利津污水站沿程水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)研究

李少民+張愛莉

摘 要 目前，利津污至井口水質(zhì)不穩(wěn)定表現(xiàn)出的突出問題是懸浮物及細(xì)菌含量沿程增加，且沿程未采取防護(hù)措施，沿程水質(zhì)存在一定的污染。對利津聯(lián)沿程水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，問題的主要原因是系統(tǒng)內(nèi)壁污垢沉積及細(xì)菌控制不力，并通過藥劑優(yōu)化試驗(yàn)研究，確定了污水處理總體控制處理方案。

關(guān)鍵詞 利津污；水處理；懸浮物；細(xì)菌；優(yōu)化實(shí)驗(yàn)；現(xiàn)場模擬；方案實(shí)施

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0046-02

1 利津污水站概況

1.1 處理工藝流程

利津污水處理站1987年建成投產(chǎn)，采用重力沉降流程，設(shè)計(jì)能力為1×104 m3/d。2007年進(jìn)行改造后仍采用重力沉降流程，設(shè)計(jì)處理量1.3×104 m3/d，目前實(shí)際處理污水1.2×104 m3/d，污水來源主要為利津油田和鄭王油田來液。其中，利津油田采出液量4000 m3/d，含水96%～97%；鄭王油田液量6500 m3/d，另外處理后污水輸往利津注水站和鄭王接轉(zhuǎn)站降粘回?fù)剑瑩剿?500 m3/d，一起輸往利津聯(lián)合站處理。

利津污主要處理設(shè)備有2000 m3一次除油罐2座，1000 m3二次混凝沉降罐2座，300 m3緩沖罐2座，過濾罐4座。站內(nèi)加藥系統(tǒng)共有8個(gè)加藥罐，11臺加藥泵，目前運(yùn)行基本正常。

目前利津污水站投加的藥劑主要有混凝劑、絮凝劑、殺菌劑、緩蝕劑等。

1.2 水質(zhì)處理現(xiàn)狀

1）外輸水達(dá)標(biāo)情況。利津污水站處理后的外輸水直接輸送至利津注水站，然后到各配水間和注水井。首先對利津外輸水進(jìn)行水質(zhì)分析檢測，結(jié)果如表1。

由表中的數(shù)據(jù)可知，利津站外輸水中含油量、腐蝕速率均達(dá)到勝利油田分公司水質(zhì)考核指標(biāo)要求，懸浮物含量偶有超標(biāo)，細(xì)菌含量全部不達(dá)標(biāo)。說明在利津污水站內(nèi)的處理過程中沒有將細(xì)菌數(shù)量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，適宜的水性導(dǎo)致細(xì)菌在輸送過程中大量增殖，是造成后段集輸過程水質(zhì)惡化的主要原因之一。

2）沿程水質(zhì)處理現(xiàn)狀。沿程水質(zhì)檢測結(jié)果見表2。

經(jīng)目前的運(yùn)行情況看，回注水水質(zhì)不穩(wěn)定，且沿程無采取防護(hù)措施，沿程水質(zhì)存在一定的污染。主要表現(xiàn)在懸浮物含量沿程增加，細(xì)菌含量超標(biāo)且沿程增加。

3）利津污水沿程水質(zhì)特性及污染原因分析。污水在集輸過程中的水質(zhì)變化，如懸浮物增加，主要由腐蝕氧化、水質(zhì)結(jié)垢、細(xì)菌硫化物及系統(tǒng)平衡變化導(dǎo)致的氧化還原作用等引起。污水水質(zhì)穩(wěn)定控制，也主要包括對污水的腐蝕、細(xì)菌及結(jié)垢等方面的控制。

4）利津污水腐蝕特性分析。利用系統(tǒng)聚類的分析方法，利津污水屬于礦化度和各種離子的含量都較低，腐蝕速度較低的類型。目前利津沿程溶解氧含量基本低于0.05 mg/L，腐蝕速度較低。利津污水在目前水質(zhì)條件下，沒有顯著的腐蝕因素，針對利津污水的腐蝕控制，主要措施為控制好溶解氧含量和投加適量的緩蝕劑。利津污水結(jié)垢趨勢較小，現(xiàn)場結(jié)垢不嚴(yán)重。結(jié)垢不是導(dǎo)致利津懸浮物增加的主要原因。

5）利津污水細(xì)菌生長及影響分析。對利津聯(lián)合站來水、外輸水、注水站來水、外輸水、配水間等水樣的溶解氧、硫化氫等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了檢測，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析可知：沿程污水中SRB數(shù)量的變化與其代謝產(chǎn)物硫化氫以及懸浮物的變化趨勢基本吻合。隨著SRB含量的增加，硫化氫含量隨之增加。除與鐵離子生成沉淀外，仍有殘余硫化氫存在，反映在檢測數(shù)據(jù)上沿程不斷增加，懸浮物的趨勢也與此類似。

細(xì)菌沿程大量增殖，產(chǎn)生的還原性代謝物及菌體污垢等是引起水質(zhì)變化，懸浮物增加的主要原因。

三種細(xì)菌含量均大大超出控制要求，造成沿程水質(zhì)惡化。主要原因?yàn)椋孩倮蛭鬯|(zhì)條件利于細(xì)菌生長；②利津集輸系統(tǒng)停留時(shí)間過長，利于固著菌沿程沉積生長。

通過以上利津污水水性及原因分析可見，造成沿程水質(zhì)變化的主要原因及控制措施為：①由于水性適宜微生物繁殖，加上集輸工藝停留時(shí)間長，易于污垢沉積，導(dǎo)致系統(tǒng)中存在大量固著菌，細(xì)菌控制難度較大，主要以清除管壁污垢，殺滅固著菌和選擇高效殺菌劑為主要控制手段；②腐蝕速度不大，腐蝕控制以控制溶解氧含量為主，可通過加藥或?qū)嵤┟荛]改造來實(shí)現(xiàn)。

1.3 對策及處理措施

總體控制思路為有效的殺菌控制和徹底清洗管路、緩沖罐。

考慮采取以下幾方面控制措施：①加強(qiáng)污水站內(nèi)加藥控制治理，保證外輸水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，從源頭消除水質(zhì)不穩(wěn)定隱患；②進(jìn)行注水集輸管網(wǎng)清洗，尤其是清洗注水站緩沖罐和注水站及配水間管線，除去管內(nèi)壁的污垢及緩沖罐沉積污泥等，以消除管壁污垢對藥劑的消耗及污垢內(nèi)固著菌對殺菌控制的影響；③深入研究利津污水中SRB的菌種特性，有針對性的選擇細(xì)菌控制手段；④從工藝上調(diào)整，減少注水站緩沖罐及配水管線停留時(shí)間。

2 現(xiàn)場藥劑優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

為解決利津聯(lián)及沿程細(xì)菌控制不力的主要問題，首先針對利津污水SRB進(jìn)行了菌種特性研究，包括菌株對殺菌劑敏感性試驗(yàn)、SRB（生長曲線）加藥周期試驗(yàn)、殺菌劑篩選試驗(yàn)等，以此為依據(jù)，確定殺菌劑的投加方式、投加點(diǎn)等具體實(shí)施方案，同時(shí)考察殺菌劑對腐蝕控制的影響。并進(jìn)行現(xiàn)場模擬試驗(yàn)，以確定最為經(jīng)濟(jì)有效的藥劑優(yōu)化投加方案。

2.1 細(xì)菌控制實(shí)驗(yàn)

1）利津污水SRB菌株對殺菌劑敏感性試驗(yàn)。SRB在自然界中廣泛存在，在油田水中也有多種類型。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前SRB已有12個(gè)屬近40多個(gè)種。由于各油田地理位置和地層條件不同，其中生長的脫硫弧菌種遺傳特征就各不相同，表現(xiàn)出對殺菌劑的敏感性差異。

另外，利津污水集輸系統(tǒng)由于長期水質(zhì)較差，細(xì)菌含量較高，管壁及構(gòu)筑物內(nèi)壁污染嚴(yán)重，局部位置的SRB長期處于低濃度抗菌物環(huán)境中不能被殺死，其中少數(shù)個(gè)體通過染色體的抗藥性突變，或生理適應(yīng)等方式，易形成對“1227”的抗藥性。因此，對利津污水中的SRB菌株進(jìn)行殺菌劑敏感性試驗(yàn)，以確定適宜的殺菌劑類型。endprint

利津污水中SRB對雙季銨鹽類殺菌劑較為敏感。是因?yàn)殡p季胺鹽具有兩個(gè)帶正電荷的N原子，更容易通過靜電作用吸附于帶負(fù)電荷的SRB細(xì)胞壁上，并進(jìn)一步滲透到由卵磷脂組成的細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)容物外滲，達(dá)到殺菌目的。

2）利津污水SRB（生長曲線）加藥周期試驗(yàn)。沖擊式加藥是油田殺菌劑常用的加藥方式之一，短期內(nèi)大劑量的殺菌劑的加入可剝離并抑制管道內(nèi)壁生物膜的形成，起到保護(hù)系統(tǒng)，減緩微生物腐蝕的作用。對于不同細(xì)菌基數(shù)，不同菌種的油田污水，加藥周期和加藥量也視具體情況不同有所調(diào)整，以達(dá)到最科學(xué)的控制目的。

為了控制體系中SRB大量繁殖，沖擊式加藥周期需要和SRB生長周期協(xié)調(diào)，菌株生長曲線各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)，反映了所培養(yǎng)的細(xì)菌細(xì)胞與其所處環(huán)境間進(jìn)行物質(zhì)與能量交流，以及細(xì)胞與環(huán)境間相互作用與制約的動(dòng)態(tài)變化。

因此，提取利津污水中的SRB菌株，對其生長曲線進(jìn)行了測試，通過了解該污水中SRB菌種的生長特性，以指導(dǎo)加藥方式。根據(jù)利津污水SRB的生長曲線與代時(shí)計(jì)算，使用沖擊式殺菌處理，加藥間隔為4天左右。

3）殺菌劑篩選。采集目前油田在用不同廠家生產(chǎn)的10種殺菌劑，對利津污來水進(jìn)行殺菌試驗(yàn)。在試驗(yàn)藥劑中，SJ02雙季銨鹽型殺菌劑效果較好，在50 mg/L加量濃度下，室內(nèi)試驗(yàn)可使細(xì)菌全部致死。因此，選擇該殺菌劑進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。

4）加藥方式確定。沖擊式加藥方式，適合細(xì)菌含量較低的污水。利津污水細(xì)菌含量較高，若單獨(dú)使用沖擊式加藥，抑菌時(shí)間較短，在加藥時(shí)間以外不斷有含有大量細(xì)菌的污水補(bǔ)充進(jìn)來，尤其到系統(tǒng)后端，藥劑濃度不足，起不到全程控制作用。因此，考慮污水站連續(xù)式加藥，將細(xì)菌控制在較低水平，并保證外輸水達(dá)標(biāo)。

加藥點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)首先考慮設(shè)在存在細(xì)菌大量增殖的設(shè)備前面，同時(shí)盡量避開凈化劑投加點(diǎn)；在集輸管線比較長，下游易出現(xiàn)細(xì)菌增殖的時(shí)候，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)加藥點(diǎn)，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。

因此，綜合結(jié)合利津污水出現(xiàn)的兩個(gè)細(xì)菌增殖嚴(yán)重段，即站內(nèi)停留時(shí)間長，細(xì)菌增殖，外輸細(xì)菌超標(biāo)；注水站緩沖罐有細(xì)菌增殖，主要在這兩點(diǎn)采取連續(xù)-沖擊聯(lián)合加藥方式，即前段污水站緩沖前連續(xù)式投加，清理設(shè)施內(nèi)壁細(xì)菌，使外輸水細(xì)菌控制在標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)，降低后端處理難度；然后在注水站緩沖罐前定期沖擊式投加，保證污水經(jīng)注水站后不再激增，維持殺菌效果，保護(hù)后段管網(wǎng)直至注水井口。

建議殺菌劑投加方式為：利津污緩沖罐入口連續(xù)式投加，加藥濃度為40 mg/L，利津注緩沖前以100 mg/L濃度沖擊投加，每次6 h，每4天投加一次。

2.2 腐蝕控制效果

首先對利津污來水進(jìn)行了室內(nèi)緩蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，針對利津污來水，在用的季胺鹽類殺菌劑在40 mg/L濃度下，緩蝕率可以達(dá)到72%，緩蝕效果明顯。

現(xiàn)場從2009年3月4日至3月14日，試驗(yàn)期間停加緩蝕劑，殺菌劑按照（20-40）mg/L的濃度連續(xù)投加（含兩次100 mg/L短時(shí)間沖擊），采用現(xiàn)場掛片的方式。

試驗(yàn)結(jié)果：來水平均腐蝕率為0.18 mm/a，試片表面有明顯腐蝕；外輸水平均腐蝕率為0.025 mm/a，現(xiàn)場實(shí)際緩蝕率達(dá)到了86%，試片光亮，無腐蝕現(xiàn)象。

腐蝕試驗(yàn)表明，在利津污，采用季胺鹽類殺菌劑連續(xù)投加有較好的緩蝕效果。考慮后端注水系統(tǒng)的腐蝕控制，緩蝕劑應(yīng)繼續(xù)投加，保證緩蝕效果延續(xù)到注水井口。根據(jù)井口腐蝕速率檢測情況，進(jìn)一步調(diào)整。

2.3 現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)

取利津污水站外輸水為模擬試驗(yàn)用水，以現(xiàn)場加藥點(diǎn)至井口停留時(shí)間為主要模擬參數(shù)，考察所選殺菌劑2種加藥方式下的抑菌效果，是否能起到保持水質(zhì)穩(wěn)定的作用，為工程化實(shí)施提供依據(jù)。

現(xiàn)場模擬試驗(yàn)擬進(jìn)行20天。

1）試驗(yàn)流程：現(xiàn)場模擬裝置處理量為6 m3/h，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為4小時(shí)。

2）加藥配方：殺菌劑：前10天以100 mg/L濃度沖擊投加，每次6 h，每4天沖擊一次；后10天連續(xù)式投加，加藥濃度為40 mg/L。緩蝕劑：連續(xù)式投加，加藥濃度為40 mg/L。

3）考察指標(biāo)：主要考察試驗(yàn)過程水質(zhì)穩(wěn)定效果：試驗(yàn)進(jìn)、出水懸浮物含量、含油量；細(xì)菌含量，腐蝕速率等。

4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

3 水質(zhì)不穩(wěn)定控制實(shí)施方案

3.1 利津注至L29-14井口管網(wǎng)清洗

針對利津污以有機(jī)垢較多，腐蝕產(chǎn)物及水垢較少的特點(diǎn)，采用先化學(xué)清洗軟化剝離，后物理清洗掃線的方法進(jìn)行管線清洗。

3.2 注水罐清洗及涂覆殺菌涂層

將利津注現(xiàn)運(yùn)行的2座3000方注水罐單罐運(yùn)行，分別人工清罐，清理后罐內(nèi)壁涂覆殺菌涂層。

1）單罐運(yùn)行，人工清理緩沖罐。

2）表面處理：選用噴砂或拋丸表面處理須達(dá)到GB 8923-1988規(guī)定的Sa 2.5級，除銹完畢盡早涂裝。如有返銹需除去表面浮銹。

3）噴涂底漆：噴涂一道環(huán)氧富鋅或環(huán)氧防銹底涂。

4）抑菌配料調(diào)配：嚴(yán)格按照主劑與固化劑的比例配料，充分?jǐn)噭颍鶕?jù)現(xiàn)場溫度作適當(dāng)調(diào)整，加入低于5%的溶劑使其具有良好的施工性能。每次配料必須在4 h內(nèi)用完，否則會(huì)造成施工困難，影響涂膜性能。

5）抑菌涂料涂裝：采用高壓無空氣噴涂或擠涂方法，要求涂膜均勻平整，無漏涂，多道涂裝間隔在8 h-24 h之間。涂裝完畢養(yǎng)護(hù)7天后才能使用。

3.3 水質(zhì)穩(wěn)定藥劑投加

在沿程管線及注水罐清洗完成后，按藥劑投加方案進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)施，跟蹤監(jiān)測水質(zhì)狀況。

4 效果分析

實(shí)施該工程后，利津污水細(xì)菌及懸浮物沿程增加得到有效控制，污水輸送至井口不再出現(xiàn)水質(zhì)惡化，沿程水質(zhì)穩(wěn)定率大于90%，井口水質(zhì)指標(biāo)如表3。

利津污水井口注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，有效緩解了地層欠注導(dǎo)致的能量不足，單元日產(chǎn)液量由原來的446.4 m3提高到500 m3，日產(chǎn)油由21噸提高到25噸，動(dòng)液面回升至550 m，日注水量增加到580 m3，有效注采比提高到1.00，自然遞減率由15.4%下降到7.7%，單元產(chǎn)量趨于穩(wěn)升，開發(fā)指標(biāo)趨向變好。

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