车城油田采出水生物处理中剩余污泥减量化技术试验

郭栋 马永忠 李小永 王桂林 雷创 王婷婷 江凌飞 （中国石油华北油田公司第五采油厂）

车城油田采出水生物处理中剩余污泥减量化技术试验

郭栋 马永忠 李小永 王桂林 雷创 王婷婷 江凌飞 （中国石油华北油田公司第五采油厂）

为降低车城油田采出水生物处理中剩余污泥含水率，缩小其体积，开展了污泥减量化技术试验。通过装置选择分析，筛选药剂种类，优化药剂浓度等项目，实施后，污泥含水率由98.3%降至80.75%，体积缩小至原体积的1/11，年节约运输费用40余万元，剩余污泥含油量由脱水前的3.04%上升至16.99%，滤液中悬浮物固体含量10.2 mg/L，含油量2.3 mg/L，达到回收进系统的条件。

水处理；剩余污泥；含油污泥；脱水；污泥减量

冀中南部车城油田属低渗透油田，按照SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》要求，其注入水质需达到1级标准，采出水处理采用了活性污泥法的微生物处理+超滤膜工艺。为保障菌种的正常生长及预防膜通量下降，微生物反应池内混合液的悬浮物固体含量需控制在5～8 g/L，现场实际生产中通过测量微生物反应池内污泥沉降比（SV）来指导剩余污泥的排放工作[1]，每月需排放剩余污泥约300 m3，由此产生了运输费用高及安全环保等系列问题。为此，在车城油田开展了剩余污泥减量化技术试验应用，以降低剩余污泥含水率，缩小其体积。

1 减量化装置的选择

国内外常用的污泥减量化设备主要有板框式压滤机、带式压滤机、离心式脱水机和叠螺式脱水机等[2-3]，经脱水效果、稳定性、操作管理及运行成本等方面比较（表1），优选了具有抗油能力强，泥水易分离，清洁环保，操作成本低，无二次污染的叠螺式脱水机作为车城油田剩余污泥减量化处理装置。

表1 四种减量化装置参数对比

2 絮凝剂和投加浓度实验

絮凝剂的种类较多，在实际生产中常用的主要为铝盐、铁盐和聚丙烯酰胺高分子絮凝剂，其中聚

丙烯酰胺又根据性质不同可分为阳离子型和阴离子型。絮凝剂的共同特点是以自身的高分子量特点通过络合、网捕、架桥和压缩双电层等方式将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块，从而完成絮凝沉淀过程。其中，铁盐、铝盐投加易造成二次污染，适用性受到一定限制。

2.1 PAM絮凝剂絮凝实验

PAM絮凝沉淀剂溶液配置浓度1 mg/ml，100 ml处理物分别加药量为1、2、5 ml，经快速搅拌—慢速搅拌—静置约30 min后。从左至右依次为加药量1、2、5 ml的实验处理物，由此可见沉降效果并不明显，且3个梯度无明显差异（图1）。

图1 PAM絮凝剂絮凝

2.2 阴离子PAM絮凝剂絮凝实验

阴离子PAM絮凝沉淀剂溶液配置浓度1 mg/ml，100 ml处理物分别加药量为1、2、5 ml，经快速搅拌—慢速搅拌—静置后约30 min。从左至右依次为加药量1、2、5 ml的实验处理物，由此可见沉降效果并不明显，且3个梯度无明显差异（图2）。

图2 阴离子PAM絮凝剂絮凝

2.3 阳离子PAM絮凝剂絮凝实验

阳离子PAM絮凝沉淀剂溶液配置浓度1 mg/ml，100 ml处理物投加量从左至右依次为2、1.5、1、0.8、0.4、0.2 ml，经快速搅拌，可发现明显沉淀物形成（图3），不同投加量絮凝试验效果对比见表2。

图3 阳离子PAM絮凝剂絮凝

表2 阳离子PAM投加量絮凝实验效果对比

综合考虑沉淀物、上浮物、溶液透明度及沉降速度等因素，药剂优选阳离子聚丙烯酰胺，配置溶液浓度1 g/L，每升处理物加药投加量为15～20 ml絮凝效果最好

3 现场应用及效果

3.1 工艺流程

微生物反应池中的剩余污泥经螺杆泵进入叠螺式脱水机的絮凝混合槽，同时，加药泵将制备好的絮凝剂药液输送至叠螺式污泥脱水机的絮凝混合槽，污泥和絮凝剂溶液在絮凝混合槽中充分反应形成矾花，溢流进入脱水机主本体。絮凝污泥在脱水机本体中经浓缩、脱水后形成干泥，而滤液则自流进入地罐回收至采出水处理系统，干泥由脱水机出口排出，落入螺旋输送机后装车运输至指定地点存放处理，工艺流程见图4。

图4 污泥减量化工艺流程

3.2 应用效果

车城油田污泥减量化装置投运后，剩余污泥含水率由98.3%降至80.75%，由公式：

式中：F1，F2——含水率，%；

V1——含水率为F1时的污泥体积，m3；

V2——含水率为F2时的污泥体积，m3。

得到剩余污泥体积量缩小至原体积的1/11，剩余污泥减量效果显著，年可节约污泥运输费用40余万元。剩余污泥含油量由脱水前的3.04%上升至16.99%，滤液中悬浮物固体含量为10.2 mg/L，含油量为2.3 mg/L，达到回收进入水处理系统的条件。

4 结论

1）叠螺式污泥脱水工艺运行稳定、自动化程度高、操作简单、运行成本低且工作环境无异味，适用于油田污泥减量化处理。

2）减量化处理后剩余污泥含有较高的含油量，已被列入《国家危险废物目录》中的含油废物类[4]，不仅造成石油资源的浪费也会造成环境污染，需进一步开展含油污泥的资源化利用研究。

[1]宋宏强，田峰.污泥沉降比在活性污泥法处理污水中的应用[J].油气田环境保护，2010，20（4）：18-23.

[2]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，2013，23（3）：8-12.

[3]姜勇，赵朝成，赵东风.含油污泥特点及处理方法[J].油气田环境保护，2005，15（4）：38-41.

[4]王志强，邢奕，洪晨，等.油田含油污泥掺煤资源化试验研究[J].安全与环境学报，2015，15（5）：287-291.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.011

2016-09-28

（编辑 庄景春）

郭栋，工程师，2010年毕业于中国石油大学（北京），从事注水管理工作，E-mail：cy5_guod@petrochina.com.cn，地址：河北省石家庄辛集市华北油田公司第五采油厂工程技术研究所，052360。