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        多元驅(qū)下污水處理對策研究與應(yīng)用

        2021-05-11 03:01:06沈克兵
        石油化工應(yīng)用 2021年4期
        關(guān)鍵詞:生化污水處理污泥

        沈克兵

        (中國石油吐哈油田公司鄯善采油管理區(qū),新疆鄯善 838202)

        1 水質(zhì)不達標(biāo)原因分析

        溫米污水處理裝置懸浮物、細菌含量、含油等關(guān)鍵指標(biāo)全部超標(biāo),沿程水質(zhì)逐漸惡化,現(xiàn)場隔油池來水發(fā)黑發(fā)臭、生化反應(yīng)池起泡、沉淀池絮體呈膠狀、濾膜堵塞。為查清溫米污水處理系統(tǒng)水質(zhì)惡化原因,從兩方面分析研究:一是從源頭尋找超標(biāo)原因,利用水質(zhì)化驗分析方法[1],對溫米聯(lián)合站集輸系統(tǒng)來水進行取樣,化驗來水組分,進行定性定量評價;二是從污水處理設(shè)備及工藝查找原因,采用節(jié)點耦合評價方法,對溫米污水處理裝置各關(guān)鍵節(jié)點工藝效率進行評價,最終確定溫米污水處理系統(tǒng)水質(zhì)超標(biāo)的主要影響因素。

        1.1 來水水質(zhì)分析評價

        對溫米聯(lián)合站集輸系統(tǒng)來水進行取樣化驗分析,主要測試指標(biāo)有離子含量、TOC[2]、懸浮物、含油、細菌、硫化物、含氧量、侵蝕性二氧化碳含量。

        檢測數(shù)據(jù)分析:溫米水源偏酸性,pH值6.1,礦化度高達29 000 mg/L,IB大于2 500個/毫升,TGB大于2 500個/毫升,SRB大于2 500個/毫升,水中含有大量有機物,來水中TOC及總體機雜含量近三年大幅上升,TOC數(shù)值高達195 mg/L。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計,溫米區(qū)域先后采用氮氣泡沫驅(qū)[3]、納米微球調(diào)驅(qū)、泡排等新技術(shù)試驗,從2017年見效時間統(tǒng)計,不同驅(qū)油模式先后共注入有機藥劑564.3 t,無機藥劑3 570.1×104m3。

        1.2 工藝現(xiàn)狀分析評價

        采用節(jié)點耦合評價法[4]對溫米污水處理站700 m3接收罐、隔油池、調(diào)節(jié)池、生化池、沉淀池、過濾器等各關(guān)鍵節(jié)點進行水質(zhì)化驗分析,評價其節(jié)點單元處理效率。檢測數(shù)據(jù)分析,溫米各節(jié)點單元處理效率不足60%,尤其調(diào)節(jié)池、生化反應(yīng)池、沉淀池等關(guān)鍵節(jié)點效率低于40%;同時為保證溫米溫五區(qū)塊微生物驅(qū)油順利實施,停加殺菌劑、除氧劑,裝置出口水懸浮物、含油、鐵細菌、硫酸鹽還原菌、腐生菌、腐蝕速率等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。

        2 優(yōu)化改造措施

        2.1 污泥濃縮池工藝優(yōu)化

        驅(qū)油模式變化導(dǎo)致來液油泥成分復(fù)雜、黏度增大,污泥濃縮池污泥泵因安裝高差造成有效揚程損失。結(jié)合現(xiàn)用污泥泵抽吸揚程,將污泥濃縮池出水管線引入地下污泥泵房,降低污泥泵抽吸高度,提高污泥泵收油排泥效率,減輕各節(jié)點單元的浮油、底泥對下游生化池微生物的影響(見圖1)。

        2.2 調(diào)節(jié)池工藝優(yōu)化

        調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)計ABS空氣曝氣系統(tǒng)及沖洗接頭,根據(jù)水壓及曝氣強度計算,曝氣管線距底部安置距離定為30 cm,支撐采用防腐水泥澆柱體,1根/米;根據(jù)曝氣量及現(xiàn)有曝氣風(fēng)機排量,對曝氣孔密度進行設(shè)計,曝氣孔距20 cm、孔徑20 mm;曝氣管線可定期接消防水高壓沖洗,保證調(diào)節(jié)池均勻曝氣,一方面防止污泥沉積,促進來液油水分離,提高溶解油去除率,另一方面增加了下游污水的可生化性(見圖2)。

        圖1 污泥濃縮池工藝優(yōu)化

        圖2 調(diào)節(jié)池工藝優(yōu)化

        2.3 生化池工藝優(yōu)化

        吐哈油田溫米生化污水站采用了“生物膜接觸氧化法”工藝[5],依靠濾料上的好氧生物膜凈化污水中溶解油、乳化油等有機物。溫米生化現(xiàn)場運行時,常伴有大量浮油進入生化反應(yīng)池,現(xiàn)有的喇叭口收油模式需通過人工進行定期收集浮油,造成浮油長時滯留池內(nèi),降低微生物去除溶解有機質(zhì)效率,增加下游乳化油處理難度。通過改造成縫隙式收油模式,提高收油速度,減少浮油滯留時間,降低生化池微生物油泥包裹窒息風(fēng)險;同時選用組合式填料,提高氧的轉(zhuǎn)移速率和利用率,使水氣生物膜得到充分交換,提高微生物對有機高分子的針對性去除率(見圖3)。

        圖3 生化池工藝優(yōu)化

        2.4 水質(zhì)改性技術(shù)

        針對溫米油田來水偏酸性,通過選取吐哈油田采購范圍內(nèi)的生石灰、碳酸氫鈉、燒堿、氫氧化鋁、硫酸鈣等離子調(diào)節(jié)劑作為溫米油田回注水系統(tǒng)中的pH值離子調(diào)節(jié)劑,篩選并評價其性能。

        根據(jù)調(diào)節(jié)劑的化學(xué)組分及酸堿反應(yīng),碳酸氫鈉會增加污水中二氧化碳含量,加速污水腐蝕速率;氫氧化鋁會導(dǎo)致污水中增加外來鋁離子,增強地層配伍性堵塞;硫酸鈣、生石灰會增加污水中鈣離子含量,加速污水垢體結(jié)晶速率。因此最終將燒堿定為溫米油田回注水系統(tǒng)中的pH值離子調(diào)節(jié)劑,對其投加濃度評價,調(diào)控污水pH值,增強絮體密實度,改善絮凝沉降效果,提高懸浮物去除率,降低系統(tǒng)腐蝕速率。

        2.5 引進物理紫外線殺菌裝置

        為解決微生物驅(qū)停用化學(xué)殺菌劑導(dǎo)致細菌超標(biāo)的問題,結(jié)合現(xiàn)有工藝,引進物理紫外線殺菌裝置,與之組成一套新的處理工藝進行試驗,使裝置出水細菌指標(biāo)滿足回注水要求。紫外線殺菌裝置能輻射出強紫外C光線,利用其紫外光能量破壞污水中的細菌、病毒以及其他致病體的DNA,使其失去活性,從而達到殺死細菌、病毒及其他致病體的目的。

        為保證殺菌效果,經(jīng)過現(xiàn)場試驗評價,將紫外線殺菌裝置安裝在整個污水處理流程末端二級過濾器出口,使紫外線殺菌儀過液機雜及含油量達到裝置進口指標(biāo),保持紫外線燈管透光率,提高裝置殺菌效果(見圖4)。

        2.6 開展管網(wǎng)、單井清洗試驗評價

        開展管網(wǎng)、單井清洗試驗評價,結(jié)合管損壓力、結(jié)垢狀況、區(qū)域條件,管網(wǎng)采用“管網(wǎng)沖洗+中性解堵+物理清管”組合沖洗模式,提高管網(wǎng)清洗效果;單井采用“流程+常規(guī)+帶壓”組合洗井模式,提高管網(wǎng)、單井清洗時效性,擴大清洗模式選擇性,沿程水質(zhì)大幅改善。

        2.7 防腐阻垢工藝研究

        (1)優(yōu)化腐蝕監(jiān)測點,結(jié)合管網(wǎng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)壓力分布,優(yōu)化注水管網(wǎng)腐蝕監(jiān)測點,取消無效監(jiān)測點1個,新增監(jiān)測點5個,提高系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)的覆蓋率和準(zhǔn)確率,為系統(tǒng)防腐阻垢措施研究提供依據(jù)。

        (2)通過大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用評價,優(yōu)選出最佳防腐阻垢劑投加濃度:阻垢劑投加濃度控制在90 mg/L,防腐劑投加濃度控制在100 mg/L,可達到最大防腐阻垢效果。

        (3)針對注水井管柱在1 500~2 500 m段結(jié)垢嚴(yán)重的問題,通過經(jīng)濟效益分析,將原先使用“修復(fù)油管”模式優(yōu)化為“新舊油管”組合模式,在1 500~2 500 m段,全部采用新油管,大大緩解了油管結(jié)垢縮徑現(xiàn)象,降低了管柱故障率。

        (4)結(jié)合罐內(nèi)腐蝕情況、井筒工況、管柱參數(shù)、井下腐蝕結(jié)垢狀況,設(shè)計防腐阻垢裝置,在儲罐內(nèi)加裝犧牲陽極塊,井下管柱安裝防腐阻垢裝置,降低水質(zhì)的腐蝕結(jié)垢速率,延長系統(tǒng)使用壽命。

        3 效果評價

        (1)各池節(jié)點工藝優(yōu)化:2018年4月污泥池、調(diào)節(jié)池、生化反應(yīng)池工藝優(yōu)化先后投運后,污泥池油泥處理速度加快,油泥抽吸液位由原先的2.5 m降至0.5 m,大幅度增加了各池排泥效率,增強污泥池緩存空間;調(diào)節(jié)池收油頻次及收油量由原先2次/周、1立方米/次增至4次/周,2立方米/次,減輕下游生化池浮油處理負荷,為油田增油2噸/月;生化反應(yīng)池微生物顏色發(fā)黃,觸感光滑,活性大幅提升,生化池出水有機質(zhì)由原先的6.9 mg/L降至0 mg/L。

        (2)水質(zhì)改性技術(shù):2019年2月開始投加離子調(diào)節(jié)劑后,來液pH值由原先的6.1偏酸性穩(wěn)定至中性7左右,沉淀池絮體礬花增大,下沉快,出水機雜由原先的35 mg/L降至9 mg/L。

        (3)引進物理殺菌裝置:2018年6月投用物理殺菌裝置后,裝置出口IB由原先2 500個/毫升降到10個/毫升,TGB由原先2 500個/毫升降到0個/毫升,SRB由原先2 500個/毫升降到6個/毫升;而且與早期投加化學(xué)殺菌劑相比,年節(jié)省費用60萬元。

        (4)各項措施相繼實施后,系統(tǒng)腐蝕速率由原先的0.26 mm/a降至0.02 mm/a;裝置節(jié)點處理效率大幅上升,系統(tǒng)機雜處理效率由69%達到98%,含油處理效率由83.3%達到100%,分別提高了29%和16.7%;礦場試驗項目正常順利實施,裝置出口水質(zhì)達標(biāo);注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)得到大改善,井口含油“零”注入,機雜實現(xiàn)低值持續(xù)穩(wěn)定達標(biāo);處理后裝置出口水質(zhì)達標(biāo)率由2018年的88%提高到100%,井口水質(zhì)達標(biāo)率由2018年的82%提高到目前的95%,分別提高了12%和13%。

        圖4 污水處理+物理殺菌工藝流程

        4 結(jié)論

        本項目主要研究了多元驅(qū)模式下污水處理水質(zhì)不達標(biāo)分析方法及相應(yīng)處理工藝技術(shù)配套研究,以設(shè)計不同工藝、藥劑型號及濃度篩選方案,優(yōu)選出多元驅(qū)模式下的處理工藝配套技術(shù)。

        (1)通過來水水性及節(jié)點處理效率分析,溫米驅(qū)油模式多元化導(dǎo)致有機質(zhì)成分大幅上升,會降低普通水驅(qū)模式下污水處理裝置效率,增加污水處理難度。

        (2)來水中前期的預(yù)曝氣油水分離技術(shù)可以提高污水中溶解油的去除效率,提高生化池微生物對有機質(zhì)針對性去除率,改善下游沉淀池絮凝沉降效果。

        (3)多元驅(qū)油模式下水質(zhì)處理配套工藝的研究表明,水驅(qū)處理技術(shù)已不適應(yīng)多元驅(qū)油田水質(zhì)處理需求,必須加以改進研究,才可滿足當(dāng)前水質(zhì)要求。

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