含聚污水生化处理技术在大罐中的应用
1.概观
随着三次采油规模的增大，采出污水与聚合物母液混合后回注地层已成为污水资源化的主要方式。目前萨北油田普遍采用常规深度污水处理工艺，即一级自然沉淀→二级混凝沉淀→一般污水站过滤→深层污水站一级过滤→深层污水站二级过滤的五级过滤工艺。该工艺流程复杂，占地面积大，只能处理含油、悬浮物等物理污染物，对污水中更复杂的化学、生物污染物的处理效果有限，导致深度处理污水与聚合物母液混合过程中粘度损失大。大量实践经验表明，高含聚含油污水处理难的关键在于原油的高乳化性导致油水分离困难。然而，环境中的一些微生物具有产生生物破乳剂和降解原油的能力，这使得它们在油田采出液处理中具有很好的应用价值。因此，决定探索开发能够高效低能耗实现油污水处理的新技术和新方法，并进行现场试验，积累微生物处理工艺的一线数据。
2.技术原理
采油废水中含有大量的原油有机污染物，其中大部分是分散但不溶解的，也有部分是溶解的。对于未溶解的污染物，减少其在水相中的分散以将其从水相中分离出来的过程称为破乳。通过破乳可以回收污水中的部分原油，具有一定的经济价值。破乳的关键在于改变污染物与水相的界面张力，使分散的污染物颗粒相互团聚，形成更大的颗粒。
发现某些微生物的细胞表面与乳化油珠有很好的亲和力，使油珠可以浸润在细胞表面。当多个乳化油珠渗入同一微生物的细胞表面并相互接触时，乳化油珠倾向于聚结。其他微生物会代谢产生一些表面活性物质，这些表面活性物质可以强烈地吸附在油水界面上，取代原有的界面保护层，从而降低整个界面的强度，从而引起不稳定和聚结。这两类微生物都具有对乳化原油破乳的功效，并具有适用于油污水处理的功效。
3.装置结构改进及深度处理工艺设计
在大庆油田北三-2深度污水处理站建设一座生物处理技术biology污水处理站，开展含聚污水深度处理实验研究，实验设计规模为5000m3/d，本次实验设计的主要工艺流程为:溶解气净化→溶解气生物净化→生物强化处理→固液分离。该工艺主要包括上述溶气净化装置、溶气生物净化装置、生物强化处理装置、固液水净化装置、溶气加压供气系统、生物供氧系统及配套的集油排泥设备，并新建一条外输管道。
4.深度处理运行效果评价
4.1原油的去除
含油量是石油采收率的关键控制指标污水处理，其去除效果是评价生物强化工艺有效性的决定性因素，即微生物菌种。在试验阶段，对各单元出水的原油含量进行了监测和记录，对试验运行结果的分析表明，生物强化处理工艺的除油效果稳定。详情见表1。
4.2去除悬浮固体
在测试阶段，跟踪并记录每个单元的流出物中的悬浮固体含量。对比试验运行结果可以看出，溶气净化装置、溶气生物净化装置、生物强化处理装置和固液水净化装置出水中悬浮物的去除率基本稳定，其中生物强化装置出水中悬浮物含量略高于试验中期。分析表明，这是由于微生物已经生长成熟并开始脱落细菌，但这可以通过后续的固液净水装置去除，从而确保系统出水中的悬浮固体含量保持在低水平。详情见表2。
4.3其他水质理化指标特征
除含油量和悬浮物含量外，COD、有机酸、硫化物、硫酸盐等诸多水质因素也是考察整个处理工艺现场适应性的重要影响因素。
4.3.1化学需氧量的变化
化学需氧量(COD)COD是反应水体中还原性物质含量的综合指标。一般来说，COD的降低表明水体整体质量的改善。结果进一步表明，生物处理可以大大降低污水中的COD含量，改善水质环境。
4.3.2有机酸含量的变化
同样，实验中跟踪监测了污水中有机酸含量的变化。从试验结果可以看出，污水中有机酸的含量明显下降，这说明随着微生物的逐渐繁殖和生长，污水中的大部分有机酸都有利于被去除。
4.3.3硫酸盐还原菌及硫化物和硫酸盐含量的变化
硫酸盐还原菌是油田污水中常见的有害细菌。其代谢产生的硫化物会对油田设施造成严重腐蚀，是污水处理系统中的主要控制指标之一。实验中跟踪监测了系统运行过程中硫酸盐还原菌、硫化物和硫酸盐的变化。试验结果表明，硫酸盐还原菌因生物竞争而减少，可以降低后续工艺工段硫化物再生的可能性和数量，从而有效降低硫化物对设备的腐蚀程度。
4.3.4腐蚀速率变化
试验阶段从10月15日开始，分别在进水、溶解气体生物净化装置出水、生物强化处理装置出水、固液分离装置出水放置A3钢挂片，评价各单元出水的平均腐蚀速率，11月15日取出挂片，测试腐蚀速率。试验结果表明，生物处理工艺可以显著降低污水的腐蚀速率。
聚合物浓度的变化
运行过程中监测了污水中聚合物含量的变化，测试结果表明运行系统各单元对污水中的聚合物基本没有明显的去除效果。
4.3.6氨氮的变化
同样，在试运行过程中，跟踪监测了污水中氨氮含量的变化。试验表明，运行系统中的微生物菌群可以通过代谢有效去除污水中的氨氮。
4.4聚合物相容性测试
以二级过滤装置出水作为稀释水，将5000mg/L聚合物母液稀释成常用的1000mg/L、1200mg/L和1500mg/L聚合物溶液，以常规深度处理废水作为对照组。每一天测量每组样品的粘度值。结果表明，该深度处理工艺处理的污水与聚合物具有良好的相容性，与常规深度处理污水相比，聚合物溶液的粘度普遍提高了5%以上。详见图1。
5.结论
将生化处理工艺与油田常用的池体结构装置相结合，设计并改进了大型池体生化污水处理装置的结构。试验运行结果充分表明，采用“溶解气体生物净化装置+生物强化处理装置+固液分离”的处理工艺处理含聚污水是可行的。同时，基于生物强化的处理工艺可以大幅降低产出污水中COD、氨氮、硫化物等污染物的含量，同时降低污水中总硫含量，有效降低硫化物再生的可能性，处理后的水与聚合物具有良好的配伍效果，符合聚合物驱稀释水质的要求。
6.下一步研究方向
实验初期，由于冬季开始，为了保证微生物生长繁殖所需的水温，综合考虑水质，采用了“溶解气体生物净化装置+生物强化处理装置+固液分离”的运行工艺。目前采用“一级气浮+生物强化处理装置+固液分离”的运行工艺。从6-9月的运行效果来看，水质可以达到“双5”标准。接下来，站内滤池改造完成后，将采用“一级气浮+生物强化处理装置+固液分离+一级过滤”的运行工艺，并跟踪运行效果。(资料来源:大庆油田第三采油厂)
免责声明：本网站内容来源网络，转载是出于传递更多信息之目的，并不意味赞成其观点或证实其内容真实性。转载稿涉及版权等问题，请立即联系网站编辑，我们会予以更改或删除相关文章，保证您的权利。
标签: 大罐生化处理含聚污水技术应用