大罐生化處理含聚污水技術應用

　　1、概述

　　隨著三次采油規(guī)模的增大，采出污水深度處理后與聚合物母液混合后一同回注地層已成為污水資源化再利用的主要模式。目前，薩北油田普遍采用常規(guī)深度污水處理工藝，即一次自然沉降→二次混凝沉降→普污站過濾→深污站一次過濾→深污站二次過濾的五段式過濾工藝。此工藝存在工藝復雜、占地面積大的缺點，而且僅能處理油含量、懸浮物等物理性污染物，對污水中更為復雜的化學性、生物性污染物的處理效果有限，從而導致深度處理污水與聚合物母液混合過程中存在著較大的粘損。大量實踐經驗表明高含聚含油污水難以處理的關鍵在于原油的高乳化度使得油水分離困難。而環(huán)境中的某些微生物具有產生生物破乳劑和降解原油的能力，這些特性使其在油田采出液處理方面具有很好的應用價值。為此決定探索、開發(fā)能夠實現(xiàn)含油污水處理的高效率、低能耗的新工藝、新方法，并進行礦場試驗以積累微生物處理工藝的一線數據。

　　2、技術原理

　　采油污水中含有大量原油類有機污染物，包括大部分分散但未溶解的和部分已溶解的。對于未溶解的污染物，降低其在水相中的分散度以使其與水相分離的過程稱為破乳。利用破乳可回收污水中的部分原油，具有一定的經濟價值。破乳的關鍵在于改變污染物與水相之間的界面張力，從而使得分散的污染物顆粒相互聚并較大尺寸的顆粒。

　　研究中發(fā)現(xiàn)某些微生物的細胞表層與乳化的油珠之間具有較好的親和力，從而使得油珠能在細胞表面浸潤，當多個乳化油珠浸潤于同一個微生物細胞表面，并相互接觸時，則這些乳化油珠之間具有聚并的趨勢。而另一些微生物則會代謝產生一些表面活性物質，這些表面活性物質能夠強烈的吸附于油水界面上，取代原有的界面保護層，從而使得整個界面強度降低進而失穩(wěn)、聚并。這兩種類型的微生物均具有使得乳化原油破乳的效能，具有應用于含油污水處理的效能。

　　3、裝置結構改進及深度處理工藝設計

　　在大慶油田北III-2深度污水處理站建設生物處理工藝生物污水處理站1座以開展含聚污水深度處理試驗研究，試驗設計規(guī)模為5000m3/d。本試驗設計的主體工藝流程為：溶氣凈化→溶氣生物凈化→生物強化處理→固液分離，工藝主要包括上述溶氣凈化裝置1套、溶氣生物凈化裝置1套、生物強化處理裝置1套、固液凈水裝置2套、溶氣增壓供氣系統(tǒng)1套、生物供氧系統(tǒng)1套及配套收油、排泥設備，同時新建外輸管線1條。

　　4、深度處理運行效果評價

　　4.1 原油的去除

　　含油量是采出污水處理的關鍵性控制指標，其去除效果是評價生物強化處理工藝，即微生物菌種是否有效的決定性因素。在試驗階段，監(jiān)測記錄了各單元出水原油含量，分析試驗運行結果可知，該生物強化處理工藝去油效果穩(wěn)定。詳見表1。

　　4.2 懸浮物的去除

　　在試驗階段跟蹤監(jiān)測記錄了各單元出水的懸浮物含量，對比試驗運行結果可知，溶氣凈化裝置、溶氣生物凈化裝置、生物強化處理裝置和固液凈水裝置的懸浮物去除率基本穩(wěn)定，其中生物強化裝置在試驗后期的出水懸浮物含量略高于試驗中期階段，分析認為，這是由于此時微生物已經生長成熟，開始有脫落的菌體，但這又可通過之后的固液凈水裝置去除，從而保障系統(tǒng)出水懸浮物含量維持在較低水平。詳見表2。

　　4.3 水質其它理化指標特性

　　除含油量及懸浮物含量之外，COD、有機酸、硫化物、硫酸鹽等諸多水質因子也是考察整體處理工藝現(xiàn)場適應性的重要影響因子。

　　4.3.1 化學需氧量(COD)變化

　　化學需氧量(COD)COD是反應水體中還原性物質含量的總體指標，一般而言，COD降低表明水體整體質量的改善。試驗結果進一步表明采用借助生物處理可大幅降低污水中的COD含量，改善水質環(huán)境。

　　4.3.2 有機酸含量的變化

　　同樣，在試驗中跟蹤監(jiān)測污水中的有機酸含量變化。從試驗結果可以看出，污水中的有機酸含量顯著下降，表明隨著微生物的逐漸繁殖、增長，有益于污水中的絕大部分有機酸被去除。

　　4.3.3 硫酸鹽還原菌及硫化物、硫酸鹽含量的變化

　　硫酸鹽還原菌是油田污水中常見的有害細菌，其代謝產生的硫化物可引發(fā)油田設施的嚴重腐蝕，是污水處理系統(tǒng)中的主要控制指標之一。試驗研究中跟蹤監(jiān)測了系統(tǒng)運行過程的硫酸鹽還原菌、硫化物及硫酸鹽的變化。試驗結果表明，由于生物競爭作用導致硫酸鹽還原菌數量減少可以降低后續(xù)工藝段中硫化物再次生成的可能性和產生量，從而可有效減輕由硫化物引發(fā)的設備腐蝕程度。

　　4.3.4 腐蝕率的變化

　　從試驗階段的10月15日開始，將A3鋼掛片分別置于來水、溶氣生物凈化裝置出水、生物強化處理裝置及固液分離裝置出水中，評價各單元出水的平均腐蝕率，至11月15將掛片取出，測試腐蝕率，試驗結果表明，采用生物處理工藝可以顯著降低污水的腐蝕率。

　　4.3.5 含聚濃度的變化

　　試驗運行期間監(jiān)測了污水中聚合物含量的變化，，試驗結果表明，運行系統(tǒng)的各單元對污水中的聚合物基本無明顯去除作用。

　　4.3.6 氨氮的變化

　　同樣，在試驗運行期間跟蹤監(jiān)測了污水中氨氮含量的變化，試驗可以看出，運行系統(tǒng)中的微生物菌群可以通過代謝作用有效去除污水中氨氮。

　　4.4 聚合物配伍試驗

　　取二級過濾裝置出水作為稀釋水將5000mg/L聚合物母液稀釋為常用的1000mg/L，1200mg/L以及1500mg/L聚合物溶液，并以常規(guī)深度處理污水稀釋作為對照組。每間隔1天測定每組樣品的粘度值，結果表明，采用該深度處理工藝處理后污水與聚合物的配伍性良好，與常規(guī)深度處理污水相比，對聚合物溶液的粘度普遍提高5%以上。詳見圖1。

　　5、結論

　　將生化處理工藝與油田普遍采用的罐式結構裝置相結合，設計改進了大罐生化處理污水裝置的結構，試驗運行結果充分表明可采用“溶氣生物凈化裝置+生物強化處理裝置+固液分離”處理工藝處理含聚污水具有應用可行性。同時，該基于生物強化作用的處理工藝可大幅降低采出污水中的COD、氨氮、硫化物等污染物含量，同時減少污水中總的硫元素含量，有效降低硫化物再次生成的可能性，且處理后水與聚合物配伍效果良好，滿足作為聚合物驅稀釋水質的要求。

　　6、下一步研究方向

　　試驗運行初始，由于開始進入冬季，為保證微生物生長繁殖所需的水溫，同時綜合考慮水質狀況，采用“溶氣生物凈化裝置+生物強化處理裝置+固液分離”運行工藝。目前采用“一級氣浮+生物強化處理裝置+固液分離”運行工藝，通過6-9月的運行效果來看，水質均能到達“雙5”標準。下一步，待站內濾罐改造完畢，將采用“一級氣浮+生物強化處理裝置+固液分離+一級過濾”運行工藝并對運行效果進行跟蹤。(來源：大慶油田第三采油廠)