油田生化污泥減量探討

朱健健　（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

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油田生化污泥減量探討

朱健健（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

生化污泥及時處理是生化污水處理系統平穩高效運行的保證，隨著生化污水處理工藝在油田采出液處理中應用及推廣，污泥減量處理技術作為生化處理工藝的重要環節，逐漸得到重視。由于生化污泥產生量影響因素多、產生量大，且含有大量菌膠團，影響絮凝劑效果，因此有必要對產生污泥的主要因素進行分析。通過開展生化污泥減量現場試驗，初步認為機械方式對生化污泥減量也能具有較好效果，但受藥劑效果影響，處理效率還需進一步提高。

生化污泥；減量化；疊螺機

1　生化污泥來源及成分

1.1生化處理工藝

2008年新建杏十三-1含聚污水站，處理能力1.5×104m3/d，為油田首次采用生化處理工藝處理采出液，2013年主工藝將沉淀池改造為固液分離，目前主要工藝為“緩沖沉降罐+氣浮+微生物+固液分離+一級過濾”。工藝流程見圖1。

圖1　杏十三-1含聚污水處理站工藝流程

工藝流程：聚驅一段放水進入緩沖沉降罐，提升至氣浮，對大部分原油及雜質進行回收，再自流進入微生物反應池。在微生物池內停留8 h，由池底曝氣盤為微生物供氧。經微生物處理后的污水自流至固液分離裝置。固液分離裝置上清液自流至集水池，由升壓泵升壓后再經石英砂過濾，最后殺菌流入注水站回注。

1.2生化污泥來源及成分

固液分離裝置連續對上浮污泥進行回收，通過污泥輸送泵輸至污泥濃縮罐，罐底部污泥排至污泥干化池，定期清淤。生化處理站產生的污泥為含水量在75%～99%的固體或流體狀物質。其中固體成分主要由脫落掛件、細菌菌體、無機顆粒、膠體及投加藥劑等組成，是一種以有機成分為主，組分復雜的混合物，包含有機質、氮、磷、鉀和各類微量元素。

2　生化污泥產生量影響因素

生化污泥產生量主要受處理量、來液含油量、溶氧量、環境溫度等因素影響，正常情況該站污泥產生量為20～50 m3/d，平均含水95.6%。主要為剩余生物污泥，如活性污泥和生物膜等，此外還有污水固相有機污染物沉淀后形成的污泥。

部分有機物質（BOD）在微生物的新陳代謝過程中，被利用合成了新細胞質以替代死亡的微生物。因此，污泥的產生量與被分解了的BOD數量（含油量）有關。設計階段考慮每處理1 kg BOD產生0.6～0.8 kg的污泥（含水100%），折算成含水率為80%的干污泥，則為3～4 kg。由于出水含油值相對來說含油值較小，污泥產生量主要受處理量及來水含油量的影響［1］。

2011年9月由于上游生產運行不平穩，來液含油超標（大于或等于300 mg/L）及局部曝氣元件損壞，微生物池出水端DO值不足1 mg/L，沉淀池內污泥缺氧而發生反硝化甚至厭氧，大量污泥上浮（圖2）。

圖2　生化污泥產生量

3　生化污泥減量試驗

3.1生化污泥來源及處理工藝

由于干化池污泥每年需清理2～3次，且人工清淤工作量大，一般采用稀釋后泵抽的方式開展清淤，導致每次清淤量近2000 m3，為減少產生含油污泥總量，2014年新建30 m3/h疊螺機裝置1套，用于處理污泥濃縮罐內污泥。疊螺式壓濾機采用的是薄層脫水原理，每次的機械力只施加在一層薄泥餅上，使污泥中的自由態水以最短的距離、最快的速度從泥中分離（圖3）。處理后干化污泥直接外運，產生污水回收至緩沖沉降罐［2-4］。

圖3　杏十三-1含聚污水處理站生化污泥處理流程

3.2化學藥劑優選

調試階段通過檢查來液性質，確認使用高分子陽離子型絮凝劑，并對符合條件的4種絮凝劑進行優選試驗，目前使用的絮凝劑D與其他3種相比，絮團形成時間快、絮團大、出泥含水低，最終確定為添加藥劑。

3.3絮凝劑投加量優化

調試階段加藥濃度一度設定為2000×10-6，為降低成本、減少配藥頻次，進行了加藥濃度試驗，在處理量為2 m3/h時，對加藥濃度進行了調試（表1）。

表1　不同加藥濃度出泥指標

由于加藥濃度低于300×10-6時出泥含水未能達到80%，而加藥濃度大于300×10-6時，隨著加藥濃度增加，出泥含水變化不大，所以將加藥濃度確定為300×10-6。

3.4處理能力

由于裝置的設計處理能力為30 m3/h，在調試階段進行了裝置實際處理能力摸索試驗（表2）。

表2　不同處理量出泥效果

試驗過程中，當處理量提高后，疊螺機出水水質急劇變差，出泥含水也上升，不能達到低于80%的目標值，所以處理能力暫時確定為2 m3/h。2015 年5-10月每日運行4～8 h，累計處理高含水污泥2230 m3，外運干化污泥245 m3，出泥含水平均77.8%，減量1985 m3。

3.5攪拌強度和絮凝劑反應時間

根據調研，采油七廠、采油八廠污水站和采油五廠杏十三-1含聚污水站疊螺機設計能力均為20 m3/h，設備原理及供貨廠家均相同，但實際處理能力均遠大于杏十三-1含聚污水站處理能力，其原因為該站處理對象主要為有機生化污泥，顆粒細小，藥劑需要更長的反應時間，處理能力下降主要受緩沖段容積限制，導致藥劑沒有完全發揮效果。攪拌強度和絮凝劑反應時間試驗見表3。

表3　攪拌時間對絮凝效果的影響

取4份200 mL的來液樣品于燒杯中，再加入0.15 g/200 mL聚丙烯酰胺絮凝劑，用加熱攪拌器攪拌。設定攪拌時間為9 min，轉速分別設定為50、100、150、200 r/min，均靜置沉降20 min后取其上清液，測其固體懸浮物、含油值。結果見表4。

表4　攪拌時間為9 min時相應的指標值

試驗結果表明最佳攪拌時間和最佳攪拌強度分別為9 min，轉速為150 r/min，此時懸浮物去除率達95.10%，含油去除率達64.42%。如果攪拌時間過長，攪拌速度過快，則會將能夠沉降顆粒被打碎后不沉降，降低絮凝效果；如果時間不足，速度太慢，則絮凝劑與固體顆粒接觸不充分，不利于絮凝劑捕集膠體顆粒形成大絮團，同時絮凝劑濃度分布不均勻，也不利于絮凝作用的發揮。

試驗說明目前所使用藥劑通過攪拌與該站污泥有效反應時間至少為9 min。目前，減量化裝置緩沖段有效容積0.3 m3，絮凝劑最高效反應時間對應處理量為2 m3/h，下一步可將緩沖端容積加大或調整藥劑，以達到增加處理能力目標。

4　效益分析

將杏十三-1含聚污水站減量1985 m3含油污泥消耗成本與將這部分含油污泥直接通過杏V-2含油污泥處理站達標處理成本進行對比（表5）。

從表5可以看出，除絮凝劑消耗量在減量處理中略多外，其余消耗均少于直接達標處理，節能降耗效果顯著。

表5　含油污泥減量處理與直接達標處理成本消耗對比

5　幾點認識

1）減少來水含油量可有效減少生化污泥的產生。

2）保證溶氧量可避免好氧菌因缺氧而大量死亡，從而導致產生生化污泥增加，微生物池出水端溶氧量DO應大于3 mg/L。

3）生化污泥由于含有大量菌膠團，影響絮凝劑吸附架橋作用，通過常規機械減量處理前，需優選藥劑提高處理效率。同時，由于生化污泥絮凝劑反應時間遠大于物化污泥，減量化裝置要考慮設備能否滿足藥劑反應時間要求。

4）對含水較高的含油污泥進行減量化處理，既能降低需達標處理含油污泥的總量，也能大幅降低處理費用。

［1］李立欣，趙乾身，馬放，等.廢水處理中污泥減量技術及發展趨勢［J］.水處理技術，2015（1）：1-4.

［2］陳忠喜，魏利.油田含油污泥處理技術及工藝應用研究［M］.北京：科學出版社，2012：80-81.

［3］戴達山，劉義剛，劉宏現，等.耐溫耐鹽含油污泥調剖體系［J］.油氣田地面工程，2010（8）：13-15.

［4］夏福軍，隋向楠，馬漢.含油污泥減量化處理技術探討［J］.油氣田環境保護，2013（3）：8-12.

（編輯莊景春）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.004

朱健健，工程師，2004年畢業于中國地質大學（武漢）（安全工程專業），從事三采集輸規劃工作，E-mail：zhujjian@petrochina.com. cn，地址：大慶市第五采油廠規劃設計研究所，163513。

2016-03-05