大罐生化處理含聚污水技術(shù)應(yīng)用

———大罐生化處理含聚污水技術(shù)應(yīng)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，薩北油田普遍采納常規(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。此工藝存在工藝簡單、占地面積大的缺點(diǎn)，而且僅能處理油含量、懸浮物等物理性污染物，對污水中更為簡單的化學(xué)性、生物性污染物的處理效果有限，從而導(dǎo)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(shí)踐閱歷表明高含聚含油污水難以處理的關(guān)鍵在于原油的高乳化度使得油水分別困難。而環(huán)境中的某些微生物具有產(chǎn)生生物破乳劑和降解原油的力量，這些特性使其在油田采出液處理方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。為此打算探究、開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)含油污水處理的高效率、低能耗的新工藝、新方法，并進(jìn)行礦場試驗(yàn)以積累微生物處理工藝的一線數(shù)據(jù)。

2、技術(shù)原理

采油污水中含有大量原油類有機(jī)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別的過程稱為破乳。利用破乳可回收污水中的部分原油，具有肯定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。破乳的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)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。

討論中發(fā)覺某些微生物的細(xì)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(xì)胞表面浸潤，當(dāng)多個乳化油珠浸潤于同一個微生物細(xì)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(chǎn)生一些表面活性物質(zhì)，這些表面活性物質(zhì)能夠劇烈的吸附于油水界面上，取代原有的界面愛護(hù)層，從而使得整個界面強(qiáng)度降低進(jìn)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(yīng)用于含油污水處理的效能。

3、裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)及深度處理工藝設(shè)計(jì)

在大慶油田北III-2深度污水處理站建設(shè)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(yàn)討論，試驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)模為5000m3/d。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主體工藝流程為：溶氣凈化→溶氣生物凈化→生物強(qiáng)化處理→固液分別，工藝主要包括上述溶氣凈扮裝置1套、溶氣生物凈扮裝置1套、生物強(qiáng)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(shè)備，同時新建外輸管線1條。

4、深度處理運(yùn)行效果評價(jià)

4.1原油的去除

含油量是采出污水處理的關(guān)鍵性掌握指標(biāo)，其去除效果是評價(jià)生物強(qiáng)化處理工藝，即微生物菌種是否有效的打算性因素。在試驗(yàn)階段，監(jiān)測記錄了各單元出水原油含量，分析試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果可知，該生物強(qiáng)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(yàn)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(yàn)運(yùn)行結(jié)果可知，溶氣凈扮裝置、溶氣生物凈扮裝置、生物強(qiáng)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(qiáng)扮裝置在試驗(yàn)后期的出水懸浮物含量略高于試驗(yàn)中期階段，分析認(rèn)為，這是由于此時微生物已經(jīng)生長成熟，開頭有脫落的菌體，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(zhì)其它理化指標(biāo)特性

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

4.3.1化學(xué)需氧量(COD)變化

化學(xué)需氧量(COD)COD是反應(yīng)水體中還原性物質(zhì)含量的總體指標(biāo)，一般而言，COD降低表明水體整體質(zhì)量的改善。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明采納借助生物處理可大幅降低污水中的COD含量，改善水質(zhì)環(huán)境。

4.3.2有機(jī)酸含量的變化

同樣，在試驗(yàn)中跟蹤監(jiān)測污水中的有機(jī)酸含量變化。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，污水中的有機(jī)酸含量顯著下降，表明隨著微生物的漸漸繁殖、增長，有益于污水中的絕大部分有機(jī)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(xì)菌，其代謝產(chǎn)生的硫化物可引發(fā)油田設(shè)施的嚴(yán)峻腐蝕，是污水處理系統(tǒng)中的主要掌握指標(biāo)之一。試驗(yàn)討論中跟蹤監(jiān)測了系統(tǒng)運(yùn)行過程的硫酸鹽還原菌、硫化物及硫酸鹽的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于生物競爭作用導(dǎo)致硫酸鹽還原菌數(shù)量削減可以降低后續(xù)工藝段中硫化物再次生成的可能性和產(chǎn)生量，從而可有效減輕由硫化物引發(fā)的設(shè)備腐蝕程度。

4.3.4腐蝕率的變化

從試驗(yàn)階段的10月15日開頭，將A3鋼掛片分別置于來水、溶氣生物凈扮裝置出水、生物強(qiáng)化處理裝置及固液分別裝置出水中，評價(jià)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(yàn)結(jié)果表明，采納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(yàn)運(yùn)行期間監(jiān)測了污水中聚合物含量的變化，，試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)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(yàn)運(yùn)行期間跟蹤監(jiān)測了污水中氨氮含量的變化，試驗(yàn)可以看出，運(yùn)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(yàn)

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比組。每間隔1天測定每組樣品的粘度值，結(jié)果表明，采納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(jié)論

將生化處理工藝與油田普遍采納的罐式結(jié)構(gòu)裝置相結(jié)合，設(shè)計(jì)改進(jìn)了大罐生化處理污水裝置的結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果充分表明可采納“溶氣生物凈扮裝置+生物強(qiáng)化處理裝置+固液分別”處理工藝處理含聚污水具有應(yīng)用可行性。同時，該基于生物強(qiáng)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，同時削減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，滿意作為聚合物驅(qū)稀釋水質(zhì)的要求。

6、下一步討論方向

試驗(yàn)運(yùn)行初始，由于開頭進(jìn)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(zhì)狀況，采納“溶氣生物凈扮裝置+生物強(qiáng)化處理裝置+固液分別”運(yùn)行工藝。目前采納“一級氣浮+生物強(qiáng)化處理裝置+固液分別”運(yùn)行工藝，通過6-9月的運(yùn)行效果來看，水質(zhì)均能到達(dá)“雙5”標(biāo)準(zhǔn)。下一步，待站內(nèi)濾罐改造完畢，將采納“一級氣浮+生物強(qiáng)化處理裝置+固液分別+一級過濾”運(yùn)行工藝并對運(yùn)行效果進(jìn)行跟蹤。

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，薩北油田普遍采納常規(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。此工藝存在工藝簡單、占地面積大的缺點(diǎn)，而且僅能處理油含量、懸浮物等物理性污染物，對污水中更為簡單的化學(xué)性、生物性污染物的處理效果有限，從而導(dǎo)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(shí)踐閱歷表明高含聚含油污水難以處理的關(guān)鍵在于原油的高乳化度使得油水分別困難。而環(huán)境中的某些微生物具有產(chǎn)生生物破乳劑和降解原油的力量，這些特性使其在油田采出液處理方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。為此打算探究、開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)含油污水處理的高效率、低能耗的新工藝、新方法，并進(jìn)行礦場試驗(yàn)以積累微生物處理工藝的一線數(shù)據(jù)。

2、技術(shù)原理

采油污水中含有大量原油類有機(jī)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別的過程稱為破乳。利用破乳可回收污水中的部分原油，具有肯定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。破乳的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)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。

討論中發(fā)覺某些微生物的細(xì)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(xì)胞表面浸潤，當(dāng)多個乳化油珠浸潤于同一個微生物細(xì)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(chǎn)生一些表面活性物質(zhì)，這些表面活性物質(zhì)能夠劇烈的吸附于油水界面上，取代原有的界面愛護(hù)層，從而使得整個界面強(qiáng)度降低進(jìn)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(yīng)用于含油污水處理的效能。

3、裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)及深度處理工藝設(shè)計(jì)

在大慶油田北III-2深度污水處理站建設(shè)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(yàn)討論，試驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)模為5000m3/d。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主體工藝流程為：溶氣凈化→溶氣生物凈化→生物強(qiáng)化處理→固液分別，工藝主要包括上述溶氣凈扮裝置1套、溶氣生物凈扮裝置1套、生物強(qiáng)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(shè)備，同時新建外輸管線1條。

4、深度處理運(yùn)行效果評價(jià)

4.1原油的去除

含油量是采出污水處理的關(guān)鍵性掌握指標(biāo)，其去除效果是評價(jià)生物強(qiáng)化處理工藝，即微生物菌種是否有效的打算性因素。在試驗(yàn)階段，監(jiān)測記錄了各單元出水原油含量，分析試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果可知，該生物強(qiáng)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(yàn)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(yàn)運(yùn)行結(jié)果可知，溶氣凈扮裝置、溶氣生物凈扮裝置、生物強(qiáng)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(qiáng)扮裝置在試驗(yàn)后期的出水懸浮物含量略高于試驗(yàn)中期階段，分析認(rèn)為，這是由于此時微生物已經(jīng)生長成熟，開頭有脫落的菌體，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(zhì)其它理化指標(biāo)特性

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

4.3.1化學(xué)需氧量(COD)變化

化學(xué)需氧量(COD)COD是反應(yīng)水體中還原性物質(zhì)含量的總體指標(biāo)，一般而言，COD降低表明水體整體質(zhì)量的改善。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明采納借助生物處理可大幅降低污水中的COD含量，改善水質(zhì)環(huán)境。

4.3.2有機(jī)酸含量的變化

同樣，在試驗(yàn)中跟蹤監(jiān)測污水中的有機(jī)酸含量變化。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，污水中的有機(jī)酸含量顯著下降，表明隨著微生物的漸漸繁殖、增長，有益于污水中的絕大部分有機(jī)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(xì)菌，其代謝產(chǎn)生的硫化物可引發(fā)油田設(shè)施的嚴(yán)峻腐蝕，是污水處理系統(tǒng)中的主要掌握指標(biāo)之一。試驗(yàn)討論中跟蹤監(jiān)測了系統(tǒng)運(yùn)行過程的硫酸鹽還原菌、硫化物及硫酸鹽的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于生物競爭作用導(dǎo)致硫酸鹽還原菌數(shù)量削減可以降低后續(xù)工藝段中硫化物再次生成的可能性和產(chǎn)生量，從而可有效減輕由硫化物引發(fā)的設(shè)備腐蝕程度。

4.3.4腐蝕率的變化

從試驗(yàn)階段的10月15日開頭，將A3鋼掛片分別置于來水、溶氣生物凈扮裝置出水、生物強(qiáng)化處理裝置及固液分別裝置出水中，評價(jià)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(yàn)結(jié)果表明，采納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(yàn)運(yùn)行期間監(jiān)測了污水中聚合物含量的變化，，試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)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(yàn)運(yùn)行期間跟蹤監(jiān)測了污水中氨氮含量的變化，試驗(yàn)可以看出，運(yùn)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(yàn)

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比組。每間隔1天測定每組樣品的粘度值，結(jié)果表明，采納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(jié)論

將生化處理工藝與油田普遍采納的罐式結(jié)構(gòu)裝置相結(jié)合，設(shè)計(jì)改進(jìn)了大罐生化處理污水裝置的結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果充分表明可采納“溶氣生物凈扮裝置+生物強(qiáng)化處理裝置+固液分別”處理工藝處理含聚污水具有應(yīng)用可行性。同時，該基于生物強(qiáng)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，同時削減污水中總的硫元素含量，有效