預(yù)測(cè)高濃度聚合物驅(qū)對(duì)污水處理站的影響及解決措施

劉繼紅(大慶油田第六采油廠第三油礦, 黑龍江 大慶 163157)

聚合物驅(qū)油技術(shù)作為三次采油的重要技術(shù)手段，已在油田得到較為廣泛地推廣應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高聚合物驅(qū)采收率，于2003年率先開展了高分子高濃度聚合物驅(qū)室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并于2008年6月在A區(qū)塊繼續(xù)開展了高濃度聚合物驅(qū)油技術(shù)。高濃度聚驅(qū)采出液首先進(jìn)入轉(zhuǎn)油放水站進(jìn)行放水，處理后的含水油進(jìn)入聯(lián)合站，污水進(jìn)入污水站處理。污水處理站現(xiàn)有的污水處理工藝采用的是“自然沉降→混凝沉降→壓力過濾”三段工藝。

1 高濃度聚合物驅(qū)對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響

由于目前采出液中普遍含有聚合物溶液，水驅(qū)與聚驅(qū)處理站界限已并不是十分明顯。根據(jù)A甲區(qū)塊高濃度聚合物驅(qū)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)聚合物注入濃度為2000mg/L時(shí)，目前采出液平均濃度552mg/L，最高見聚濃度為1378mg/L，至喇400污水站沉降后含聚濃度仍近300mg/L，由此預(yù)測(cè)當(dāng)高濃度聚合物驅(qū)大規(guī)模推廣后，由放水站來液含聚濃度將高于500mg/L。而且聚合物溶液表現(xiàn)為“親水不親油”的特性，必定會(huì)給污水處理站帶來較大壓力，嚴(yán)重影響出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

1.1 對(duì)沉降效果的影響

當(dāng)污水站來液含聚濃度增加后，單位體積內(nèi)聚合物含量增多，聚合物極易與水中微小油滴及懸浮物顆粒形成粘團(tuán)狀物質(zhì)，加之聚合物溶液具有很高的粘彈性，致使粘團(tuán)狀物質(zhì)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)不易破除，并堆積下來。此種現(xiàn)象可能會(huì)造成：一是沉降罐有效沉降時(shí)間降低，沉降分離效果變差；二是有效沉降容積減少，縮短清淤周期。

1.2 對(duì)過濾效果的影響

如果聚合物濃度在沉降系統(tǒng)不能充分降低，無疑將給過濾系統(tǒng)增加更大的處理難度。聚合物與污水中的油滴及懸浮物顆粒形成的粘團(tuán)狀物質(zhì)，在初期階段可能被表層濾料截留下來，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，濾料截污能力隨之降低，將會(huì)嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。根據(jù)以往污水處理經(jīng)驗(yàn)，由聚合物形成的粘團(tuán)狀物質(zhì)易與表層濾料形成板結(jié)狀濾餅，且不易被反沖洗水流擊碎，可能會(huì)造成濾罐反沖洗不徹底、濾料再生困難等現(xiàn)象。

1.3 對(duì)加藥效果的影響

污水站所采用的藥劑一般為絮凝劑和殺菌劑，但是藥劑投入使用初期，對(duì)于聚合物含量要求均處在一個(gè)較低的水平，因此當(dāng)聚合物濃度升高后，現(xiàn)有應(yīng)用的加藥系統(tǒng)將可能表現(xiàn)出許多不適應(yīng)性：一是現(xiàn)有單點(diǎn)藥劑投加工藝，藥劑反應(yīng)時(shí)間不足以處理高含聚污水；二是藥劑品種單一，單純以增加藥劑量的方法必然造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，并可能造成污水的二次污染。

2 解決措施及建議

通過預(yù)測(cè)高濃度聚合物驅(qū)可能對(duì)污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，可以看出如果不提前提出解決措施，當(dāng)高濃度聚合物驅(qū)見效后污水含聚濃度急劇增加、污水站處理能力將嚴(yán)重下降，將使污水處理站處于一個(gè)十分被動(dòng)的處境。為了能保障油田生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，結(jié)合污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀，現(xiàn)提出如下解決措施及可行性建議。

一是延長系統(tǒng)沉降時(shí)間，提高分離效率。針對(duì)污水含聚濃度增高，造成沉降罐有效沉降時(shí)間降低、有效沉降容積減少的問題，考慮現(xiàn)有的沉降工藝可能無法有效降低污水中含聚濃度，建議在現(xiàn)有沉降罐的基礎(chǔ)上增加一級(jí)氣浮工藝以延長沉降時(shí)間，該技術(shù)是針對(duì)見聚后含油污水的水質(zhì)特點(diǎn)，從物理法角度出發(fā)，通過采用氣浮的方法，增大沉降罐內(nèi)顆粒之間相互聚并能力、增加顆粒浮升速率，從而提高分離效果，處理后的污水進(jìn)入下一級(jí)過濾系統(tǒng)進(jìn)行處理，為過濾系統(tǒng)的處理減輕壓力。現(xiàn)有氣浮技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，針對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀，在沉降系統(tǒng)基礎(chǔ)上以增加一級(jí)氣浮工藝代替一級(jí)沉降，在理論上是可行的。

圖1 沉降罐加氣浮工藝示意圖

二是完善濾罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高出水水質(zhì)。我廠自2003年起針對(duì)全廠污水治理工作采取了大量措施，從完善工藝、科研攻關(guān)、加強(qiáng)管理等諸多方面加大水質(zhì)治理力度，大幅度地提高了污水站出水水質(zhì)。針對(duì)濾罐內(nèi)部不合理的問題，我廠正在對(duì)全廠濾罐逐步進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，針對(duì)布水篩管布水不均勻的問題，增加平面分布橫向布水篩管；針對(duì)污水見聚后易堵塞集布水系統(tǒng)的問題，集布水系統(tǒng)篩管外的篩網(wǎng)選擇抗聚合物能力較好的不銹鋼材質(zhì)；針對(duì)濾料表面形成濾餅的問題，在原濾罐上增設(shè)耐磨攪拌齒，反沖洗時(shí)將形成的濾餅充分?jǐn)嚢瑁篂V料表面的附著物剝離掉，確保濾料再生效果。這些改進(jìn)措施在污水見聚初期，聚合物含量并不是很高的情況下取得了較好的效果，當(dāng)高濃度聚合物驅(qū)推廣后污水含聚濃度增高，應(yīng)繼續(xù)加大濾罐方面的改進(jìn)力度，完善過濾系統(tǒng)配套工藝，同時(shí)對(duì)濾罐的反沖洗參數(shù)(壓力、流量、強(qiáng)度、周期)進(jìn)行合理優(yōu)化，并制定出一套適應(yīng)高含聚污水處理的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。

三是研究新型配套工藝，提高處理能力。由于聚合物溶液具有很高的粘彈性，而粘度是致使污水不達(dá)標(biāo)的主要原因。現(xiàn)有污水處理工藝可能表現(xiàn)出不能有效降低高含聚濃度污水的粘度的問題，因此研究出一套降低含聚采出液粘度的新方法及配套工藝是處理高含聚污水的關(guān)鍵。降低聚合物粘度的方法有很多如物理法、化學(xué)法及微生物等方法，而今微生物復(fù)合菌種處理技術(shù)已初顯效果，其原理為以微生物的競(jìng)爭(zhēng)能力將污水中聚合物粘度降低，在原有沉降工藝和過濾工藝基礎(chǔ)上增加微生物反應(yīng)工藝，并利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)液開展微生物優(yōu)選、配伍，最終優(yōu)選出適合高濃度聚驅(qū)處理的微生物菌種。

四是優(yōu)選污水處理藥劑，提高藥劑質(zhì)量。針對(duì)現(xiàn)有藥劑可能表現(xiàn)出對(duì)高含聚污水的不適應(yīng)性及采出液乳化嚴(yán)重的問題，研究適用于高濃度驅(qū)的高效新型藥劑并確定合理投加量，從而減輕污水處理站各系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，保障整個(gè)系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。我廠于2007年開展微絮凝加藥試驗(yàn)，并取得了一定試驗(yàn)成果，該加藥過濾技術(shù)是在過濾器的濾前管道上投加很少量的絮凝劑，使懸浮于污水中粒徑較小的懸浮物形成微絮體，在碰到濾料時(shí)，被截留在濾層中，在濾料的上部形成了一網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，有利于后續(xù)過濾效果，最終達(dá)到出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的目的，預(yù)計(jì)此種加藥技術(shù)在高含聚污水的處理中，可有效阻止濾料表面形成板結(jié)，起到截流納污的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，通過預(yù)測(cè)高濃度聚合物驅(qū)對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響，我們得出所采用的污水處理工藝針對(duì)高含聚污水的處理可能會(huì)略顯不足，因此盡快探索出一條適應(yīng)高濃度聚合物驅(qū)的污水處理的新方法、新技術(shù)對(duì)于污水處理站，乃至油田都至關(guān)重要，通過這次研究取得如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

①高濃度聚合物驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理是通過增加聚合物濃度及粘度以提高采收率，采出液中含聚濃度和粘度均處在一個(gè)較高的水平，因此處理高濃度聚合物污水的根本方法是降粘。

②建立有效機(jī)制，確定合理運(yùn)行參數(shù)。由于高濃度聚合物的介入，原有污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)已不適應(yīng)現(xiàn)有開發(fā)方式，所以優(yōu)選合理的運(yùn)行參數(shù)、制定合理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)將是確保生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行的重要因素。

③嚴(yán)格控制聯(lián)合站放水指標(biāo)。認(rèn)真查找放水超標(biāo)的問題，在各聯(lián)合站分別開展藥劑配伍性試驗(yàn)，選擇優(yōu)質(zhì)破乳劑用于生產(chǎn)，并嚴(yán)格監(jiān)督藥劑質(zhì)量。完善地面各個(gè)系統(tǒng)針對(duì)高濃度聚合驅(qū)的處理工藝，在技術(shù)上保證污水站水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

[1]吳永彬，王梓棟.聚合物配注與采出液處理技術(shù)新進(jìn)展.石油礦產(chǎn)機(jī)械，2007,8(8).

[2]蘇延昌，劉德寬.喇嘛甸油田污水配制高分子高濃度聚合物驅(qū)油試驗(yàn)研究.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006,6(3).

[3]閆云貴，刑立國.聚合物污水處理技術(shù).油氣田地面工程，2006,10(10).