含油污水物理殺菌裝置應用效果分析

張成鑫（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

隨著開發(fā)的深入，油田對注入水質的要求越來越高。回注水中的細菌（硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細菌）是影響注入水質的重要因素，尤其是硫酸鹽還原菌，不僅對污水管道及處理設備產生腐蝕，增加污水處理難度，而且會造成地層堵塞等危害[1]。由于化學殺菌運行成本高，長期投藥會產生抗藥性，為了探索經濟有效的殺菌方式，大慶油田自2002年開始大范圍推廣應用高效物理殺菌技術。

1 建設現狀

截至2013年4月，大慶油田已建污水處理站205座，163座站采用了物理殺菌方式，共應用各類物理殺菌裝置589套，其中紫外線殺菌裝置278套，主要應用于水驅、含聚污水站；多相催化氧化裝置271套，主要應用于含聚污水站；變頻電脈沖殺菌40套。具體統(tǒng)計見表1。

表1 大慶油田物理殺菌裝置統(tǒng)計

2 技術原理

大慶油田目前在用的物理殺菌方式有三種：紫外線殺菌、多相催化氧化殺菌（LEMUP）、變頻電脈沖殺菌。紫外線殺菌裝置、多相催化氧化殺菌裝置對進口水質有一定要求，變頻電脈沖殺菌裝置對進口水質沒有要求，可在污水處理各環(huán)節(jié)使用。其原理及適用范圍見表2。

3 應用情況

現場應用情況表明，物理殺菌方法是有效的，可以明顯減少污水中細菌數量，但是單純采用物理殺菌方式難以達到指標要求，各廠目前多采用物理加化學聯(lián)合殺菌方式。

從各廠反映三種殺菌裝置的殺菌效果上看，多相催化氧化殺菌效果最好，其次為紫外線裝置，變頻電脈沖相對最低，適宜作為輔助殺菌裝置。根據2012年公司檢測硫酸鹽還原菌達標情況，各廠合格率在90.5%～100%之間。

4 存在的問題

從各廠反映的情況來看，物理殺菌裝置雖然總體上能夠達到設計殺菌效果，但是在運行中主要存在著故障率高、維護費用高、結構不合理等幾方面的問題。

4.1 殺菌裝置故障率較高，廠家維修不及時，運行時率低

紫外線及多相催化氧化裝置經常產生燈管燒毀、石英套管滲漏、鎮(zhèn)流器運行不穩(wěn)定等問題，故障率較高，而《油田水處理用物理殺菌設備運行操作規(guī)程》（Q/SYDQ1182—2008）規(guī)定，殺菌裝置非專業(yè)人員嚴禁拆卸及維修安裝，崗位工人無法維護安裝，發(fā)生故障后廠家維修及時率難以保證，部分組件不能及時更換，導致運行時率較低，目前運行比例為77.6%。具體見表3。

表2 物理殺菌裝置原理及適用范圍

表3 物理殺菌裝置組件損壞臺次情況統(tǒng)計

4.2 紫外線殺菌效果不具有全程性，井口硫酸鹽還原菌數量上升

紫外線的穿透力不強，殺菌作用只限于物體表面，難以將密閉系統(tǒng)中水流不快處和死水區(qū)（如流速低的管線、沖洗罐、儲罐以及設備、管線內壁粘泥等密閉部位）的細菌徹底殺死，導致污水離開紫外殺菌裝置所能輻射的范圍時，細菌會大量繁殖，數量又逐步上升。

例如采油八廠永一聯(lián)，紫外線殺菌裝置對硫酸鹽還原菌的殺菌率達到95%以上，裝置出口水質滿足注入水質要求，但在外輸點便監(jiān)測到細菌數量有所回升。

4.3 維護維修費用較高，殺菌裝置配件超期使用

根據《油田水處理用物理殺菌設備運行操作規(guī)程》規(guī)定，紫外線殺菌裝置燈管運行12 000 h、鎮(zhèn)流器運行20 000 h后應進行更換；多相催化氧化殺菌裝置燈管運行10 000 h和鎮(zhèn)流器運行20 000 h、等離子電極運行9000 h、光催化電極運行18 000 h后應進行更換，超期運行，光強下降至85%以下，嚴重影響殺菌效果。同時，在實際生產運行過程中，燈管損耗量較大，套管、鎮(zhèn)流器、電極等配件也易損壞。

按規(guī)定使用壽命計算（不損壞的前提下），紫外線單臺年維護費用7萬元左右，多相催化氧化殺菌裝置維護費用17.1萬元左右，維護費用較高，按期更換難度較大。

4.4 紫外線殺菌裝置結構不合理

采油八廠部分紫外線殺菌裝置結構采用“下進上出”的安裝方式（圖1），濾料、砂粒等進入殺菌裝置后，會沉積在殺菌裝置腔體內，清洗時研磨易打碎套管。

圖1 紫外線殺菌裝置進出水工藝

5 措施及建議

5.1 加強管理，規(guī)范維修隊伍，加大定期維護力度

1）規(guī)范設備廠家，加強維修隊伍配備，定期對裝置進行檢查，做到問題及時發(fā)現，及時維修，保證殺菌效果。

2）對操作人員進行物理殺菌裝置相關的培訓，取得操作資格，在日常維護（例如燈管清洗、更換）方面提高及時率。

3）二廠建議增加物理殺菌裝置中石英管支架、燈管拉桿、反沖洗氣泵等配件的物資代碼，方便采購。

5.2 物理殺菌與化學加藥相結合，保證井口水質達標

針對物理殺菌裝置持續(xù)抑菌能力較差，單獨使用無法使處理后污水及注水井井口水質達標的問題，建議選取不同位置連續(xù)投加殺菌劑，抑制下游深度污水站、注水站、注水井細菌的繁殖。例如采油六廠在深度污水處理站采用以物理殺菌技術為主、化學殺菌技術為輔的殺菌模式，普通污水處理站采用物理殺菌技術與化學殺菌技術聯(lián)合使用的殺菌模式，實現殺菌系統(tǒng)低耗高效運行，確保井口處水質達標。

5.3 設立殺菌裝置專項維修資金

由于物理殺菌裝置生產維護費用較高，建議公司加大殺菌裝置維護資金投入力度，參考陰極保護、變頻等裝置的維護模式，設立專項維修資金，確定專業(yè)的維修隊伍，確保到期和損壞的燈管、鎮(zhèn)流器、電極等配件能夠得到及時更換，提高物理殺菌裝置的殺菌效果。

5.4 改造不合理工藝，保證裝置安全穩(wěn)定運行

針對紫外線殺菌裝置安裝工藝不合理的問題，對殺菌裝置工藝進行改造，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。2012年八廠已對10套殺菌裝置的進出口安裝工藝進行改造，為防止濾料、砂粒等進入殺菌裝置打碎燈管，將裝置進出水改為“下進下出”的工藝連接形式，并在進水前加裝篩網，有效去除來水攜帶砂粒等，保證了裝置安全穩(wěn)定運行。

圖2 紫外線殺菌裝置進出水工藝改造

5.5 加大科研攻關力度，解決生化站殺菌問題

針對多相催化氧化殺菌裝置在生化站應用中存在的問題，建議加大科研攻關力度，采用先進實用的殺菌處理工藝，確保前端來水經殺菌處理后達到油田回注水的要求。

[1]胡雪濱.油田污油處理技術研究與應用[J].河南石油,2005,19（6）:78-80.