生化除油技术在精细水处理中的应用
摘要:胜利油田河口采油厂义99井区精细回注水处理研究中生物氧化工艺的现场试验表明,生物处理可以将污水含油量稳定地控制在2 mg/L以下,为后续过滤提供了充分保障;但是生化段以及沉降段出水的悬浮物含量不降反升,采取的应对措施是在系统上加覆盖物、延长沉降时间以及增加沉降结构(斜板)。
关键词:特低渗;生化;除油;含油; 试验
1 前言
油田含油污水处理作为一项专业技术性较强的工作,一直以来备受油田企业关注,特别是油田开发进入高含水期,采出水量不断增加,水性也日趋复杂,处理难度越来越大,其中低渗、特低渗油藏回注水处理尤为突出。《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY/T5329-94)》将低渗、特低渗油藏的回注水指标分为三级, A1级要求最高, 而要稳定实现A1级回注水处理其难度众所周知, 主要的原因之一就是“除油”问题。
胜利油田河口采油厂渤南油田义99井区(下文简称“义99”)属于低渗、特低渗油藏,根据地质部门的要求该井区回注水指标为A1级。针对此要求,胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司、胜利油田采油院以及河口采油厂联合进行了处理工艺的比选研究,并在渤南油田65#注水站内开展了现场动态试验,最终确定了以生物氧化(下文简称生化)为核心除油工艺的水处理方案,为义99井区A1级回注水实现稳定处理奠定了基础。
2 生化的目的
在含油污水处理中,悬浮物的控制主要依靠各种类型的过滤装置,影响其除去率的因素很多,以往大量的工程实例表明,水中含油量是关键因素之一。为了充分保证过滤装置的效果,胜利油田分公司于2006年颁发了《胜利油田分公司油田水质专项治理工作管理暂行规定》(胜油公司发[2006]66号),该规定要求强化前段除油效果,降低过滤器进口含油量(见表1)。
| 表1 过滤器进口含油量的控制指标 |
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显而易见,强化除油是保证过滤的充要条件, 采用生化就是为了充分除油,控制生化出水含油≤ 2 mg/L。生化技术利用好氧耐盐微生物对采出水中的烃类物质进行降解,由于其特有的除油机理, 效果明显。为进一步确定应用参数,开展了生化除油现场试验。
3 现场试验情况及分析
3·1 污水原水水质及可生化性
65#注水站位于渤南油田东南部、义99井区附近,该站污水由渤三污水站供给,来水水质见表2。
| 表2 65#注水站原水水质 |
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注:渤三站外输油20℃的密度为882·8 kg/m3;括号中的数据为算术平均值
65#注水站来水已经渤三站处理,水中含油量 <30 mg/L,可生化性不太理想,为了保证生化效果,采取定期投加激活剂的方式来提高污水的可生化性。
3·2 现场试验流程
从2008年4月3日开始进行生物处理流程的安装、调试和微生物挂膜。4月13日开始正常运行,并根据水质情况进行菌种和激活剂的投加,现场试验的主流程见图1。
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| 图1 生化现场试验流程 |
从65#注水站进水管线引水进入生化装置,污水经生化装置处理后出水排至注水系统。现场试验的核心设备就是生化装置,该装置包括三大部分: 预生化段、生化段和沉降段。
预生化与生化部分连体成橇,单套成橇装置采用船用钢板制作,处理能力150 m3/d;沉降段也采用连体式橇装模块化设计,采用船用钢板制作。污水进入生化装置后首先进行射流气浮预生化处理,去除大颗粒油滴,控制出水含油≤20 mg/L, 同时提高水中溶氧量后自流至后段生化部分;生化部分共分6级,串联运行,每级生化池中设置纤维填料挂膜,利用烃类氧化菌分解去除水中的乳化油和溶解油,为保证氧化菌的活性和繁殖,需要在每级生化池内曝气,控制水中含氧3~4 mg/L;经6 级生化后的污水含油≤2 mg/L,并自流入沉降段, 由于生化出水存在一定数量的SRB菌和TGB菌, 在此可以降低水中悬浮物和溶氧量,出水再进入注水系统。
3·3 现场试验
2008年4月13日至4月18日,现场生化装置污水处理量为100 m3/d, 4月18日以后,污水处理量调整为150 m3/d,控制污水溶解氧为 3~4 mg/L,污水温度30℃左右。从现场试验过程中各段污水含油量和悬浮物含量变化情况可以看出, 生物处理可以将污水含油量稳定地控制在2 mg/L以下,为后续过滤提供了充分保障;但是生化段以及沉降段出水的悬浮物含量不降反升,经过仔细分析认为主要原因有二:一是生化系统为敞口运行,空气携带的污染物进入系统;二是沉降段时间短,且没有任何助沉设施,靠自然平流沉降,除悬浮物效果差。针对上述问题,采取的应对措施是在系统上加覆盖物、延长沉降时间以及增加沉降结构(斜板)。经措施整改可以控制出水悬浮物≤20 mg/L。
4 工艺的确定
经过近一个月的现场试验,证实了生化技术显著的除油效果,但对悬浮物无能为力。在这种情况下,针对义99井区的实际情况,确定了主处理工艺如图2所示的工艺流程,出水达到A1级水质指标。目前该工程正在紧张的施工过程中,预计 2009年1月上旬投产运行。
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| 图2 义99精细处理站主工艺流程 |
5 工艺展望
生化在水处理中并不是新技术,在市政污水、采出水外排方面应用广泛,但在回注水处理中的应用并不多见,原因主要有:含油污水矿化度高、温度高,生化性较差,菌种筛选困难,而且管理维护工程量相对较大,相比其他污水处理工艺优势不大。这几年,特别是2006年,中国石化集团公司开展水质专项治理以来,各油田企业对回注水,特别是低渗透油藏回注水的水质要求越来越严格,对处理效果的稳定性要求更加重视。尽管生化工艺还存在诸多问题需要解决,但因其显著的除油效率和稳定的除油效果,将在精细水处理中占稳一席之地。
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