見圖1；第二站再建深度污水站，采用“兩級(jí)過(guò)濾”處理深度污水，見圖2。

圖1 常規(guī)聚驅(qū)污水處理站流程

圖2 聚驅(qū)污水深度處理站流程

這種“常規(guī)+深度處理” 兩站處理模式工藝復(fù)雜，處理階段較長(zhǎng)，適應(yīng)性較差，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低，污油回收率低，無(wú)法達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求。

2 技術(shù)原理

為解決上述問(wèn)題，綜合分析生物技術(shù)和工程實(shí)際，提出組合應(yīng)用生物破乳菌和原油降解菌處理油田高含聚污水的新思路：首先利用破乳菌產(chǎn)生的生物破乳劑使乳化油破乳并回收，使得污水中的乳化油含量大幅降低；再利用原油降解菌降解污水中殘存的少量溶解態(tài)原油，提高出水水質(zhì)指標(biāo)和原油的回收率。

生物破乳菌產(chǎn)生的胞外分泌物——多糖和e-DNA 等生物大分子（生物破乳劑）能與水中的乳化劑形成絡(luò)合物，使原來(lái)的乳化劑失去作用，在氣動(dòng)攪拌條件下，生物破乳劑具有較多的機(jī)會(huì)碰撞乳狀液界面膜，吸附于膜上使其穩(wěn)定性降低，從而達(dá)到破乳，見圖3。

圖3 乳狀液被生物破乳菌破壞后的微觀形態(tài)變化

傳統(tǒng)生物工藝主要原理為微生物分解，通過(guò)微生物生命過(guò)程將污水中含油分解為CO2和H2O，分解率達(dá)90%以上；而微生物破乳菌以水中無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)，對(duì)有機(jī)物分解率在30%～40%左右，避免了傳統(tǒng)生物工藝對(duì)原油過(guò)度消耗的現(xiàn)象，這不僅增加了原油的回收率，而且提高了水質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，以微生物為核心的油田污水處理新技術(shù)開始步入工業(yè)化應(yīng)用階段，并陸續(xù)建成投產(chǎn)了杏V-Ⅱ聯(lián)合站、聚南Ⅱ-2 等生化污水處理站。從現(xiàn)建設(shè)投資、運(yùn)行成本以及處理效果上進(jìn)行綜合對(duì)比，微生物污水處理技術(shù)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

3 改造措施

經(jīng)調(diào)查，聚合物含量最高的污水站，現(xiàn)聚合物含量已達(dá)到435 mg/L 左右。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)核算聚驅(qū)污水站設(shè)備負(fù)荷，對(duì)有異議的流程、設(shè)備提出設(shè)計(jì)更改方案：

1）借鑒傳統(tǒng)工藝，采用先進(jìn)的“氣浮+生物破乳除油+固液分離工藝+一級(jí)過(guò)濾”組合工藝，新建聚驅(qū)高含聚污水深度處理站，提高污水處理水質(zhì)。

2）采用適合高含聚污水、對(duì)原油分解率低的高效微生物破乳菌作組合填料，核心采用微生物破乳除油工藝，提高原油回收率。

3）在確定設(shè)計(jì)流程中發(fā)現(xiàn)，在原方案中，收油系統(tǒng)有兩套，一套是氣浮裝置收油系統(tǒng)，另一套是生物處理池收油系統(tǒng)，且裝置的收油槽容積較小，緩沖時(shí)間不夠，將使操作運(yùn)行不穩(wěn)定。氣浮裝置的收油系統(tǒng)與生物處理池的收油系統(tǒng)都是間歇運(yùn)行，這兩套裝置同時(shí)排油的概率很小。經(jīng)工藝流程分析、計(jì)算，決定將這兩套流程簡(jiǎn)化為一套流程，并增加一套污油回收緩沖裝置，確保生產(chǎn)安全運(yùn)行。

4）對(duì)原站設(shè)備進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，原聚驅(qū)污水站的污泥處理系統(tǒng)不完善，儲(chǔ)泥池沒有保溫措施，沒有設(shè)計(jì)污泥減量化設(shè)備。因此，如果冬季新建試驗(yàn)站的排泥系統(tǒng)排泥入儲(chǔ)泥池，系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行，若新建試驗(yàn)站的排泥系統(tǒng)接入原站回收水池，則對(duì)原站水質(zhì)影響較大，并增加池底污泥的清除難度。經(jīng)分析論證，決定將排泥系統(tǒng)并行兩條出路，一條接入原站儲(chǔ)泥池，另一條接入原站回收水池，便于生產(chǎn)操作管理。

5）由于場(chǎng)地限制，在新建站場(chǎng)區(qū)布置時(shí)，若按原方案對(duì)設(shè)備分開布置，則無(wú)法滿足安全規(guī)范要求。結(jié)合設(shè)計(jì)要求，按裝置的防爆等級(jí)分類，將氣浮間、生物處理池和固液分離間合并成一棟建筑物，使場(chǎng)區(qū)布置更加緊湊，減少了投資。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)聚驅(qū)污水處理站的技術(shù)改造，盡快摸索出適合聚驅(qū)深度污水站的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模式，完善聚驅(qū)污水站配套工藝，確定適應(yīng)于聚驅(qū)采出水處理的設(shè)備、工藝流程及操作參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)提高污水處理水質(zhì)及原油回收率的目的。