提高含油污水濾后水質(zhì)與合理加藥

程延慶 魏振偉 楊永純（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著油田開發(fā)延續(xù)及多種驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用推廣，采出液中聚合物、硫化物、表面活性劑等含量逐年增多，使采出水成為一種復(fù)雜的含油污水體系。對(duì)含油污水進(jìn)行處理再利用，是油田清潔生產(chǎn)中節(jié)能減排環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容，濾后水中如果含油量和懸浮物過高，不僅影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且回注地下后會(huì)堵塞地層，嚴(yán)重影響后續(xù)原油開采。此外，隨著油田開發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，原油含水逐漸上升，采出水量越來越大，由于存在注采不平衡、技術(shù)處理局限等因素，部分水量必然要排放到環(huán)境中去，因此必須考慮污水的達(dá)標(biāo)排放問題。如果這部分污水處理不達(dá)標(biāo)，將會(huì)污染土壤和水體，影響生態(tài)平衡，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 水質(zhì)超標(biāo)的原因分析

含油污水處理系統(tǒng)一般由沉降、緩沖、過濾、加藥、收油、排泥等工藝環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)特點(diǎn)是設(shè)備多、環(huán)節(jié)多，每個(gè)設(shè)備環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致水質(zhì)不合格。我們?cè)谀秤吞锖臀鬯幚碚緦?duì)污水沉降、加藥、緩沖、過濾四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了水質(zhì)取樣，污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對(duì)比見表1。

表1 污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對(duì)比

根據(jù)污水處理的四個(gè)主要環(huán)節(jié)分別測(cè)出的含油及懸浮物下降幅度，通過餅狀圖可以看出過濾和加藥這兩個(gè)環(huán)節(jié)是決定含油污水水質(zhì)處理的關(guān)鍵，其反映在過濾罐的運(yùn)行狀態(tài)和加藥比的合理確定上，含油降低幅度對(duì)比見圖1、懸浮物降低幅度對(duì)比見圖2。

圖1 含油降低幅度對(duì)比

圖2 懸浮物降低幅度對(duì)比

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 合理確定過濾罐反沖洗的運(yùn)行參數(shù)

目前多數(shù)油田過濾含油污水是利用多孔介質(zhì)從水中分離不溶解固體的技術(shù)，通常用硬度高、耐磨損、抗壓性好的核桃殼為濾料，其化學(xué)性能穩(wěn)定，不易在酸堿中溶解、吸附截污能力強(qiáng)，吸附率為27%～50%，具有親水性好，抗油浸等優(yōu)點(diǎn)[1]。含油污水進(jìn)入過濾罐時(shí)，通過潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)及核桃殼濾層的過濾作用，可濾除污水中的油和懸浮物，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)沉積的油泥雜質(zhì)必然會(huì)堵塞濾料層，故必須對(duì)濾料層進(jìn)行反沖洗，反沖洗效果的好壞直接決定了濾后水質(zhì)的優(yōu)劣，解決反沖洗達(dá)不到預(yù)期效果的問題要通過優(yōu)化反沖洗參數(shù)解決，主要體現(xiàn)在根據(jù)水質(zhì)特性合理確定反沖洗強(qiáng)度。

在該污水站例行檢修開罐檢查中發(fā)現(xiàn)，濾罐內(nèi)濾料與填裝時(shí)的高度對(duì)比有不同程度的流失，現(xiàn)有濾料有輕微板結(jié)現(xiàn)象，這些都是反沖洗強(qiáng)度過高造成部分濾料跑料或強(qiáng)度過低濾料清洗不徹底。

2.1.1 反沖洗強(qiáng)度的確定

為確定合理的反沖洗強(qiáng)度進(jìn)行了實(shí)測(cè)試驗(yàn)：依據(jù)日常反沖洗強(qiáng)度一般為14 L/s·m2，確定4個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)：13 L/s·m2、14 L/s·m2、15 L/s·m2和16 L/s·m2，每個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)要求連續(xù)反沖洗7天，并且在每個(gè)數(shù)據(jù)試驗(yàn)點(diǎn)反沖洗前和反沖洗后8 h進(jìn)行取樣，分析在不同反沖洗強(qiáng)度下的濾后水含油及懸浮物的對(duì)比狀況，污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對(duì)比見表2。

表2 污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對(duì)比

從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，在反沖洗強(qiáng)度為15 L/s·m2時(shí)，濾后水的含油和懸浮物下降幅度最大，當(dāng)繼續(xù)加大反沖洗強(qiáng)度到16 L/s·m2時(shí)，其濾后水中含油和懸浮物的下降幅度并未明顯增加，開罐檢查其濾料已開始出現(xiàn)流失跡象。故該站將反沖洗強(qiáng)度訂在15 L/s·m2。

根據(jù)計(jì)算公式：

式中：Q為濾罐反沖洗所需流量，m3/h；S為濾罐過濾面積，m2；q為單位時(shí)間、單位面積反沖洗所需水量，L/m2·s。

由以上計(jì)算公式得出Q為434.3 m3/h，反沖洗水泵出水流量應(yīng)控制在434～435 m3/h。在具體操作時(shí)，先用小強(qiáng)度進(jìn)水濾料濾層膨脹，這樣既不會(huì)造成污染物堵塞出口造成憋壓，也不會(huì)使濾料流化嚴(yán)重造成攪拌效果不好。在小流量沖洗狀態(tài)一段時(shí)間后，使濾層上的污染物充分脫落后再進(jìn)行大強(qiáng)度沖洗，使污染物更好地去除[2]。優(yōu)化反沖洗強(qiáng)度后，過濾罐出水含油、懸浮物降低了，達(dá)到了預(yù)期效果。

2.1.2 反沖洗時(shí)間的確定

該污水站通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定反沖洗周期為8～24 h，正常生產(chǎn)運(yùn)行情況下，單臺(tái)濾罐每天反沖洗1次，如果來水水質(zhì)變差或其它非正常生產(chǎn)運(yùn)行情況下，根據(jù)生產(chǎn)狀況，增加反沖洗1～2次；每次單臺(tái)濾罐反沖洗時(shí)間為15 min，其中保證攪拌器攪拌10 min。

2.2 合理確定最佳投藥比

為了加速濾前含油污水中懸浮物的凝結(jié)，含油污水處理站普遍投加絮凝劑對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，使污水中的懸浮物形成絮凝物聚結(jié)下沉，該過程不僅可以除去污水中的懸浮物和膠體粒子，降低COD值，而且還可以除去細(xì)菌等[3]。目前薩北油田廣泛使用的絮凝劑是聚炳烯酰胺，它用量少，產(chǎn)生的絮體大、沉降速度快、受共存鹽、pH值和溫度的影響小，效果明顯，但藥劑較貴。根據(jù)日常生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，藥劑投加過多對(duì)出水水質(zhì)提高的作用并不大，卻造成大量藥劑浪費(fèi)，但投加過少又造成過濾罐出水水質(zhì)不合格。為節(jié)約藥劑成本同時(shí)又保證濾后污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需要進(jìn)行絮凝劑最佳投藥比實(shí)驗(yàn)[4]。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，要準(zhǔn)備同一廠家、同一型號(hào)的藥劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，員工熟練掌握加藥泵調(diào)節(jié)排量的操作方法，化驗(yàn)員進(jìn)行污水含油及懸浮物含量測(cè)定時(shí)需達(dá)到取樣手法統(tǒng)一、操作步驟統(tǒng)一，嚴(yán)格按照每5天更換一次加藥濃度進(jìn)行取樣化驗(yàn)。為確保在反沖洗正常進(jìn)行的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，連續(xù)反沖洗全部過濾罐，排除了在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的外界影響因素，從而保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性[5-6]。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行取樣化驗(yàn)，不同加藥比下含油、懸浮物數(shù)據(jù)見表3。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制不同加藥比及含油、懸浮物變化曲線，見圖3。

表3 不同加藥比下含油、懸浮物數(shù)據(jù)

圖3 不同加藥比及含油、懸浮物變化曲線

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出加藥比在16 mg/L以下時(shí)，濾后水含油、懸浮物含量略有上升；加藥比在18～22 mg/L時(shí)，濾后水含油、懸浮物含量變化不太穩(wěn)定；當(dāng)加藥比在16 mg/L時(shí)，濾后水含油、懸浮物含量趨于穩(wěn)定并略有下降，達(dá)到加藥預(yù)期效果[7-8]。綜合以上分析，在保證濾后水水質(zhì)的前提下，為節(jié)約藥劑降低生產(chǎn)成本，該站最終確定投藥比為16 mg/L[9-10]。

3 結(jié)論

1）含油污水處理過程中要對(duì)過濾罐進(jìn)行反沖洗強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行合理確定，合理的參數(shù)對(duì)提高濾后水質(zhì)、避免濾料流失具有重要的意義。

2）針對(duì)不同的含油污水水質(zhì)，應(yīng)合理選擇與之相適應(yīng)的絮凝劑。針對(duì)不同廠家不同批次的藥劑要進(jìn)行摸索最佳投藥比試驗(yàn)，找到水質(zhì)與藥劑成本的最佳結(jié)合點(diǎn)，確定最為合理的加藥量。

3）建立過濾罐檔案跟蹤記錄，密切監(jiān)測(cè)各罐運(yùn)行情況，加強(qiáng)前段工序的處理，嚴(yán)格控制來水水質(zhì)、把好藥劑投加關(guān)，定期開罐檢查。