油田低污泥低成本污水處理技術(shù)

　　中原油田自1979年投入開發(fā)以來，污水處理先后經(jīng)歷了“四防藥劑”投加階段、水質(zhì)改性技術(shù)階段和“預(yù)氧化”技術(shù)階段。隨著技術(shù)工藝不斷進步和完善，高效污水藥劑投入使用，藥劑成本逐步降低，目前約為0.46元/m2。

　　1、“四防藥劑”處理技術(shù)

　　1996年以前為“四防藥劑”處理階段，應(yīng)用的兩種工藝流程為80年代中期的開式重力流程和90年代初期的密閉重力流程，污水處理主要投加絮凝劑、殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑，其作用是除懸浮物、殺菌、防腐、防垢。該技術(shù)的特點是“密閉、殺菌、防腐、阻垢、控制Fe3+而不除Fe2+”，沒有系統(tǒng)考慮來水的成份，更多關(guān)注的是污水本身所表現(xiàn)出來的特性，通過“四防藥劑”來防腐、阻垢、殺菌，治標不治本，注水沿程水質(zhì)惡化，腐蝕和結(jié)垢問題突出，藥劑費用約為1.7元/m3。

　　2、水質(zhì)改性處理技術(shù)

　　1996～2001年探索應(yīng)用了水質(zhì)改性處理技術(shù)。該技術(shù)工藝流程是在重力(浮選)處理工藝流程上的進一步改進，主要增加了收油管罐、混合器。應(yīng)用的藥劑主要是PH調(diào)整劑、絮凝劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑。PH調(diào)整劑作用是使水體由酸性變?yōu)閴A性，在高pH值下與Fe3+反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀，并形成不利于SRB生長的穩(wěn)定水體。絮凝劑起加速凈化作用，水質(zhì)穩(wěn)定劑起殺菌、阻垢和穩(wěn)定注入水水質(zhì)作用。到1998年底，全局12座污水站出站水質(zhì)明顯提高。處理后水質(zhì)達到A3級，井口水質(zhì)達標率逐步提高到75%，但是存在污泥產(chǎn)出量大、細菌產(chǎn)生抗藥性和污水藥劑成本較高等問題。

　　3、預(yù)氧化處理技術(shù)

　　3.1 技術(shù)原理

　　2000年以后，為解決污泥殘渣量大問題，開發(fā)應(yīng)用了“先氧化、后沉降，先殺菌、后控制”降低污泥的水處理技術(shù)，即預(yù)氧化處理技術(shù)。通過化學或電化學方法對來水進行預(yù)氧化處理，在殺滅細菌的同時，將污水中的Fe2+氧化成Fe3+、S2-氧化成單質(zhì)硫，使其具有凝聚作用，在適宜的PH值條件下，打破污水中存在的CO2-HCO3--CO32-緩沖體系和固有的膠體平衡，使水中的微小雜質(zhì)顆粒聚集成體積大、密度高、沉降快的絮體，從水體中沉降、分離出來，實現(xiàn)水質(zhì)達標。

　　3.2 工藝流程

　　預(yù)氧化技術(shù)的處理過程如下：產(chǎn)出水經(jīng)過除油罐和一次緩沖罐除油，進入混合器加藥混凝，再進入斜板沉降罐進行污泥沉降，沉降罐上層清水進入二次緩沖罐后進行過濾，下層污泥排入污泥池。其流程如圖1所示。

　　3.3 藥劑體系

　　預(yù)氧化水處理技術(shù)應(yīng)用的藥劑是氧化劑、PH調(diào)整劑、絮凝劑和助凝劑。其中氧化劑起氧化除鐵和殺菌作用，可將水中的Fe2+氧化成Fe3+，在pH值大于7.1時，F(xiàn)e3+以Fe(OH)3沉淀除去，同時利用藥劑強氧化性殺滅和控制細菌生長；復(fù)合堿調(diào)整污水PH值;絮凝劑和助凝劑強化凈水效果。

　　3.4 配套工藝

　　3.4.1 預(yù)除油工藝

　　該工藝在罐內(nèi)設(shè)置了布水系統(tǒng)、集水系統(tǒng)、收油系統(tǒng)、排污系統(tǒng)，除油效率可達95%以上，除懸浮物效率可達60%以上。

　　3.4.2 高效加藥混凝技術(shù)

　　高效混凝旋流反應(yīng)器通過控制反應(yīng)器進口流速及噴嘴尺寸，在凝聚過程中利用旋流反應(yīng)器形成的旋流對藥劑進行充分混合，便于混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩(wěn)。

　　3.4.3 逆向流沉降分離技術(shù)

　　該技術(shù)改變水與懸浮物相對流向，由沉降罐下部進水，上部出水，使懸浮物在下部已預(yù)沉50-60%，水流經(jīng)過斜板時，細粒徑懸浮物在斜板上沉降下來。該工藝懸浮物去除率提高30%左右，出水懸浮物含量可控制在30mg/L以內(nèi)，有效降低過濾負荷。

　　3.4.4 自動化控制技術(shù)

　　自動化技術(shù)是實現(xiàn)凈化水質(zhì)全天候平穩(wěn)運行和達標的重要保證，也是減輕工人勞動強度、提高藥劑性能的重要保障。中原油田污水處理實現(xiàn)了加藥、排污、反沖洗自動化控制技術(shù)。

　　3.4.5 多層濾料過濾技術(shù)

　　多層濾料上層為小密度無煙煤，中層為中密度石英砂，下層為大密度磁鐵礦。同時改進過器罐集、配水系統(tǒng)。過濾器頂部配水系統(tǒng)采用多孔喇叭頭蓮噴配水方式，底部集水系統(tǒng)采用不銹鋼穿孔管，該結(jié)構(gòu)改善了集配水均勻性，同時杜絕了濾料流失。多層濾料過濾技術(shù)懸浮物去除率達到90%以上。

　　3.5 污泥產(chǎn)出量減少原因分析

　　Fe2+對污水處理及水質(zhì)穩(wěn)定影響很大，“四防藥劑”技術(shù)因為采取不除Fe2+工藝，造成水質(zhì)波動較大。水質(zhì)改性技術(shù)的核心是將產(chǎn)出水的PH值提高到8.5以上，同時去除污水中的鐵離子(Fe3+、Fe2+)，因此需要加入大量的石灰乳，造成污泥殘渣量大。預(yù)氧化技術(shù)先將Fe2+氧化Fe3+，讓Fe3+在PH值7.1開始以Fe(OH)3的形式沉淀出來，可以減少石灰乳投加量和污泥產(chǎn)出量。同時氧化產(chǎn)生的Fe3+在較低PH值下，自身有凝聚能力而祈禱加速助凝作用，提高了凈化效果。

　　優(yōu)選了PH調(diào)整劑和水體PH值。根據(jù)對PH值調(diào)整劑在水中反應(yīng)速度和利用率、殘渣量產(chǎn)生的來源分析，以及對中原油田污水腐蝕因素、結(jié)垢趨勢和地層水配伍性分析結(jié)果，優(yōu)選出了復(fù)合堿PH調(diào)整劑，并確定出一個合理的PH值水體控制范圍(6.5-7.3)，起到大幅度減少殘渣量目的。

　　預(yù)氧化技術(shù)產(chǎn)生的污泥經(jīng)過改性回用，部分取代絮凝劑的作用，降低了污泥量。由于產(chǎn)出水采用氧化技術(shù)進行處理后，產(chǎn)出的污泥成為了疏水性極佳和吸附性(氫氧化鐵膠體)的活性礦物質(zhì)，進行改性后重復(fù)利用，可以部分取代絮凝劑，減少污泥殘渣量。

　　3.6 三種水處理特點對比

　　將三種水處理技術(shù)的主要特點對比如下：

　　4、微生物處理技術(shù)

　　在水質(zhì)全面達標的基礎(chǔ)上，為了進一步減少污泥殘渣量，中原油田于2013年7月在橋口污水站探索應(yīng)用了微生物復(fù)合水處理技術(shù)。目前污水處理平穩(wěn)運行，水質(zhì)達到了設(shè)計要求。與預(yù)氧化技術(shù)相比，該技術(shù)污泥量從為1.4t/萬方水，減少了1/3，藥劑為0.69元，減少了5%。

　　4.1 工藝流程

　　收油罐來水首先進入預(yù)氧化池，在曝氣作用下，將部分Fe2+氧化成Fe3+，出水泵入一體化除鐵裝置，通過加藥混合進一步去除污水中的鐵離子。除鐵裝置出水進入微生物處理系統(tǒng)，充分降解污水中的有機物。微生物反應(yīng)區(qū)出水進入固液分離區(qū)去除懸浮顆粒物，出水進入原有流程進一步處理。工藝流程圖如圖2所示。

　　一體化除鐵裝置的工作過程如下：來水在管道混合器中加入雙氧水，充分混合后進入反應(yīng)沉降區(qū)，進一步把Fe2+氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+形成絮體，部分上浮到水面由刮渣機刮入污泥池，部分沉入污泥斗，排入污泥池;反應(yīng)沉降區(qū)出水進入溶氣釋放反應(yīng)區(qū)，在污水中的細小懸浮顆粒與釋放的微小氣泡充分混合形成氣浮體而上浮至水面，由刮渣機刮入污泥池，較大的顆粒將下沉至污泥斗，通過排污將其排出。氣浮池出水進入清水區(qū)，其出水進入微生物反應(yīng)池進行處理。其工藝圖如圖3所示。

　　4.2 水質(zhì)情況

　　目前橋口污水站污水處理平穩(wěn)運行，除粒徑中值外，其余指標達到A2級，具體見下表：

　　5、結(jié)束語

　　經(jīng)過多年探索和應(yīng)用，中原油田走出了一條適合自身的水處理路子，形成了完整的物理化學相結(jié)合的理論體系。微生物水處理技術(shù)的首次應(yīng)用，把污泥產(chǎn)出量降到一個非常低的水平，同時該技術(shù)對操作工的崗位技能提出了新的要求。(來源：中原油田石油工程技術(shù)研究院西南工程服務(wù)項目部)