油田生化污泥減量探討

朱健健?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

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油田生化污泥減量探討

朱健?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

生化污泥及時(shí)處理是生化污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行的保證，隨著生化污水處理工藝在油田采出液處理中應(yīng)用及推廣，污泥減量處理技術(shù)作為生化處理工藝的重要環(huán)節(jié)，逐漸得到重視。由于生化污泥產(chǎn)生量影響因素多、產(chǎn)生量大，且含有大量菌膠團(tuán)，影響絮凝劑效果，因此有必要對(duì)產(chǎn)生污泥的主要因素進(jìn)行分析。通過開展生化污泥減量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，初步認(rèn)為機(jī)械方式對(duì)生化污泥減量也能具有較好效果，但受藥劑效果影響，處理效率還需進(jìn)一步提高。

生化污泥；減量化；疊螺機(jī)

1　生化污泥來源及成分

1.1生化處理工藝

2008年新建杏十三-1含聚污水站，處理能力1.5×104m3/d，為油田首次采用生化處理工藝處理采出液，2013年主工藝將沉淀池改造為固液分離，目前主要工藝為“緩沖沉降罐+氣浮+微生物+固液分離+一級(jí)過濾”。工藝流程見圖1。

圖1　杏十三-1含聚污水處理站工藝流程

工藝流程：聚驅(qū)一段放水進(jìn)入緩沖沉降罐，提升至氣浮，對(duì)大部分原油及雜質(zhì)進(jìn)行回收，再自流進(jìn)入微生物反應(yīng)池。在微生物池內(nèi)停留8 h，由池底曝氣盤為微生物供氧。經(jīng)微生物處理后的污水自流至固液分離裝置。固液分離裝置上清液自流至集水池，由升壓泵升壓后再經(jīng)石英砂過濾，最后殺菌流入注水站回注。

1.2生化污泥來源及成分

固液分離裝置連續(xù)對(duì)上浮污泥進(jìn)行回收，通過污泥輸送泵輸至污泥濃縮罐，罐底部污泥排至污泥干化池，定期清淤。生化處理站產(chǎn)生的污泥為含水量在75%～99%的固體或流體狀物質(zhì)。其中固體成分主要由脫落掛件、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體及投加藥劑等組成，是一種以有機(jī)成分為主，組分復(fù)雜的混合物，包含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和各類微量元素。

2　生化污泥產(chǎn)生量影響因素

生化污泥產(chǎn)生量主要受處理量、來液含油量、溶氧量、環(huán)境溫度等因素影響，正常情況該站污泥產(chǎn)生量為20～50 m3/d，平均含水95.6%。主要為剩余生物污泥，如活性污泥和生物膜等，此外還有污水固相有機(jī)污染物沉淀后形成的污泥。

部分有機(jī)物質(zhì)（BOD）在微生物的新陳代謝過程中，被利用合成了新細(xì)胞質(zhì)以替代死亡的微生物。因此，污泥的產(chǎn)生量與被分解了的BOD數(shù)量（含油量）有關(guān)。設(shè)計(jì)階段考慮每處理1 kg BOD產(chǎn)生0.6～0.8 kg的污泥（含水100%），折算成含水率為80%的干污泥，則為3～4 kg。由于出水含油值相對(duì)來說含油值較小，污泥產(chǎn)生量主要受處理量及來水含油量的影響［1］。

2011年9月由于上游生產(chǎn)運(yùn)行不平穩(wěn)，來液含油超標(biāo)（大于或等于300 mg/L）及局部曝氣元件損壞，微生物池出水端DO值不足1 mg/L，沉淀池內(nèi)污泥缺氧而發(fā)生反硝化甚至厭氧，大量污泥上?。▓D2）。

圖2　生化污泥產(chǎn)生量

3　生化污泥減量試驗(yàn)

3.1生化污泥來源及處理工藝

由于干化池污泥每年需清理2～3次，且人工清淤工作量大，一般采用稀釋后泵抽的方式開展清淤，導(dǎo)致每次清淤量近2000 m3，為減少產(chǎn)生含油污泥總量，2014年新建30 m3/h疊螺機(jī)裝置1套，用于處理污泥濃縮罐內(nèi)污泥。疊螺式壓濾機(jī)采用的是薄層脫水原理，每次的機(jī)械力只施加在一層薄泥餅上，使污泥中的自由態(tài)水以最短的距離、最快的速度從泥中分離（圖3）。處理后干化污泥直接外運(yùn)，產(chǎn)生污水回收至緩沖沉降罐［2-4］。

圖3　杏十三-1含聚污水處理站生化污泥處理流程

3.2化學(xué)藥劑優(yōu)選

調(diào)試階段通過檢查來液性質(zhì)，確認(rèn)使用高分子陽離子型絮凝劑，并對(duì)符合條件的4種絮凝劑進(jìn)行優(yōu)選試驗(yàn)，目前使用的絮凝劑D與其他3種相比，絮團(tuán)形成時(shí)間快、絮團(tuán)大、出泥含水低，最終確定為添加藥劑。

3.3絮凝劑投加量?jī)?yōu)化

調(diào)試階段加藥濃度一度設(shè)定為2000×10-6，為降低成本、減少配藥頻次，進(jìn)行了加藥濃度試驗(yàn)，在處理量為2 m3/h時(shí)，對(duì)加藥濃度進(jìn)行了調(diào)試（表1）。

表1　不同加藥濃度出泥指標(biāo)

由于加藥濃度低于300×10-6時(shí)出泥含水未能達(dá)到80%，而加藥濃度大于300×10-6時(shí)，隨著加藥濃度增加，出泥含水變化不大，所以將加藥濃度確定為300×10-6。

3.4處理能力

由于裝置的設(shè)計(jì)處理能力為30 m3/h，在調(diào)試階段進(jìn)行了裝置實(shí)際處理能力摸索試驗(yàn)（表2）。

表2　不同處理量出泥效果

試驗(yàn)過程中，當(dāng)處理量提高后，疊螺機(jī)出水水質(zhì)急劇變差，出泥含水也上升，不能達(dá)到低于80%的目標(biāo)值，所以處理能力暫時(shí)確定為2 m3/h。2015 年5-10月每日運(yùn)行4～8 h，累計(jì)處理高含水污泥2230 m3，外運(yùn)干化污泥245 m3，出泥含水平均77.8%，減量1985 m3。

3.5攪拌強(qiáng)度和絮凝劑反應(yīng)時(shí)間

根據(jù)調(diào)研，采油七廠、采油八廠污水站和采油五廠杏十三-1含聚污水站疊螺機(jī)設(shè)計(jì)能力均為20 m3/h，設(shè)備原理及供貨廠家均相同，但實(shí)際處理能力均遠(yuǎn)大于杏十三-1含聚污水站處理能力，其原因?yàn)樵撜咎幚韺?duì)象主要為有機(jī)生化污泥，顆粒細(xì)小，藥劑需要更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，處理能力下降主要受緩沖段容積限制，導(dǎo)致藥劑沒有完全發(fā)揮效果。攪拌強(qiáng)度和絮凝劑反應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)見表3。

表3　攪拌時(shí)間對(duì)絮凝效果的影響

取4份200 mL的來液樣品于燒杯中，再加入0.15 g/200 mL聚丙烯酰胺絮凝劑，用加熱攪拌器攪拌。設(shè)定攪拌時(shí)間為9 min，轉(zhuǎn)速分別設(shè)定為50、100、150、200 r/min，均靜置沉降20 min后取其上清液，測(cè)其固體懸浮物、含油值。結(jié)果見表4。

表4　攪拌時(shí)間為9 min時(shí)相應(yīng)的指標(biāo)值

試驗(yàn)結(jié)果表明最佳攪拌時(shí)間和最佳攪拌強(qiáng)度分別為9 min，轉(zhuǎn)速為150 r/min，此時(shí)懸浮物去除率達(dá)95.10%，含油去除率達(dá)64.42%。如果攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，攪拌速度過快，則會(huì)將能夠沉降顆粒被打碎后不沉降，降低絮凝效果；如果時(shí)間不足，速度太慢，則絮凝劑與固體顆粒接觸不充分，不利于絮凝劑捕集膠體顆粒形成大絮團(tuán)，同時(shí)絮凝劑濃度分布不均勻，也不利于絮凝作用的發(fā)揮。

試驗(yàn)說明目前所使用藥劑通過攪拌與該站污泥有效反應(yīng)時(shí)間至少為9 min。目前，減量化裝置緩沖段有效容積0.3 m3，絮凝劑最高效反應(yīng)時(shí)間對(duì)應(yīng)處理量為2 m3/h，下一步可將緩沖端容積加大或調(diào)整藥劑，以達(dá)到增加處理能力目標(biāo)。

4　效益分析

將杏十三-1含聚污水站減量1985 m3含油污泥消耗成本與將這部分含油污泥直接通過杏V-2含油污泥處理站達(dá)標(biāo)處理成本進(jìn)行對(duì)比（表5）。

從表5可以看出，除絮凝劑消耗量在減量處理中略多外，其余消耗均少于直接達(dá)標(biāo)處理，節(jié)能降耗效果顯著。

表5　含油污泥減量處理與直接達(dá)標(biāo)處理成本消耗對(duì)比

5　幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1）減少來水含油量可有效減少生化污泥的產(chǎn)生。

2）保證溶氧量可避免好氧菌因缺氧而大量死亡，從而導(dǎo)致產(chǎn)生生化污泥增加，微生物池出水端溶氧量DO應(yīng)大于3 mg/L。

3）生化污泥由于含有大量菌膠團(tuán)，影響絮凝劑吸附架橋作用，通過常規(guī)機(jī)械減量處理前，需優(yōu)選藥劑提高處理效率。同時(shí)，由于生化污泥絮凝劑反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)大于物化污泥，減量化裝置要考慮設(shè)備能否滿足藥劑反應(yīng)時(shí)間要求。

4）對(duì)含水較高的含油污泥進(jìn)行減量化處理，既能降低需達(dá)標(biāo)處理含油污泥的總量，也能大幅降低處理費(fèi)用。

［1］李立欣，趙乾身，馬放，等.廢水處理中污泥減量技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)［J］.水處理技術(shù)，2015（1）：1-4.

［2］陳忠喜，魏利.油田含油污泥處理技術(shù)及工藝應(yīng)用研究［M］.北京：科學(xué)出版社，2012：80-81.

［3］戴達(dá)山，劉義剛，劉宏現(xiàn)，等.耐溫耐鹽含油污泥調(diào)剖體系［J］.油氣田地面工程，2010（8）：13-15.

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

（編輯莊景春）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.004

朱健健，工程師，2004年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）（安全工程專業(yè)），從事三采集輸規(guī)劃工作，E-mail：zhujjian@petrochina.com. cn，地址：大慶市第五采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163513。

2016-03-05