生物處理技術在聚驅污水站中的應用

張學清（大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所）

隨著油田的深入開發，接替產能開發的層位物性逐漸變差，地層開發由中高滲透率逐漸轉向低滲透層和特低滲透層，這對回注水水質提出了更高的要求，含聚污水需達到“5、5、2”深度水質的要求。同時，由于聚驅采出液水質特性發生改變，采出液乳化程度高、油珠粒徑變小，導致污水處理難度加大，而常規聚驅污水深度處理工藝復雜，出水水質達標困難，原油回收率較低。因此，盡快確定適應于聚驅采出水處理的工藝流程，對提高污水處理水質及原油回收率具有重要的意義。

1 存在問題

目前，薩南油田共有各類污水處理站35 座，污水系統總體運行平穩，但由于污水系統建站時間均在10年以上，部分污水站存在設備老化、工藝流程落后等問題。經現場調查，聚驅污水系統主要存在以下問題：

1）聚驅深度污水需要量增幅較大，現有聚驅深污站能力不足。隨著老油田水驅精細開發及三次采油規模的不斷擴大，根據開發要求及相關注水水質標準，未來10年，薩南開發區“深度水驅”對于深度污水的需求量還會保持逐年增加趨勢，預計高峰期比現在增加51.8%，導致聚驅深度污水處理能力明顯不足。

2）聚驅污水水質復雜，污水處理難度增大。由于污水中聚合物增加，致使污水乳化程度變高，污水黏度增大，油珠粒徑變小，懸浮物更加穩定，油水分離困難，最終導致污水處理難度增大。水驅污水與聚驅污水特性對比見表1。

表1 水驅污水與聚驅污水特性對比

由表1 可知，含聚污水與非含聚污水相比，油珠直徑變小，含聚污水的黏度增大。因此，污水穩定性增大，最終導致污水處理難度增大。

3）聚驅處理工藝落后，水質達標率及污油回收率低。目前油田聚驅污水深度處理，一般采取“常規+深度處理” 兩站處理工藝：第一站先建常規聚驅污水站，通過“兩級沉降+一級過濾”將聚驅污水首先處理成常規污水，見圖1；第二站再建深度污水站，采用“兩級過濾”處理深度污水，見圖2。

圖1 常規聚驅污水處理站流程

圖2 聚驅污水深度處理站流程

這種“常規+深度處理” 兩站處理模式工藝復雜，處理階段較長，適應性較差，水質達標率低，污油回收率低，無法達到節能環保要求。

2 技術原理

為解決上述問題，綜合分析生物技術和工程實際，提出組合應用生物破乳菌和原油降解菌處理油田高含聚污水的新思路：首先利用破乳菌產生的生物破乳劑使乳化油破乳并回收，使得污水中的乳化油含量大幅降低；再利用原油降解菌降解污水中殘存的少量溶解態原油，提高出水水質指標和原油的回收率。

生物破乳菌產生的胞外分泌物——多糖和e-DNA 等生物大分子（生物破乳劑）能與水中的乳化劑形成絡合物，使原來的乳化劑失去作用，在氣動攪拌條件下，生物破乳劑具有較多的機會碰撞乳狀液界面膜，吸附于膜上使其穩定性降低，從而達到破乳，見圖3。

圖3 乳狀液被生物破乳菌破壞后的微觀形態變化

傳統生物工藝主要原理為微生物分解，通過微生物生命過程將污水中含油分解為CO2和H2O，分解率達90%以上；而微生物破乳菌以水中無機鹽及有機物為營養，對有機物分解率在30%～40%左右，避免了傳統生物工藝對原油過度消耗的現象，這不僅增加了原油的回收率，而且提高了水質和經濟效益。近年來，以微生物為核心的油田污水處理新技術開始步入工業化應用階段，并陸續建成投產了杏V-Ⅱ聯合站、聚南Ⅱ-2 等生化污水處理站。從現建設投資、運行成本以及處理效果上進行綜合對比，微生物污水處理技術具有較強的優勢。

3 改造措施

經調查，聚合物含量最高的污水站，現聚合物含量已達到435 mg/L 左右。針對現場實際情況，通過核算聚驅污水站設備負荷，對有異議的流程、設備提出設計更改方案：

1）借鑒傳統工藝，采用先進的“氣浮+生物破乳除油+固液分離工藝+一級過濾”組合工藝，新建聚驅高含聚污水深度處理站，提高污水處理水質。

2）采用適合高含聚污水、對原油分解率低的高效微生物破乳菌作組合填料，核心采用微生物破乳除油工藝，提高原油回收率。

3）在確定設計流程中發現，在原方案中，收油系統有兩套，一套是氣浮裝置收油系統，另一套是生物處理池收油系統，且裝置的收油槽容積較小，緩沖時間不夠，將使操作運行不穩定。氣浮裝置的收油系統與生物處理池的收油系統都是間歇運行，這兩套裝置同時排油的概率很小。經工藝流程分析、計算，決定將這兩套流程簡化為一套流程，并增加一套污油回收緩沖裝置，確保生產安全運行。

4）對原站設備進行調查分析后發現，原聚驅污水站的污泥處理系統不完善，儲泥池沒有保溫措施，沒有設計污泥減量化設備。因此，如果冬季新建試驗站的排泥系統排泥入儲泥池，系統將無法運行，若新建試驗站的排泥系統接入原站回收水池，則對原站水質影響較大，并增加池底污泥的清除難度。經分析論證，決定將排泥系統并行兩條出路，一條接入原站儲泥池，另一條接入原站回收水池，便于生產操作管理。

5）由于場地限制，在新建站場區布置時，若按原方案對設備分開布置，則無法滿足安全規范要求。結合設計要求，按裝置的防爆等級分類，將氣浮間、生物處理池和固液分離間合并成一棟建筑物，使場區布置更加緊湊，減少了投資。

4 結束語

通過對聚驅污水處理站的技術改造，盡快摸索出適合聚驅深度污水站的標準設計模式，完善聚驅污水站配套工藝，確定適應于聚驅采出水處理的設備、工藝流程及操作參數，最終實現提高污水處理水質及原油回收率的目的。