利津污水站沿程水質穩定技術研究

李少民+張愛莉

摘 要 目前，利津污至井口水質不穩定表現出的突出問題是懸浮物及細菌含量沿程增加，且沿程未采取防護措施，沿程水質存在一定的污染。對利津聯沿程水質數據分析，問題的主要原因是系統內壁污垢沉積及細菌控制不力，并通過藥劑優化試驗研究，確定了污水處理總體控制處理方案。

關鍵詞 利津污；水處理；懸浮物；細菌；優化實驗；現場模擬；方案實施

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0046-02

1 利津污水站概況

1.1 處理工藝流程

利津污水處理站1987年建成投產，采用重力沉降流程，設計能力為1×104 m3/d。2007年進行改造后仍采用重力沉降流程，設計處理量1.3×104 m3/d，目前實際處理污水1.2×104 m3/d，污水來源主要為利津油田和鄭王油田來液。其中，利津油田采出液量4000 m3/d，含水96%～97%；鄭王油田液量6500 m3/d，另外處理后污水輸往利津注水站和鄭王接轉站降粘回摻，摻水量1500 m3/d，一起輸往利津聯合站處理。

利津污主要處理設備有2000 m3一次除油罐2座，1000 m3二次混凝沉降罐2座，300 m3緩沖罐2座，過濾罐4座。站內加藥系統共有8個加藥罐，11臺加藥泵，目前運行基本正常。

目前利津污水站投加的藥劑主要有混凝劑、絮凝劑、殺菌劑、緩蝕劑等。

1.2 水質處理現狀

1）外輸水達標情況。利津污水站處理后的外輸水直接輸送至利津注水站，然后到各配水間和注水井。首先對利津外輸水進行水質分析檢測，結果如表1。

由表中的數據可知，利津站外輸水中含油量、腐蝕速率均達到勝利油田分公司水質考核指標要求，懸浮物含量偶有超標，細菌含量全部不達標。說明在利津污水站內的處理過程中沒有將細菌數量控制在標準要求的范圍內，適宜的水性導致細菌在輸送過程中大量增殖，是造成后段集輸過程水質惡化的主要原因之一。

2）沿程水質處理現狀。沿程水質檢測結果見表2。

經目前的運行情況看，回注水水質不穩定，且沿程無采取防護措施，沿程水質存在一定的污染。主要表現在懸浮物含量沿程增加，細菌含量超標且沿程增加。

3）利津污水沿程水質特性及污染原因分析。污水在集輸過程中的水質變化，如懸浮物增加，主要由腐蝕氧化、水質結垢、細菌硫化物及系統平衡變化導致的氧化還原作用等引起。污水水質穩定控制，也主要包括對污水的腐蝕、細菌及結垢等方面的控制。

4）利津污水腐蝕特性分析。利用系統聚類的分析方法，利津污水屬于礦化度和各種離子的含量都較低，腐蝕速度較低的類型。目前利津沿程溶解氧含量基本低于0.05 mg/L，腐蝕速度較低。利津污水在目前水質條件下，沒有顯著的腐蝕因素，針對利津污水的腐蝕控制，主要措施為控制好溶解氧含量和投加適量的緩蝕劑。利津污水結垢趨勢較小，現場結垢不嚴重。結垢不是導致利津懸浮物增加的主要原因。

5）利津污水細菌生長及影響分析。對利津聯合站來水、外輸水、注水站來水、外輸水、配水間等水樣的溶解氧、硫化氫等多項指標進行了檢測，進行數據分析可知：沿程污水中SRB數量的變化與其代謝產物硫化氫以及懸浮物的變化趨勢基本吻合。隨著SRB含量的增加，硫化氫含量隨之增加。除與鐵離子生成沉淀外，仍有殘余硫化氫存在，反映在檢測數據上沿程不斷增加，懸浮物的趨勢也與此類似。

細菌沿程大量增殖，產生的還原性代謝物及菌體污垢等是引起水質變化，懸浮物增加的主要原因。

三種細菌含量均大大超出控制要求，造成沿程水質惡化。主要原因為：①利津污水水質條件利于細菌生長；②利津集輸系統停留時間過長，利于固著菌沿程沉積生長。

通過以上利津污水水性及原因分析可見，造成沿程水質變化的主要原因及控制措施為：①由于水性適宜微生物繁殖，加上集輸工藝停留時間長，易于污垢沉積，導致系統中存在大量固著菌，細菌控制難度較大，主要以清除管壁污垢，殺滅固著菌和選擇高效殺菌劑為主要控制手段；②腐蝕速度不大，腐蝕控制以控制溶解氧含量為主，可通過加藥或實施密閉改造來實現。

1.3 對策及處理措施

總體控制思路為有效的殺菌控制和徹底清洗管路、緩沖罐。

考慮采取以下幾方面控制措施：①加強污水站內加藥控制治理，保證外輸水水質達標，從源頭消除水質不穩定隱患；②進行注水集輸管網清洗，尤其是清洗注水站緩沖罐和注水站及配水間管線，除去管內壁的污垢及緩沖罐沉積污泥等，以消除管壁污垢對藥劑的消耗及污垢內固著菌對殺菌控制的影響；③深入研究利津污水中SRB的菌種特性，有針對性的選擇細菌控制手段；④從工藝上調整，減少注水站緩沖罐及配水管線停留時間。

2 現場藥劑優化實驗

為解決利津聯及沿程細菌控制不力的主要問題，首先針對利津污水SRB進行了菌種特性研究，包括菌株對殺菌劑敏感性試驗、SRB（生長曲線）加藥周期試驗、殺菌劑篩選試驗等，以此為依據，確定殺菌劑的投加方式、投加點等具體實施方案，同時考察殺菌劑對腐蝕控制的影響。并進行現場模擬試驗，以確定最為經濟有效的藥劑優化投加方案。

2.1 細菌控制實驗

1）利津污水SRB菌株對殺菌劑敏感性試驗。SRB在自然界中廣泛存在，在油田水中也有多種類型。據不完全統計，目前SRB已有12個屬近40多個種。由于各油田地理位置和地層條件不同，其中生長的脫硫弧菌種遺傳特征就各不相同，表現出對殺菌劑的敏感性差異。

另外，利津污水集輸系統由于長期水質較差，細菌含量較高，管壁及構筑物內壁污染嚴重，局部位置的SRB長期處于低濃度抗菌物環境中不能被殺死，其中少數個體通過染色體的抗藥性突變，或生理適應等方式，易形成對“1227”的抗藥性。因此，對利津污水中的SRB菌株進行殺菌劑敏感性試驗，以確定適宜的殺菌劑類型。endprint

利津污水中SRB對雙季銨鹽類殺菌劑較為敏感。是因為雙季胺鹽具有兩個帶正電荷的N原子，更容易通過靜電作用吸附于帶負電荷的SRB細胞壁上，并進一步滲透到由卵磷脂組成的細胞膜，使細胞內容物外滲，達到殺菌目的。

2）利津污水SRB（生長曲線）加藥周期試驗。沖擊式加藥是油田殺菌劑常用的加藥方式之一，短期內大劑量的殺菌劑的加入可剝離并抑制管道內壁生物膜的形成，起到保護系統，減緩微生物腐蝕的作用。對于不同細菌基數，不同菌種的油田污水，加藥周期和加藥量也視具體情況不同有所調整，以達到最科學的控制目的。

為了控制體系中SRB大量繁殖，沖擊式加藥周期需要和SRB生長周期協調，菌株生長曲線各個時期的特點，反映了所培養的細菌細胞與其所處環境間進行物質與能量交流，以及細胞與環境間相互作用與制約的動態變化。

因此，提取利津污水中的SRB菌株，對其生長曲線進行了測試，通過了解該污水中SRB菌種的生長特性，以指導加藥方式。根據利津污水SRB的生長曲線與代時計算，使用沖擊式殺菌處理，加藥間隔為4天左右。

3）殺菌劑篩選。采集目前油田在用不同廠家生產的10種殺菌劑，對利津污來水進行殺菌試驗。在試驗藥劑中，SJ02雙季銨鹽型殺菌劑效果較好，在50 mg/L加量濃度下，室內試驗可使細菌全部致死。因此，選擇該殺菌劑進行現場試驗。

4）加藥方式確定。沖擊式加藥方式，適合細菌含量較低的污水。利津污水細菌含量較高，若單獨使用沖擊式加藥，抑菌時間較短，在加藥時間以外不斷有含有大量細菌的污水補充進來，尤其到系統后端，藥劑濃度不足，起不到全程控制作用。因此，考慮污水站連續式加藥，將細菌控制在較低水平，并保證外輸水達標。

加藥點的設置，應首先考慮設在存在細菌大量增殖的設備前面，同時盡量避開凈化劑投加點；在集輸管線比較長，下游易出現細菌增殖的時候，應適當增設加藥點，以保護整個系統。

因此，綜合結合利津污水出現的兩個細菌增殖嚴重段，即站內停留時間長，細菌增殖，外輸細菌超標；注水站緩沖罐有細菌增殖，主要在這兩點采取連續-沖擊聯合加藥方式，即前段污水站緩沖前連續式投加，清理設施內壁細菌，使外輸水細菌控制在標準要求之內，降低后端處理難度；然后在注水站緩沖罐前定期沖擊式投加，保證污水經注水站后不再激增，維持殺菌效果，保護后段管網直至注水井口。

建議殺菌劑投加方式為：利津污緩沖罐入口連續式投加，加藥濃度為40 mg/L，利津注緩沖前以100 mg/L濃度沖擊投加，每次6 h，每4天投加一次。

2.2 腐蝕控制效果

首先對利津污來水進行了室內緩蝕試驗，試驗結果表明，針對利津污來水，在用的季胺鹽類殺菌劑在40 mg/L濃度下，緩蝕率可以達到72%，緩蝕效果明顯。

現場從2009年3月4日至3月14日，試驗期間停加緩蝕劑，殺菌劑按照（20-40）mg/L的濃度連續投加（含兩次100 mg/L短時間沖擊），采用現場掛片的方式。

試驗結果：來水平均腐蝕率為0.18 mm/a，試片表面有明顯腐蝕；外輸水平均腐蝕率為0.025 mm/a，現場實際緩蝕率達到了86%，試片光亮，無腐蝕現象。

腐蝕試驗表明，在利津污，采用季胺鹽類殺菌劑連續投加有較好的緩蝕效果?？紤]后端注水系統的腐蝕控制，緩蝕劑應繼續投加，保證緩蝕效果延續到注水井口。根據井口腐蝕速率檢測情況，進一步調整。

2.3 現場模擬實驗

取利津污水站外輸水為模擬試驗用水，以現場加藥點至井口停留時間為主要模擬參數，考察所選殺菌劑2種加藥方式下的抑菌效果，是否能起到保持水質穩定的作用，為工程化實施提供依據。

現場模擬試驗擬進行20天。

1）試驗流程：現場模擬裝置處理量為6 m3/h，設計停留時間為4小時。

2）加藥配方：殺菌劑：前10天以100 mg/L濃度沖擊投加，每次6 h，每4天沖擊一次；后10天連續式投加，加藥濃度為40 mg/L。緩蝕劑：連續式投加，加藥濃度為40 mg/L。

3）考察指標：主要考察試驗過程水質穩定效果：試驗進、出水懸浮物含量、含油量；細菌含量，腐蝕速率等。

4）試驗數據采集。

3 水質不穩定控制實施方案

3.1 利津注至L29-14井口管網清洗

針對利津污以有機垢較多，腐蝕產物及水垢較少的特點，采用先化學清洗軟化剝離，后物理清洗掃線的方法進行管線清洗。

3.2 注水罐清洗及涂覆殺菌涂層

將利津注現運行的2座3000方注水罐單罐運行，分別人工清罐，清理后罐內壁涂覆殺菌涂層。

1）單罐運行，人工清理緩沖罐。

2）表面處理：選用噴砂或拋丸表面處理須達到GB 8923-1988規定的Sa 2.5級，除銹完畢盡早涂裝。如有返銹需除去表面浮銹。

3）噴涂底漆：噴涂一道環氧富鋅或環氧防銹底涂。

4）抑菌配料調配：嚴格按照主劑與固化劑的比例配料，充分攪勻，根據現場溫度作適當調整，加入低于5%的溶劑使其具有良好的施工性能。每次配料必須在4 h內用完，否則會造成施工困難，影響涂膜性能。

5）抑菌涂料涂裝：采用高壓無空氣噴涂或擠涂方法，要求涂膜均勻平整，無漏涂，多道涂裝間隔在8 h-24 h之間。涂裝完畢養護7天后才能使用。

3.3 水質穩定藥劑投加

在沿程管線及注水罐清洗完成后，按藥劑投加方案進行現場實施，跟蹤監測水質狀況。

4 效果分析

實施該工程后，利津污水細菌及懸浮物沿程增加得到有效控制，污水輸送至井口不再出現水質惡化，沿程水質穩定率大于90%，井口水質指標如表3。

利津污水井口注水水質達標后，有效緩解了地層欠注導致的能量不足，單元日產液量由原來的446.4 m3提高到500 m3，日產油由21噸提高到25噸，動液面回升至550 m，日注水量增加到580 m3，有效注采比提高到1.00，自然遞減率由15.4%下降到7.7%，單元產量趨于穩升，開發指標趨向變好。

參考文獻

[1]趙福麟.油田化學[M].中國石油大學出版社.

[2]何鐵林.水處理化學品手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.endprint