生化除油技術在精細水處理中的應用
摘要:勝利油田河口采油廠義99井區精細回注水處理研究中生物氧化工藝的現場試驗表明,生物處理可以將污水含油量穩定地控制在2 mg/L以下,為后續過濾提供了充分保障;但是生化段以及沉降段出水的懸浮物含量不降反升,采取的應對措施是在系統上加覆蓋物、延長沉降時間以及增加沉降結構(斜板)。
關鍵詞:特低滲;生化;除油;含油; 試驗
1 前言
油田含油污水處理作為一項專業技術性較強的工作,一直以來備受油田企業關注,特別是油田開發進入高含水期,采出水量不斷增加,水性也日趨復雜,處理難度越來越大,其中低滲、特低滲油藏回注水處理尤為突出。《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法(SY/T5329-94)》將低滲、特低滲油藏的回注水指標分為三級, A1級要求最高, 而要穩定實現A1級回注水處理其難度眾所周知, 主要的原因之一就是“除油”問題。
勝利油田河口采油廠渤南油田義99井區(下文簡稱“義99”)屬于低滲、特低滲油藏,根據地質部門的要求該井區回注水指標為A1級。針對此要求,勝利油田勝利工程設計咨詢有限責任公司、勝利油田采油院以及河口采油廠聯合進行了處理工藝的比選研究,并在渤南油田65#注水站內開展了現場動態試驗,最終確定了以生物氧化(下文簡稱生化)為核心除油工藝的水處理方案,為義99井區A1級回注水實現穩定處理奠定了基礎。
2 生化的目的
在含油污水處理中,懸浮物的控制主要依靠各種類型的過濾裝置,影響其除去率的因素很多,以往大量的工程實例表明,水中含油量是關鍵因素之一。為了充分保證過濾裝置的效果,勝利油田分公司于2006年頒發了《勝利油田分公司油田水質專項治理工作管理暫行規定》(勝油公司發[2006]66號),該規定要求強化前段除油效果,降低過濾器進口含油量(見表1)。
| 表1 過濾器進口含油量的控制指標 |
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顯而易見,強化除油是保證過濾的充要條件, 采用生化就是為了充分除油,控制生化出水含油≤ 2 mg/L。生化技術利用好氧耐鹽微生物對采出水中的烴類物質進行降解,由于其特有的除油機理, 效果明顯。為進一步確定應用參數,開展了生化除油現場試驗。
3 現場試驗情況及分析
3·1 污水原水水質及可生化性
65#注水站位于渤南油田東南部、義99井區附近,該站污水由渤三污水站供給,來水水質見表2。
| 表2 65#注水站原水水質 |
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注:渤三站外輸油20℃的密度為882·8 kg/m3;括號中的數據為算術平均值
65#注水站來水已經渤三站處理,水中含油量 <30 mg/L,可生化性不太理想,為了保證生化效果,采取定期投加激活劑的方式來提高污水的可生化性。
3·2 現場試驗流程
從2008年4月3日開始進行生物處理流程的安裝、調試和微生物掛膜。4月13日開始正常運行,并根據水質情況進行菌種和激活劑的投加,現場試驗的主流程見圖1。
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| 圖1 生化現場試驗流程 |
從65#注水站進水管線引水進入生化裝置,污水經生化裝置處理后出水排至注水系統。現場試驗的核心設備就是生化裝置,該裝置包括三大部分: 預生化段、生化段和沉降段。
預生化與生化部分連體成橇,單套成橇裝置采用船用鋼板制作,處理能力150 m3/d;沉降段也采用連體式橇裝模塊化設計,采用船用鋼板制作。污水進入生化裝置后首先進行射流氣浮預生化處理,去除大顆粒油滴,控制出水含油≤20 mg/L, 同時提高水中溶氧量后自流至后段生化部分;生化部分共分6級,串聯運行,每級生化池中設置纖維填料掛膜,利用烴類氧化菌分解去除水中的乳化油和溶解油,為保證氧化菌的活性和繁殖,需要在每級生化池內曝氣,控制水中含氧3~4 mg/L;經6 級生化后的污水含油≤2 mg/L,并自流入沉降段, 由于生化出水存在一定數量的SRB菌和TGB菌, 在此可以降低水中懸浮物和溶氧量,出水再進入注水系統。
3·3 現場試驗
2008年4月13日至4月18日,現場生化裝置污水處理量為100 m3/d, 4月18日以后,污水處理量調整為150 m3/d,控制污水溶解氧為 3~4 mg/L,污水溫度30℃左右。從現場試驗過程中各段污水含油量和懸浮物含量變化情況可以看出, 生物處理可以將污水含油量穩定地控制在2 mg/L以下,為后續過濾提供了充分保障;但是生化段以及沉降段出水的懸浮物含量不降反升,經過仔細分析認為主要原因有二:一是生化系統為敞口運行,空氣攜帶的污染物進入系統;二是沉降段時間短,且沒有任何助沉設施,靠自然平流沉降,除懸浮物效果差。針對上述問題,采取的應對措施是在系統上加覆蓋物、延長沉降時間以及增加沉降結構(斜板)。經措施整改可以控制出水懸浮物≤20 mg/L。
4 工藝的確定
經過近一個月的現場試驗,證實了生化技術顯著的除油效果,但對懸浮物無能為力。在這種情況下,針對義99井區的實際情況,確定了主處理工藝如圖2所示的工藝流程,出水達到A1級水質指標。目前該工程正在緊張的施工過程中,預計 2009年1月上旬投產運行。
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| 圖2 義99精細處理站主工藝流程 |
5 工藝展望
生化在水處理中并不是新技術,在市政污水、采出水外排方面應用廣泛,但在回注水處理中的應用并不多見,原因主要有:含油污水礦化度高、溫度高,生化性較差,菌種篩選困難,而且管理維護工程量相對較大,相比其他污水處理工藝優勢不大。這幾年,特別是2006年,中國石化集團公司開展水質專項治理以來,各油田企業對回注水,特別是低滲透油藏回注水的水質要求越來越嚴格,對處理效果的穩定性要求更加重視。盡管生化工藝還存在諸多問題需要解決,但因其顯著的除油效率和穩定的除油效果,將在精細水處理中占穩一席之地。
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