大港羊三木油田外排水處理技術升級應用

王云鵬 王 端 王建偉 鄒曉燕 張津華

(1.中國石油大港油田公司質量安全環保處；2.中國石油大港油田采油工藝研究院；3.中國石油大港油田濱港石油科技集團有限公司)

0 引 言

油田在開發生產中會產生大量的采出水，通常在經過一定程度的處理凈化后用于油田回注地層。而在油田采出水量高于回注水量的情況下，采出水無法完全回注地層，剩余采出水需采取深度處理。外排水中通常考慮COD(化學需氧量)、石油類含量、氨氮等控制指標[1-3]。

羊三木油田采出水處理站始建于1975年，外排水處理系統于2000年投產，處理工藝主要采用“高效節能過濾器+微絮凝處理系統+FSBR活性污泥處理系統+高效節能過濾器”。隨著國家對江河水體保護的日益重視，根據國家環境保護總局、國家質量監督檢驗檢疫總局發布的GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》，羊三木油田外排水參照一級A標準為COD≤50 mg/L、石油類≤1 mg/L、氨氮≤5 mg/L。然而已建外排水處理裝置處理后的COD指標不能滿足該要求。為使外排水達標，需對外排水處理工藝進行技術升級改造。

1 目前工藝生產情況

1.1 處理工藝流程

外排采出水處理工藝采用高效節能過濾器+微絮凝處理系統+活性污泥處理系統+高效節能過濾器處理工藝，采出水處理達標后排入廖家洼河，最后匯入渤海。回收油進調節池后收油到收油罐，見圖1。

圖1 外排水處理工藝流程

1.2 生產情況

羊三木外排水處理系統采用高效節能過濾器+高效微絮凝處理裝置+FSBR活性污泥處理系統+高效節能過濾器四級處理工藝，處理能力4 000 m3/d，目前處理量3 776 m3/d。

目前外排出口水質能夠滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》的一級排水指標：COD≤100 mg/L、石油類≤10 mg/L，但是無法滿足GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》規定的一級A標準：COD≤50 mg/L(不滿足)、石油類≤1 mg/L(滿足)、氨氮≤5 mg/L(滿足)。因此，COD指標無法達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》國家最新要求。

2 處理工藝選擇

2.1 現有工藝處理不達標原因

1)進生化系統溫度41～48℃，一般將溫度控制在15～35℃，低于5℃微生物生長緩慢，微生物的代謝活力降低，進而處于生長繁殖停止狀態，但仍保存其生命力。高于35℃時，會使微生物的蛋白質迅速變性及酶系統遭到破壞而失去活性，嚴重者可使微生物死亡。因此該系統水溫對生化系統有較大的影響。

2)進入生化系統的油類較多，影響系統運行。

污水中的油<110 mg/L時，對活性污泥性能沖擊很小，油在10～20 mg/L左右時有一定沖擊，但不影響系統正常運行；含油20～30 mg/L左右時有明顯沖擊，系統內的活性污泥需要馴化；油>30 mg/L時系統無法正常運行。復合式生物系統中形成的生物膜可不斷吸附水中的石油類物質，最終在固定相形成油包泥，抑制了微生物的生長。

從現場情況看生化池內表面有大量集油，這對生化系統影響較大。

3)鹽度影響：本系統中無機鹽類含量都比較少，遠低于生物處理的耐鹽度。由此鹽分對生化系統沒有影響。

4)氯離子的影響：原水中氯離子達3 400 mg/L，這種濃度不影響生化系統的運行，實際運行中氯離子在1 000～10 000 mg/L的污水系統都能正常運行，故此氯離子不是影響生化系統的因素。

2.2 工藝提標措施

針對現有問題，提出了提標措施[4-10]：

1)最大限度除油：進生化池之前設置氣浮除油裝置，去除污水中浮油，保證生化系統進水含油量小于10 mg/L。

2)水溫調節：通過新增加單元氣浮、UASB兩個單元降低水溫，滿足生化系統需求。

3)提高污水B/C，即提高可生化性：由于初期要求排放標準低，采用FSBR工藝，可以達到排放標準要求，現在排放要求提高，由于污水中難以生化降解的有機物不能再通過活性污泥法進行徹底降解，所以在新的要求下需要重新提高污水的可生化性，使得生化系統對COD的去除率更高。

4)優化生物菌種：原有系統為活性污泥法，耐沖擊負荷能力弱，采用UASB厭氧反應提高系統處理能力。

5)采用限制條件較少的物化處理工藝作為后端深度處理工藝。

2.3 工藝流程優化

結合不同處理工藝的應用情況，本次升級改造采用“物理過濾+UASB厭氧處理+一級接觸氧化+沉淀+水解池+二級接觸氧化+沉淀+活性炭過濾吸附”工藝對外排水進行深度處理，將過濾吸附、微絮凝沉降、UASB厭氧反應、好氧反應、水解酸化分級作用于外排采出水處理，提高外排采出水指標。

3 中試試驗

為解決污水排放達標問題，經多次技術交流和商務談判，大港油田第六采油廠確定了一套污水處理中試裝置進行現場試驗，此裝置基本模擬了羊污水站現有工藝流程，結合上述問題進行了適當的調整并增加了部分設備，對羊污水站外排污水進行深度處理，以達到當地環保部門對污水排放的要求。為羊污水站的整體改造進行先導性試驗。

整個試驗分為3個階段：

①羊污水站外排水深度處理試驗；

②全流程模擬試驗；

③耐沖擊性試驗。

參照熱化學洗滌+物理分離工藝在大港港東油田的應用實踐，并以此為基礎進行室內試驗和技術升級，優化超聲波處理參數、增加溢流除油次數、增加泥砂的二次處理及污水曝氣裝置，進一步提高油泥砂處理效果。

1)外排水深度處理試驗過程及試驗結果

本中試試驗以采油六廠下屬(羊污水站)排水出水為試驗原水，以上述試驗流程進行中試試驗，經過兩個月的試驗，專業機構于2016年4月22日至5月7日連續兩周對中試裝置外排水水樣進行檢測，出水COD為20～30 mg/L，氨氮為0.271 mg/L，符合GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。外排水深度處理試驗出口檢測值統計見表1。

表1 外排水深度處理試驗出口檢測值統計

2)全流程模擬試驗

將中試裝置進水口由羊污水站外排口改為一級核桃殼過濾器后端出口，直接將僅經過初步脫油處理的污水引入中試裝置，經過10 d的菌種自適應強化過程，于2016年5月20日開始，連續3 d進行取樣化驗，經過專業機構對中試設備的進口及出口水樣進行檢測，出水COD結果為19～25 mg/L，符合GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。全流程模擬試驗進出口檢測值統計見表2。

表2 全流程模擬試驗進出口檢測值統計

3)耐沖擊性試驗

將進水口進一步前移，將羊中心站來水直接引入中試裝置，測試在前端水質惡化時，中試裝置的工藝設定能否經受住高含油、高COD污水的沖擊，測試工藝流程的耐油沖擊性。經過一周的沖擊試驗，自2016年5月31日起連續3 d進行取樣化驗，經過專業機構對中試設備的進口及出口水樣進行檢測，出水COD結果為19～38 mg/L，氨氮為0.025 mg/L，符合GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。耐沖擊性試驗進出口檢測值統計見表3。

表3 耐沖擊性試驗進出口檢測值統計

4 處理工藝升級

對現有系統的處理流程進行升級改造，主要包括：

將兩座FSBR曝氣反應池分別改造成一級接觸氧化池+一級沉淀池、水解酸化池+二級接觸氧化池+二級沉淀池，新建兩具UASB反應器、兩座冷卻塔及冷卻水箱和提升泵、兩座活性炭吸附塔。升級后外排采出水處理能力2 000 m3/d，COD≤50 mg/L，石油類≤1 mg/L，氨氮≤5 mg/L。

主體工藝流程為：油站來采出水經兩具高效過濾裝置、高效微絮凝裝置、溫度調節系統、兩具UASB反應裝置，一級好氧接觸氧化池+沉淀池，水解酸化池+二級好氧接觸氧化池+二級沉淀池，高效過濾裝置，活性炭吸附塔，處理后的采出水外排，見圖2。

圖2 外排采出水處理工藝升級后總體工藝流程

1)過濾吸附

來自羊三木油田的采出水進入到1臺已建高效過濾裝置，去除部分污油和懸浮物。

2)微絮凝沉降

出水進入到1座已建微絮凝處理機去除部分污油和懸浮物(COD≤200 mg/L，oil≤50 mg/L，NH3-N≤8 mg/L，45℃≤T≤55℃)。

3)UASB厭氧反應

隨后進入到新建溫度調節系統，通過冷卻塔將水溫調節至適宜微生物生長的溫度(COD≤200 mg/L，oil≤40 mg/L，NH3-N≤8 mg/L，30℃≤T≤35℃)；出水進入冷卻水箱，水箱中污水通過提升系統增壓進入到新建UASB反應裝置，污水在上流式厭氧污泥床反應器內進行厭氧處理，去除部分COD(COD≤120 mg/L，oil≤20 mg/L，NH3-N≤8 mg/L，30℃≤T≤35℃)。

4)好氧反應+水解酸化+沉淀

UASB出水自流進入到一級接觸氧化池(改造)進行好氧反應，去除大部分COD、氨氮，接觸氧化池出水(COD≤80 mg/L，oil≤10 mg/L，NH3-N≤6 mg/L，30℃≤T≤35℃)進入到一級沉淀池(改造)進行污泥沉淀；沉淀池上清液自流進入水解酸化池(改造)進行水解酸化反應，提高污水B/C比，接著進入二級接觸氧化池(改造)進行好氧反應，出水(COD≤50 mg/L，oil≤1 mg/L，NH3-N≤5 mg/L，30℃≤T≤35℃)通過二級沉淀池(改造)實現污泥沉淀。

5)過濾吸附

最終出水經過已建1臺高效過濾裝置去除粒徑較小的懸浮物(COD≤50 mg/L，oil≤1 mg/L，NH3-N≤5 mg/L，30℃≤T≤35℃)，最終通過2臺活性炭過濾吸附工藝保證系統出水穩定達標。

5 實施效果

升級改造完成后，對羊三木外排采出水進行檢測，檢測結果如表4所示。

表4 處理工藝升級后外排水水質化驗數據

由監測結果可知，升級后外排采出水指標達到了GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》規定的一級A標準：COD≤50 mg/L、石油類≤1 mg/L、氨氮≤5 mg/L，完成了改造目標。

6 結 論

1)羊三木油田外排采出水處理效果達不到指標要求，通過技術調研分析，優選物理過濾+UASB厭氧處理+接觸氧化+水解酸化+沉淀+過濾吸附的處理工藝進行技術升級。

2)根據中試試驗研究結果，UASB厭氧反應+接觸好氧反應+活性炭吸附替代FBSR活性污泥+曝氣，可提高外排采出水處理效果。

3)對現有系統的處理流程進行升級改造，實現物理過濾+UASB厭氧處理+一級接觸氧化+沉淀+水解池+二級接觸氧化+沉淀+活性炭過濾吸附處理工藝，處理后外排采出水處理指標可達到COD≤50 mg/L，oil≤1 mg/L，NH3-N≤5 mg/L。達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》。