復(fù)雜產(chǎn)出水微生物活性污泥法處理技術(shù)應(yīng)用

孫立輝，瞿定祥，魏世舉，吳小薇

（中國(guó)石化中原油田，河南濮陽(yáng) 457000）

馬寨油田產(chǎn)出水具有礦化度高，S2-、二價(jià)金屬離子含量高、pH 值低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的腐蝕性，采用的預(yù)氧化水處理技術(shù)產(chǎn)生的污泥量比水質(zhì)改性技術(shù)減少70%左右，但仍存在污泥量大的問(wèn)題[1-2]。油田污水站產(chǎn)生的污泥為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（環(huán)境保護(hù)部令第39 號(hào)），“HW08 廢礦物油與含礦物油廢物”類(lèi)別下，代碼為“900-210-08”的“油/水分離設(shè)施產(chǎn)生的廢油、油泥及廢水處理產(chǎn)生的浮渣和污泥（不包括廢水生化處理污泥）”，存在環(huán)保隱患。為尋找一種既適合馬寨油田產(chǎn)出水特點(diǎn)又能大量減少污泥產(chǎn)出量的綠色環(huán)保技術(shù)，在馬寨污水站應(yīng)用了微生物活性污泥法水處理技術(shù)。

1 馬寨污水站基本情況

馬寨污水站1994 年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模4 000 m3/d，實(shí)際處理規(guī)模3 000 m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[3]，1 000 m3處理水污泥產(chǎn)出量為0.57 t。

1.1 水質(zhì)狀況及工藝流程

1）水質(zhì)狀況

馬寨污水站來(lái)水水質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性、有結(jié)垢趨勢(shì)。特點(diǎn)是弱酸性，pH值6.0、腐蝕性強(qiáng)，礦化度、Cl-含量高，腐蝕速率1.342 mm/a；易產(chǎn)生懸浮物，S2-含量高，易生成FeS沉淀；有結(jié)垢趨勢(shì)，HCO3-、Ca2+等成垢離子含量高。離子分析和水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1、表2。

2）工藝流程

3）處理后水質(zhì)

經(jīng)預(yù)氧化水處理工藝處理后，出水水質(zhì)達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

1.2 存在問(wèn)題

馬寨污水站采用預(yù)氧化水處理工藝主要存在產(chǎn)出污泥量大、環(huán)保壓力大、回注井選擇困難、出水水質(zhì)不能滿(mǎn)足馬寨低滲特低滲油藏精細(xì)注水開(kāi)發(fā)需要等問(wèn)題。

表1 馬寨污水站來(lái)水水質(zhì)離子分析 mg/L

表2 馬寨污水站來(lái)水水質(zhì)指標(biāo)

圖1 馬寨污水站預(yù)氧化水處理技術(shù)工藝流程

表3 馬寨污水站出水水質(zhì)指標(biāo)

1）馬寨污水站每天產(chǎn)生高含水污泥45 m3左右，干泥量為1.70 t，產(chǎn)出污泥量大，環(huán)保壓力大，綜合污泥處置費(fèi)29元/m3，費(fèi)用較高。

2）馬寨油田經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期污泥回注，目前只有MZW95-34、MZW95-57 井達(dá)到污泥回注要求，但回注壓力分別為21 MPa、23 MPa，也已接近回注臨界值25 MPa。

3）根據(jù)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》（SY/T 5239—2012）推薦的注入水水質(zhì)要求，馬寨油田注入水水質(zhì)需滿(mǎn)足Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但預(yù)氧化水處理工藝出水水質(zhì)只能達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿(mǎn)足低滲、特低滲油藏精細(xì)注水的需要。

2 微生物活性污泥法水處理技術(shù)

馬寨油田產(chǎn)出水微生物水處理技術(shù)采用的是活性污泥法，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，去除污水中的有機(jī)污染物，再經(jīng)低能耗管式膜過(guò)濾，從而達(dá)到凈化污水、降低污泥產(chǎn)出量的目的。

2.1 技術(shù)原理

活性污泥中含有適應(yīng)馬寨油田產(chǎn)出水水質(zhì)特點(diǎn)的特種微生物菌群，菌群通過(guò)人為培養(yǎng)大量繁殖，形成菌膠團(tuán)，增強(qiáng)了活性污泥吸附和分解有機(jī)物的能力[5]。

（1）加快企業(yè)現(xiàn)金流出。根據(jù)權(quán)責(zé)發(fā)生制，企業(yè)賒銷(xiāo)所獲得的收入全部記入當(dāng)期收入，企業(yè)通過(guò)賒銷(xiāo)獲得了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)收益，企業(yè)當(dāng)期納稅義務(wù)隨之產(chǎn)生，企業(yè)當(dāng)期并沒(méi)有獲得現(xiàn)金的流入，卻要幫客戶(hù)墊付各項(xiàng)稅費(fèi)，這就導(dǎo)致了現(xiàn)金流出企業(yè)，應(yīng)收賬款的產(chǎn)生增加了企業(yè)的費(fèi)用，企業(yè)管理這些應(yīng)收賬款所需要支付的成本都加快了企業(yè)現(xiàn)金的流出。

1）特種微生物菌群培養(yǎng)。采用馬寨油田產(chǎn)出水對(duì)各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，獲得適應(yīng)馬寨污水水質(zhì)特點(diǎn)的最佳特種微生物菌群，菌群從自然界中分離馴化獲得，對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有危害。

2）特種微生物菌群適用條件。溫度10 ～45℃（最佳溫度20～40℃），運(yùn)行壓力常壓（也可以在≤0.5 MPa壓力條件下運(yùn)行），溶解氧≥2 mg/L，pH值5.5～9，含油量10～300 mg/L，懸浮物≤500 mg/L，硫化物含量≤100 mg/L，礦化度≤20×104mg/L。

3）技術(shù)原理。在人工充氧條件下，利用活性污泥中特種微生物菌群的氧化、分解等代謝過(guò)程，將污水中的有機(jī)物降解成H2O和CO2等簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)將產(chǎn)出水中的H2S、S2-、等低價(jià)態(tài)硫化物氧化為穩(wěn)定的硫酸鹽，降低產(chǎn)出水中還原性硫化物的含量。

圖2 馬寨污水站“微生物＋低能耗管式膜”處理工藝流程

2.2 工藝流程

“微生物＋低能耗管式膜”處理工藝流程見(jiàn)圖2。聯(lián)合站來(lái)水經(jīng)緩沖罐后，污水與部分清水混合進(jìn)入微生物反應(yīng)池，去除絕大部分的油及部分有機(jī)物和膠體物，再經(jīng)過(guò)低耗能管式超濾膜的截留凈化作用，將油、菌類(lèi)、膠體等從污水中分離，被攔截的活性污泥回流至微生物反應(yīng)池，膜過(guò)濾出水通過(guò)出水泵泵入注水罐，經(jīng)除氧后外輸至注水系統(tǒng)。

1）微生物反應(yīng)池。由4 座微生物反應(yīng)池組成，每?jī)勺磻?yīng)池一組，組內(nèi)串聯(lián)運(yùn)行，組間并聯(lián)運(yùn)行，每座反應(yīng)池尺寸16.5×4.2×6.2 m。池底設(shè)有阻垢曝氣系統(tǒng)，一是為微生物供氧，二是將微生物處理的最終產(chǎn)物中的CO2吹脫排出。投運(yùn)初期，定期向微生物反應(yīng)池中投加特種微生物菌群，系統(tǒng)正常運(yùn)行后不再投加。

2）低能耗管式膜裝置。由3 組膜組成，每組14支，單支膜面積53.4 m2，膜通量30 L/m2·h。膜組件采用國(guó)際先進(jìn)的管式超濾膜，材質(zhì)為聚偏氟乙烯，具有很高的抗污染性能和膜通量[6]。膜處理系統(tǒng)配套反沖洗裝置，定時(shí)對(duì)膜處理裝置進(jìn)行反沖洗，防止膜污染，必要時(shí)可加入化學(xué)藥劑，加強(qiáng)清洗和反沖洗效果，恢復(fù)膜通量。反沖洗回水進(jìn)入系統(tǒng)再處理，保持反應(yīng)池中微生物濃度，節(jié)約水資源。

3）排污池。將微生物反應(yīng)池中的剩余污泥排入排污池沉降，上清液進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)利用，節(jié)省水資源，排污池下部濃縮污泥定期外運(yùn)，回注地層。

2.3 工藝特點(diǎn)

該工藝前段利用活性污泥中的特種微生物對(duì)懸浮物、含油進(jìn)行強(qiáng)化降解，確保水中含油率達(dá)標(biāo)，降低膜污染，從而延長(zhǎng)了低能耗管式膜的使用壽命；經(jīng)膜過(guò)濾的水，水質(zhì)穩(wěn)定、合格[7]。工藝特點(diǎn)為：

1）針對(duì)馬寨油田產(chǎn)出水特點(diǎn)培養(yǎng)的特種微生物聯(lián)合菌群具有高耐鹽、高活性、適應(yīng)性強(qiáng)、耐沖擊性能好的特點(diǎn)。微生物處理系統(tǒng)采用此菌群強(qiáng)化處理，高效降解產(chǎn)出水中的油及有機(jī)物，為后級(jí)膜過(guò)濾創(chuàng)造良好的進(jìn)水條件。

2）低能耗管式膜組件具有親水、耐污染、抗酸堿、耐腐蝕、高通量的特性，微生物反應(yīng)池泥水混合液通過(guò)膜的高效分離作用，將污泥、膠體、細(xì)菌等截留并回流到微生物反應(yīng)池，只允許水及小分子物質(zhì)透過(guò)膜，確保出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)。

3）系統(tǒng)設(shè)有循環(huán)泵及反沖洗泵，設(shè)計(jì)表面流速為1～2 m/s，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，大部分時(shí)間采用1 m/s流速，能耗低。當(dāng)膜表面產(chǎn)生污染時(shí)，可采用反沖洗及化學(xué)加強(qiáng)反沖洗去除污染，化學(xué)清洗周期一般在3個(gè)月以上。

4）整個(gè)工藝中除了為控制腐蝕在出水中添加除氧劑外，不添加其他藥劑，降低了藥劑成本。

3 應(yīng)用效果

馬寨污水站應(yīng)用復(fù)雜產(chǎn)出水微生物活性污泥法水處理技術(shù)，“微生物＋低能耗管式膜”處理工藝后，出水水質(zhì)達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)詳見(jiàn)表4；1 000 m3處理水產(chǎn)生污泥量由0.57 t 減少至0.03 t，降低95%，且產(chǎn)出的污泥為生化污泥；運(yùn)行成本與原工藝相比，藥劑成本減少0.58元/m3，噸水電耗增加0.24元/m3，污泥處理費(fèi)用減少0.38元/m3，人工成本減少0.65 元/m3，污水處理直接運(yùn)行成本增加0.22元/m3，綜合運(yùn)行成本降低0.43元/m3。

表4 馬寨污水站微生物處理出水水質(zhì)情況

4 結(jié)論

微生物活性污泥法水處理技術(shù)是一種將生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合的高效污水處理技術(shù)，具有降解效率高、污泥產(chǎn)出量少、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)短、自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。該工藝技術(shù)在馬寨污水站的成功應(yīng)用，達(dá)到了馬寨油田復(fù)雜產(chǎn)出水處理的目的，滿(mǎn)足了低滲、特低滲油藏精細(xì)注水開(kāi)發(fā)需要，降低了污水處理綜合運(yùn)行成本，從根本上消除了環(huán)保隱患，為復(fù)雜產(chǎn)出水處理找到了一條新的有效途徑。