陜北某污水處理站水質穩定措施研究*

田 敬 張書勤 屈撐囤 蘇宏光 楊 雪 王 鑫

1.西安石油大學 陜西省環境污染與控制技術與儲層保護重點實驗室 （陜西 西安 710065）

2.陜西延長石油集團研究院 （陜西 西安 710065)

當前，我國大部分油田已經進入了開采的中后期，采出液的含水率高達90%以上。處理后采油污水用做注入水已經成為油田采油污水的主要出路，處理后水質的穩定性是制約污水回注率的重要因素。因此，污水處理站出水穩定性的研究對于油田的高效開發具有非常重要的意義[1]。處理后水質的穩定性指污水處理站出水、注水泵進口、注水井井口的水質指標基本保持一致，水質穩定性一般與各處理裝置的運行穩定性、處理藥劑的應用狀況、水質水量的變化等密切相關。通過評價各構筑物進出水水質，可判斷處理裝置運行的穩定性，并評價出污水處理工藝運行的穩定性。通過對陜北某油田污水處理站各構筑物出水水質的分析，評價了工藝運行狀況，指出了處理工藝上所存在的問題，提出了相應的改進措施。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

Unic2100型分光光度計、分析天平、恒溫箱、微孔薄膜過濾器。

1.2 主要試劑

石油醚、 丙酮、AgNO3、BaCl2、H2SO4、NaOH、KCl及HCl均為分析純試劑。

1.3 實驗方法

（1）污水中懸浮物含量、含油量、細菌含量和pH測定依據 《碎屑巖油藏注水水質推薦指標》（SY/T 5329-1994）進行。

（2）污水中離子含量測定依據《油氣田水質分析方法》（SY/T 5523-2000）進行。

2 結果與討論

2.1 污水處理流程簡介

污水處理站所采用的處理方法以物理法、物化法為主，主要有自然除油、聚結除油、混凝沉降、過濾等。相應的配套設備有：緩沖罐、反沖水回收罐、濾后水罐、污泥干化池,處理工藝與國內其他油田略同[2]。具體工藝流程見圖1。

2.2 污水性質測定

2.2.1 采出水處理前主要指標測定

用1.3中的實驗方法 （1）對污水處理前的pH值、含油量、懸浮物含量、總鐵及硫化物含量、腐生菌(TGB)以及硫酸鹽還原菌（SRB）含量進行分析(表1)。

圖1 污水處理工藝流程圖

表1 污水處理前水質主要指標分析結果

由表1可看出采出污水具有以下特點：水中含油量為 165～185mg/L，懸浮物含量為 40～60mg/L；總鐵含量為15.56～17.44mg/L；硫化物未檢出；細菌含量為 104個/mL，腐蝕速率為 0.092～0.101mm/a。

2.2.2 采出水處理前主要離子含量測定

采用 1.3 中的實驗方法（2）對如 Ca2+、Mg2+、Cl-、Na++K+和總礦化度以及水型進行測定和計算（表2）。

由表2可得，采出水中Cl-含量平均為23 208 mg/L，Ca2+、Mg2+含量平均值分別為7 756.9mg/L 和651.3mg/L，HCO3-含量為230.8mg/L，SO42-含 量為42.7mg/L，屬于氯化鈣(CaCl2)型高礦化度采油污水，其中溶解氧含量超過了0.15mg/L。

2.3 水處理系統沿程水質狀況及穩定性評價

2.3.1 懸浮物含量

采用1.3中的實驗方法（1）對處理系統中沿程各個點（包括來水、除油罐出水、沉降罐出水、過濾器出水、注水站進水、井口等）的懸浮物含量進行測定（表 3）。

表2 處理前水質分析結果

由表3知，來水的懸浮物含量為45～79mg/L，經過沉降后降低到3～15mg/L，過濾器出水低于10mg/L，井口則達到20mg/L以上。從分析數據可知，儲油罐、沉降罐運行良好，出水水質可控制在80.0mg/L、20.0mg/L以下。過濾罐運行狀況較差，出水中懸浮物含量高于5.0mg/L，主要原因可能是濾料長時間未清洗造成了2次污染[4]。從出站水到井口懸浮物含量增加幅度較大，說明水質穩定性較差[3，4]。

2.3.2 含油量

采用1.3中的實驗方法（1）對處理系統中沿程各個點（包括來水，除油罐出水，沉降罐出水，過濾器出水，注水站進水，井口）的含油量進行測定（表4）。

由表4知，來水含油量一般在150～200mg/L之間。經除油罐、沉降罐后降低到25～50mg/L，經過濾器后含油量進一步降低到5～10mg/L，但污水出站到井口，含油量有上升趨勢，最高可達60mg/L以上，這可能是因水質含油量超標在管線中殘留，造成了對注水管線的污染[5]。

表3 污水處理及注水系統沿程懸浮物含量變化結果

2.3.3 細菌含量

采用1.3中的實驗方法（1）對處理系統中沿程各個點（包括來水，除油罐出水，沉降罐出水，過濾器出水，注水站進水，井口）的SRB及TGB含量進行測定。實驗結果見表5、表6。

由表5和表6知，來水中TGB及SRB含量多為104個/mL。經過處理后TGB及SRB降低到10～100個/mL甚至1～10個/mL之間。但污水出站后到井口，細菌含量進一步增加，到井口一般會大于102個/mL甚至103個/mL。細菌含量增加原因可能是沿途管線污染、細菌與管線垢狀物共存造成的[6，7]。

2.3.4 腐蝕速率

采用1.3中的方法（1）對處理系統中沿程各個點（包括來水，除油罐出水，沉降罐出水，過濾器出水，注水站進水，井口）的腐蝕速率進行測定（表 7）。

由表7可知，來水腐蝕速率在0.08mm/a～0.1 mm/a之間，經過除油罐和沉降罐之后腐蝕速率達到0.1mm/a以上，進入注水站以及井口的過程中腐蝕速率增加為0.12mm/a以上。這主要是反應罐未敞開罐，溶解氧濃度增加增大了腐蝕速率。

3 存在問題的解決措施

通過實驗數據分析，對存在的問題解決措施主要有：

（1）過濾器出水懸浮物含量的不穩定性與過濾器運行狀況不佳有關，可減小過濾器濾料的顆粒粒徑，由已有的0.5mm以上降低到0.3～0.5mm。

（2）通過藥劑體系的優化，提高懸浮物、油的去除率；利用氧化藥劑控制鐵離子及細菌含量；適當提高pH值至7.0～7.3，可降低溶解氧、低pH對污水的腐蝕性。

（3）加強處理系統的管理，確保儲油罐及沉降罐系統排泥、過濾器反洗、加藥系統正常運行[8～11]。

在分析工作的基礎上，優化的藥劑體系為：①絮凝劑：選用聚三氯化鋁（PAC）為無機絮凝劑，其用量為80mg/L；助凝劑：選用陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）為有機絮凝劑，其用量為2.5mg/L；②氧化除鐵劑：選用氧化型藥劑為除鐵劑，其用量為20mg/L；③pH調節劑：采用4%NaOH調節采出水的pH值為7.5。

表4 污水處理及注水系統沿程含油量變化結果

表5 污水處理及注水系統沿程SRB變化結果

表6 污水處理及注水系統沿程TGB變化結果

表7 污水處理及注水系統沿程腐蝕速率變化結果

通過上述改進措施，在處理系統沿程選取除油罐出水點和井口點，采用1.3中的方法（1）和方法（2）對其水質進行連續3d的分析。改進措施實施前后水質分析平均結果見表8。

由表8中數據可知，通過上述改進措施的實施，改進后出水水質較改進前有了大幅度提升。

表8 污水處理后水質主要指標檢測結果

4 結 論

（1）通過減小過濾器濾料的顆粒粒徑、藥劑體系的優化以及加強處理系統的管理等措施，基本上解決了處理工藝中水質不穩定的問題。

（2）此污水處理站污水中懸浮物含量、含油量、總鐵含量、細菌含量、腐蝕速率經過改進后由原來40～60mg/L、 165～185mg/L、 15.56～17.44mg/L、 104個/mL、0.08～0.13mm/a 降低到了 0.7～0.9mg/L、2.0～4.3mg/L、0.09～0.32mg/L、102個/mL、低于 0.076mm/a，達到了油田注入水水質指標。

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