预氧化及配套技术提升污水处理水平
Outline:
1. 胜利现河采油厂;
2. 中国石油大学(北京)
收稿日期：2010-08-26；修回日期：2011-04-22
作者简介：姚凯：男，高级工程师。1992年毕业于中国石油大学采油工程专业，2009年中国石油大学(北京)博士毕业，现任中国石化胜利股份有限公司现河采油厂首席专家，从事采油工艺技术研究工作.
摘要：史南污水站处理后的污水存在悬浮物含量高、含油量不稳定、腐蚀速率高、沿程水质恶化严重等问题。经过预氧化及配套技术改造后，又进行部分设备的改造、更新了过滤器、配套完善了水处理药剂，使处理后的污水水质符合率大幅提高。史南污水站经过改造后，各项经济技术指标达到同类站库先进水平，显著提高了回注污水的水质，并减缓了水质沿程恶化的趋势，取得了明显的经济和社会效益。
关键词：预氧化技术 设备配套 药剂 提高水质
Improving Sewage Treatment Level by Pre-Oxidation Process and Matching Technologies
Outline:
1. Xianhe Oil Production Plant, Shengli Oilfield, Dongying 257068, Shandong;
2. China University of Petroleum, Changping District, Beijing
Abstract: The sewage existed many problems after being treated in Shinan Sewage Treatment Station, such as high content of suspended matter, unstable oil content, high corrosion rate, serious water quality deterioration along the pipeline, etc. After the transformation of pre-oxidation and related technologies, then reconstruction of some equipments, updating of filter equipment and necessary complement for water disposal reagents. The water quality by treated was improved greatly. After the reformation, various economic and technical indexes have reached advanced level among the similar stations, the water quality coincidence rate is significantly increased, and the quality of the reinjection waste water is greatly improved. The water quality deterioration trend along the pipeline is slowed down and obvious economic and social benefits are gained.
Key words:
pre-oxidation process equipment matching chemicals improving water quality
史南联合站处理能力8 000 m3/d，日产原油850 t，史南污水站1995年9月投产，设计处理能力5 000 m3/d，主要依靠自然沉降、核桃壳、金刚砂过滤处理污水。污水经过1 000 m3沉降罐自然沉降，进入200 m3缓冲罐，增压进入一级核桃壳过滤罐，3 000 m3/d污水进入史南污水站，剩余2 000 m3/d污水进入二级金刚砂过滤罐过滤，再通过梁13、史100、史2注水站回注。
史南污水站于2007年5月改造完成，改造的主要项目有增设预氧化设备、混合反应器，但是相应的沉降罐的处理能力、沉降罐的结构仍然不完善，过滤器陈旧，缺少污泥池，而且相应的水处理药剂配套不完善，污水处理仍然存在较大问题。
1 史南污水站存在问题
1.1 部分设备落后
史南污水站经过预氧化改造后，有效地抑制了SRB细菌并去除Fe2+，但是沉降罐内部结构比较简单，无法实现污泥的排放及污泥处理。长期运行造成污泥积累，污泥排不出，容易造成水质的二次污染。
沉降罐的进出口存在高进低出，而且罐顶无密闭系统，进水口长期与空气接触，存在曝氧现象。过滤器长期运行，滤料无法及时地更换，滤料污染严重。由于水处理工艺流程的不完善，依然难以保证注水水质稳定达标。
1.2 预氧化试运行水质情况
史南站于2007年5月完成预氧化改造，同期开始试运行，水质情况如表 1所列。
表 1
|
表 1 史南污水站水质情况
|
经过试运行，史南污水站的水质SRB细菌有效降低，但是仍然存在悬浮物含量高、含油量高、平均腐蚀率高的问题。亟待进行相应配套措施的改造与完善。
2.1 增加水处理设备
2.1.1 增设二次沉降罐
增设二次沉降罐1 000 m3两座，提高污水沉降处理效果。进出口位置为中底进中高出，并且底部增设排泥口，定时排泥。
2.1.2 增设污泥池
增设污泥池(见图 1)，确保各储水罐的污泥及时排出，污泥池的污泥定期外输清理，保证污水处理系统的有效排泥。
2.1.3 更新过滤器
新过滤器采用新型复合滤料(见图 2)，配备了完善的加药反洗流程，有效地提高了过滤效果。
2.2 改造各水罐的内部结构
针对储水罐内部进出口位置不合理，污水容易曝氧，并且罐底部无污泥排放设备的问题，改造各储水罐进出口位置，并增设污泥排放口。各储水罐中底进中高出，并且底部增设排泥口，定时排泥。
经过增设二次沉降罐，并将沉降罐内部结构改造，同时在沉降罐底部增设污泥排放口，解决了曝氧问题和沉降效果差的问题。表 2为2007年9月二次沉降罐出口的水质监测结果。
表 2
|
|
表 2 改造后二次沉降罐出口的水质监测结果
|
由表 2可以看出，改选后二次沉降罐出口的水质中总铁含量、悬浮物、含量有效降低。
针对过滤罐陈旧、过滤效果差、其它接受罐和储水罐内部结构不合理的问题，提出设备改造措施，具体实施如下：新过滤器过滤后的污水进入改造过的外输储水罐，在定期排泥、加药及时的措施下，外输污水水质指标明显提高；新过滤器建立定期的反洗程序和方案，保证过滤器良好的过滤效果；各种储水罐严格按照每天3次的排泥程序执行，降低各水罐底部污泥造成的水质污染。
2.3 药剂体系的评价与管理
配套pH值调节剂，适度调整水体的pH值，打破弱酸弱碱缓冲体系，调整水中离子平衡；配套优质絮凝剂、助凝剂，利用混合反应器充分混合，达到均匀混凝的效果；在外输罐出口添加水质稳定剂。
2.3.1 pH值调节剂体系的优选
针对三种pH值调节剂进行了相关的评价实验，具体见表 3。
表 3
|
|
表 3 pH值调节剂评价结果
|
通过优选，pH值调节剂1对史南的污水的pH值调节值达到较合理的值，并且可有效减缓污水平均腐蚀率指标。
2.3.2 优选絮凝剂、助凝剂，增设混合反应器
(1) 对三种双组分的絮凝剂的筛选评价，结果见表 4。
表 4
|
|
表 4 混凝剂与助凝剂的筛选结果
|
通过以上筛选结果可以看出，絮凝剂1的除油、除悬浮物效果最佳。
(2) 同时增加混合反应器有助于混凝剂、助凝剂与污水的充分混合，提高了水处理剂的处理效果[3]。
2.3.3 优选水质稳定剂
预氧化设备的增设较好地降低了污水中总铁含量，但是水质不稳定，极易导致腐蚀和结垢现象的发生。水质稳定的目的就是为输水系统的设备和管道内壁提供一层薄薄的保护膜，使管道免遭腐蚀、结垢，降低水质恶化的趋势[3]。图 3所示为添加水质稳定剂前后水质对比。
根据污水中总铁含量，优选合理的水质稳定剂。由表 5可得，稳定剂1效果最佳。
表 5
|
|
表 5 水质稳定剂评价结果
|
经过对各种水处理药剂的评价筛选，投入现场试运行后，处理后的污水水质各项指标均在考核范围内，取得了较好的处理效果。
3 改造实施后水质情况及效益分析
3.1 改造实施后水质情况
3.1.1 提高了处理后污水的水质符合率
史南污水站于2008年5月全部完成改造任务，经过3个月的试运行，于2008年9月正式投产。表 6为2008年9月至2009年8月史南处理后的污水水质监测数据。
表 6
表 6 史南污水站改造后处理的污水各项水质指标符合率统计表
|
表 6 史南污水站改造后处理的污水各项水质指标符合率统计表
|
史南污水处理系统经过改造实施后，史南污水各月的水质综合符合率均在93%以上(除2008年11月过滤器维修影响水质符合率以外)，改造后的史南污水站年均综合符合率为98.6%。
3.1.2 降低了水质恶化趋势
史南污水站经过预氧化处理后的污水到达下游的史100注水站、配水间、注水井，沿程的水质各项指标均有所提高，尤其是平均腐蚀速率，基本保持在0.076mm/a以下。
改造后下游的史100注水站及沿程水质中的悬浮物含量、含油量较改造前水质的恶化趋势明显降低(参见图 4，图 5)；平均腐蚀速率也有效降低(见图 6)，均在0.040mm/a左右，达到SY 5329-1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》行业标准要求(0.076mm/a)[4]。
3.2 效益分析
3.2.1 经济效益
史南污水站经改造实施后，提高了史南站处理后污水的综合符合率，降低了回注污水对沿程的流程设备的腐蚀，降低了回注污水对地层的伤害，增加了注水井的注水能力，相应地减少了注水井上作业次数，取得了一定的经济效益。
表 7统计了自2008年9月1日至2009年8月31日一年内主要经济技术指标与改造前一年主要经济技术指标，并进行了对比。
表 7
|
|
表 7 主要经济技术指标统计表
|
由表 7可得，每年的经济效益为：改造后史南地区的注水井累计注水增加8.29×104 m3，减少注水井因腐蚀结垢上作业井数26口，累计减少因腐蚀、水质问题导致的注水作业措施费用332万元。
3.2.2 社会效益
(1) 改造后，水处理流程和药剂采取承包的方式，极大地降低了污水站的劳动强度。
(2) 改造后的史南污水处理系统投产运行两年多，水质一直保持较好水平，史南外输污水的水质提高了，减缓了沿程水质的恶化趋势，为采油厂完成该地区的注水井配注任务奠定了基础。
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
王九思, 等. 水处理化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 7-23.
|
| [4] |
中国石油天然气总公司.SY5329-1994碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].1995-01-18.
|
2011, Vol. 40