提高含油污水濾后水質(zhì)與合理加藥

程延慶 魏振偉 楊永純（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

隨著油田開發(fā)延續(xù)及多種驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用推廣，采出液中聚合物、硫化物、表面活性劑等含量逐年增多，使采出水成為一種復(fù)雜的含油污水體系。對含油污水進行處理再利用，是油田清潔生產(chǎn)中節(jié)能減排環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容，濾后水中如果含油量和懸浮物過高，不僅影響系統(tǒng)的正常運行，而且回注地下后會堵塞地層，嚴(yán)重影響后續(xù)原油開采。此外，隨著油田開發(fā)時間延長，原油含水逐漸上升，采出水量越來越大，由于存在注采不平衡、技術(shù)處理局限等因素，部分水量必然要排放到環(huán)境中去，因此必須考慮污水的達(dá)標(biāo)排放問題。如果這部分污水處理不達(dá)標(biāo)，將會污染土壤和水體，影響生態(tài)平衡，造成重大的經(jīng)濟損失。

1 水質(zhì)超標(biāo)的原因分析

含油污水處理系統(tǒng)一般由沉降、緩沖、過濾、加藥、收油、排泥等工藝環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)特點是設(shè)備多、環(huán)節(jié)多，每個設(shè)備環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致水質(zhì)不合格。我們在某油田含油污水處理站對污水沉降、加藥、緩沖、過濾四個環(huán)節(jié)進行了水質(zhì)取樣，污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對比見表1。

表1 污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對比

根據(jù)污水處理的四個主要環(huán)節(jié)分別測出的含油及懸浮物下降幅度，通過餅狀圖可以看出過濾和加藥這兩個環(huán)節(jié)是決定含油污水水質(zhì)處理的關(guān)鍵，其反映在過濾罐的運行狀態(tài)和加藥比的合理確定上，含油降低幅度對比見圖1、懸浮物降低幅度對比見圖2。

圖1 含油降低幅度對比

圖2 懸浮物降低幅度對比

2 應(yīng)對措施

2.1 合理確定過濾罐反沖洗的運行參數(shù)

目前多數(shù)油田過濾含油污水是利用多孔介質(zhì)從水中分離不溶解固體的技術(shù)，通常用硬度高、耐磨損、抗壓性好的核桃殼為濾料，其化學(xué)性能穩(wěn)定，不易在酸堿中溶解、吸附截污能力強，吸附率為27%～50%，具有親水性好，抗油浸等優(yōu)點[1]。含油污水進入過濾罐時，通過潤濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)及核桃殼濾層的過濾作用，可濾除污水中的油和懸浮物，但隨著時間延長沉積的油泥雜質(zhì)必然會堵塞濾料層，故必須對濾料層進行反沖洗，反沖洗效果的好壞直接決定了濾后水質(zhì)的優(yōu)劣，解決反沖洗達(dá)不到預(yù)期效果的問題要通過優(yōu)化反沖洗參數(shù)解決，主要體現(xiàn)在根據(jù)水質(zhì)特性合理確定反沖洗強度。

在該污水站例行檢修開罐檢查中發(fā)現(xiàn)，濾罐內(nèi)濾料與填裝時的高度對比有不同程度的流失，現(xiàn)有濾料有輕微板結(jié)現(xiàn)象，這些都是反沖洗強度過高造成部分濾料跑料或強度過低濾料清洗不徹底。

2.1.1 反沖洗強度的確定

為確定合理的反沖洗強度進行了實測試驗：依據(jù)日常反沖洗強度一般為14 L/s·m2，確定4個試驗數(shù)據(jù)點：13 L/s·m2、14 L/s·m2、15 L/s·m2和16 L/s·m2，每個試驗數(shù)據(jù)點要求連續(xù)反沖洗7天，并且在每個數(shù)據(jù)試驗點反沖洗前和反沖洗后8 h進行取樣，分析在不同反沖洗強度下的濾后水含油及懸浮物的對比狀況，污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對比見表2。

表2 污水處理各環(huán)節(jié)含油及懸浮物含量前后對比

從試驗結(jié)果中可以看出，在反沖洗強度為15 L/s·m2時，濾后水的含油和懸浮物下降幅度最大，當(dāng)繼續(xù)加大反沖洗強度到16 L/s·m2時，其濾后水中含油和懸浮物的下降幅度并未明顯增加，開罐檢查其濾料已開始出現(xiàn)流失跡象。故該站將反沖洗強度訂在15 L/s·m2。

根據(jù)計算公式：

式中：Q為濾罐反沖洗所需流量，m3/h；S為濾罐過濾面積，m2；q為單位時間、單位面積反沖洗所需水量，L/m2·s。

由以上計算公式得出Q為434.3 m3/h，反沖洗水泵出水流量應(yīng)控制在434～435 m3/h。在具體操作時，先用小強度進水濾料濾層膨脹，這樣既不會造成污染物堵塞出口造成憋壓，也不會使濾料流化嚴(yán)重造成攪拌效果不好。在小流量沖洗狀態(tài)一段時間后，使濾層上的污染物充分脫落后再進行大強度沖洗，使污染物更好地去除[2]。優(yōu)化反沖洗強度后，過濾罐出水含油、懸浮物降低了，達(dá)到了預(yù)期效果。

2.1.2 反沖洗時間的確定

該污水站通過現(xiàn)場試驗確定反沖洗周期為8～24 h，正常生產(chǎn)運行情況下，單臺濾罐每天反沖洗1次，如果來水水質(zhì)變差或其它非正常生產(chǎn)運行情況下，根據(jù)生產(chǎn)狀況，增加反沖洗1～2次；每次單臺濾罐反沖洗時間為15 min，其中保證攪拌器攪拌10 min。

2.2 合理確定最佳投藥比

為了加速濾前含油污水中懸浮物的凝結(jié)，含油污水處理站普遍投加絮凝劑對污水進行預(yù)處理，使污水中的懸浮物形成絮凝物聚結(jié)下沉，該過程不僅可以除去污水中的懸浮物和膠體粒子，降低COD值，而且還可以除去細(xì)菌等[3]。目前薩北油田廣泛使用的絮凝劑是聚炳烯酰胺，它用量少，產(chǎn)生的絮體大、沉降速度快、受共存鹽、pH值和溫度的影響小，效果明顯，但藥劑較貴。根據(jù)日常生產(chǎn)經(jīng)驗，藥劑投加過多對出水水質(zhì)提高的作用并不大，卻造成大量藥劑浪費，但投加過少又造成過濾罐出水水質(zhì)不合格。為節(jié)約藥劑成本同時又保證濾后污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需要進行絮凝劑最佳投藥比實驗[4]。

2.2.1 實驗準(zhǔn)備

為確保實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性，要準(zhǔn)備同一廠家、同一型號的藥劑進行實驗，員工熟練掌握加藥泵調(diào)節(jié)排量的操作方法，化驗員進行污水含油及懸浮物含量測定時需達(dá)到取樣手法統(tǒng)一、操作步驟統(tǒng)一，嚴(yán)格按照每5天更換一次加藥濃度進行取樣化驗。為確保在反沖洗正常進行的情況下進行實驗，連續(xù)反沖洗全部過濾罐，排除了在實驗過程中出現(xiàn)的外界影響因素，從而保證了實驗數(shù)據(jù)的有效性[5-6]。

2.2.2 實驗結(jié)果

嚴(yán)格按照計劃進行取樣化驗，不同加藥比下含油、懸浮物數(shù)據(jù)見表3。

通過實驗數(shù)據(jù)繪制不同加藥比及含油、懸浮物變化曲線，見圖3。

表3 不同加藥比下含油、懸浮物數(shù)據(jù)

圖3 不同加藥比及含油、懸浮物變化曲線

通過實驗數(shù)據(jù)可以看出加藥比在16 mg/L以下時，濾后水含油、懸浮物含量略有上升；加藥比在18～22 mg/L時，濾后水含油、懸浮物含量變化不太穩(wěn)定；當(dāng)加藥比在16 mg/L時，濾后水含油、懸浮物含量趨于穩(wěn)定并略有下降，達(dá)到加藥預(yù)期效果[7-8]。綜合以上分析，在保證濾后水水質(zhì)的前提下，為節(jié)約藥劑降低生產(chǎn)成本，該站最終確定投藥比為16 mg/L[9-10]。

3 結(jié)論

1）含油污水處理過程中要對過濾罐進行反沖洗強度等參數(shù)進行合理確定，合理的參數(shù)對提高濾后水質(zhì)、避免濾料流失具有重要的意義。

2）針對不同的含油污水水質(zhì)，應(yīng)合理選擇與之相適應(yīng)的絮凝劑。針對不同廠家不同批次的藥劑要進行摸索最佳投藥比試驗，找到水質(zhì)與藥劑成本的最佳結(jié)合點，確定最為合理的加藥量。

3）建立過濾罐檔案跟蹤記錄，密切監(jiān)測各罐運行情況，加強前段工序的處理，嚴(yán)格控制來水水質(zhì)、把好藥劑投加關(guān)，定期開罐檢查。