油田生化污泥减量探讨

朱健健　（大庆油田有限责任公司第五采油厂）



油田生化污泥减量探讨

朱健健（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

生化污泥及时处理是生化污水处理系统平稳高效运行的保证，随着生化污水处理工艺在油田采出液处理中应用及推广，污泥减量处理技术作为生化处理工艺的重要环节，逐渐得到重视。由于生化污泥产生量影响因素多、产生量大，且含有大量菌胶团，影响絮凝剂效果，因此有必要对产生污泥的主要因素进行分析。通过开展生化污泥减量现场试验，初步认为机械方式对生化污泥减量也能具有较好效果，但受药剂效果影响，处理效率还需进一步提高。

生化污泥；减量化；叠螺机

1　生化污泥来源及成分

1.1生化处理工艺

2008年新建杏十三-1含聚污水站，处理能力1.5×104m3/d，为油田首次采用生化处理工艺处理采出液，2013年主工艺将沉淀池改造为固液分离，目前主要工艺为“缓冲沉降罐+气浮+微生物+固液分离+一级过滤”。工艺流程见图1。

图1　杏十三-1含聚污水处理站工艺流程

工艺流程：聚驱一段放水进入缓冲沉降罐，提升至气浮，对大部分原油及杂质进行回收，再自流进入微生物反应池。在微生物池内停留8 h，由池底曝气盘为微生物供氧。经微生物处理后的污水自流至固液分离装置。固液分离装置上清液自流至集水池，由升压泵升压后再经石英砂过滤，最后杀菌流入注水站回注。

1.2生化污泥来源及成分

固液分离装置连续对上浮污泥进行回收，通过污泥输送泵输至污泥浓缩罐，罐底部污泥排至污泥干化池，定期清淤。生化处理站产生的污泥为含水量在75%～99%的固体或流体状物质。其中固体成分主要由脱落挂件、细菌菌体、无机颗粒、胶体及投加药剂等组成，是一种以有机成分为主，组分复杂的混合物，包含有机质、氮、磷、钾和各类微量元素。

2　生化污泥产生量影响因素

生化污泥产生量主要受处理量、来液含油量、溶氧量、环境温度等因素影响，正常情况该站污泥产生量为20～50 m3/d，平均含水95.6%。主要为剩余生物污泥，如活性污泥和生物膜等，此外还有污水固相有机污染物沉淀后形成的污泥。

部分有机物质（BOD）在微生物的新陈代谢过程中，被利用合成了新细胞质以替代死亡的微生物。因此，污泥的产生量与被分解了的BOD数量（含油量）有关。设计阶段考虑每处理1 kg BOD产生0.6～0.8 kg的污泥（含水100%），折算成含水率为80%的干污泥，则为3～4 kg。由于出水含油值相对来说含油值较小，污泥产生量主要受处理量及来水含油量的影响［1］。

2011年9月由于上游生产运行不平稳，来液含油超标（大于或等于300 mg/L）及局部曝气元件损坏，微生物池出水端DO值不足1 mg/L，沉淀池内污泥缺氧而发生反硝化甚至厌氧，大量污泥上浮（图2）。

图2　生化污泥产生量

3　生化污泥减量试验

3.1生化污泥来源及处理工艺

由于干化池污泥每年需清理2～3次，且人工清淤工作量大，一般采用稀释后泵抽的方式开展清淤，导致每次清淤量近2000 m3，为减少产生含油污泥总量，2014年新建30 m3/h叠螺机装置1套，用于处理污泥浓缩罐内污泥。叠螺式压滤机采用的是薄层脱水原理，每次的机械力只施加在一层薄泥饼上，使污泥中的自由态水以最短的距离、最快的速度从泥中分离（图3）。处理后干化污泥直接外运，产生污水回收至缓冲沉降罐［2-4］。

图3　杏十三-1含聚污水处理站生化污泥处理流程

3.2化学药剂优选

调试阶段通过检查来液性质，确认使用高分子阳离子型絮凝剂，并对符合条件的4种絮凝剂进行优选试验，目前使用的絮凝剂D与其他3种相比，絮团形成时间快、絮团大、出泥含水低，最终确定为添加药剂。

3.3絮凝剂投加量优化

调试阶段加药浓度一度设定为2000×10-6，为降低成本、减少配药频次，进行了加药浓度试验，在处理量为2 m3/h时，对加药浓度进行了调试（表1）。

表1　不同加药浓度出泥指标

由于加药浓度低于300×10-6时出泥含水未能达到80%，而加药浓度大于300×10-6时，随着加药浓度增加，出泥含水变化不大，所以将加药浓度确定为300×10-6。

3.4处理能力

由于装置的设计处理能力为30 m3/h，在调试阶段进行了装置实际处理能力摸索试验（表2）。

表2　不同处理量出泥效果

试验过程中，当处理量提高后，叠螺机出水水质急剧变差，出泥含水也上升，不能达到低于80%的目标值，所以处理能力暂时确定为2 m3/h。2015 年5-10月每日运行4～8 h，累计处理高含水污泥2230 m3，外运干化污泥245 m3，出泥含水平均77.8%，减量1985 m3。

3.5搅拌强度和絮凝剂反应时间

根据调研，采油七厂、采油八厂污水站和采油五厂杏十三-1含聚污水站叠螺机设计能力均为20 m3/h，设备原理及供货厂家均相同，但实际处理能力均远大于杏十三-1含聚污水站处理能力，其原因为该站处理对象主要为有机生化污泥，颗粒细小，药剂需要更长的反应时间，处理能力下降主要受缓冲段容积限制，导致药剂没有完全发挥效果。搅拌强度和絮凝剂反应时间试验见表3。

表3　搅拌时间对絮凝效果的影响

取4份200 mL的来液样品于烧杯中，再加入0.15 g/200 mL聚丙烯酰胺絮凝剂，用加热搅拌器搅拌。设定搅拌时间为9 min，转速分别设定为50、100、150、200 r/min，均静置沉降20 min后取其上清液，测其固体悬浮物、含油值。结果见表4。

表4　搅拌时间为9 min时相应的指标值

试验结果表明最佳搅拌时间和最佳搅拌强度分别为9 min，转速为150 r/min，此时悬浮物去除率达95.10%，含油去除率达64.42%。如果搅拌时间过长，搅拌速度过快，则会将能够沉降颗粒被打碎后不沉降，降低絮凝效果；如果时间不足，速度太慢，则絮凝剂与固体颗粒接触不充分，不利于絮凝剂捕集胶体颗粒形成大絮团，同时絮凝剂浓度分布不均匀，也不利于絮凝作用的发挥。

试验说明目前所使用药剂通过搅拌与该站污泥有效反应时间至少为9 min。目前，减量化装置缓冲段有效容积0.3 m3，絮凝剂最高效反应时间对应处理量为2 m3/h，下一步可将缓冲端容积加大或调整药剂，以达到增加处理能力目标。

4　效益分析

将杏十三-1含聚污水站减量1985 m3含油污泥消耗成本与将这部分含油污泥直接通过杏V-2含油污泥处理站达标处理成本进行对比（表5）。

从表5可以看出，除絮凝剂消耗量在减量处理中略多外，其余消耗均少于直接达标处理，节能降耗效果显著。

表5　含油污泥减量处理与直接达标处理成本消耗对比

5　几点认识

1）减少来水含油量可有效减少生化污泥的产生。

2）保证溶氧量可避免好氧菌因缺氧而大量死亡，从而导致产生生化污泥增加，微生物池出水端溶氧量DO应大于3 mg/L。

3）生化污泥由于含有大量菌胶团，影响絮凝剂吸附架桥作用，通过常规机械减量处理前，需优选药剂提高处理效率。同时，由于生化污泥絮凝剂反应时间远大于物化污泥，减量化装置要考虑设备能否满足药剂反应时间要求。

4）对含水较高的含油污泥进行减量化处理，既能降低需达标处理含油污泥的总量，也能大幅降低处理费用。

［1］李立欣，赵乾身，马放，等.废水处理中污泥减量技术及发展趋势［J］.水处理技术，2015（1）：1-4.

［2］陈忠喜，魏利.油田含油污泥处理技术及工艺应用研究［M］.北京：科学出版社，2012：80-81.

［3］戴达山，刘义刚，刘宏现，等.耐温耐盐含油污泥调剖体系［J］.油气田地面工程，2010（8）：13-15.

［4］夏福军，隋向楠，马汉.含油污泥减量化处理技术探讨［J］.油气田环境保护，2013（3）：8-12.

（编辑庄景春）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.004

朱健健，工程师，2004年毕业于中国地质大学（武汉）（安全工程专业），从事三采集输规划工作，E-mail：zhujjian@petrochina.com. cn，地址：大庆市第五采油厂规划设计研究所，163513。

2016-03-05