特低渗透油层污水处理工艺技术分析

赵宝玉（第四采油厂规划设计研究所，黑龙江 大庆163000）

杏北开发区扶余油层探明地质储量1951.5×104t，含油面积为36.77km2，未来将对杏北油田扶余油层大规模开发，注入水量达到1.0×104m3/d。扶余油层平均渗透率为4.06×10-4μm2，根据《大庆油田地面建设工程规划技术规定》中要求，渗透率低于20×10-3μm2，注水水质需达到“5、1、1”标准。鉴于目前杏北油田采出液全面见聚，且目前无含油含聚污水精细处理工艺技术，现开展含聚污水精细处理技术研究，为下步扶余油层及同类型特低渗透油层大规模开发提供技术支持。

1 特低渗透层注水水质处理工艺现状

目前，大庆油田“5，1，1”水质均采用超滤膜过滤技术，共建有含油污水“5、1、1”处理站4 座，分别为杏Ⅴ-2 污、东十六污、朝一联污、杏十五-1 污，均为水驱油污水。其中东十六和杏十五-1 的运行情况较好，出水水质稳定，能够达到“5、1、1”标准。杏Ⅴ-2污所采用的气浮+微生物反应池+PVC 中空纤维超滤膜工艺、朝一联所采用的氧化除硫装置+沉降罐+气浮装置+缓冲罐+海绿石过滤罐+流砂过滤罐+中空超滤膜的工艺流程出水水质不稳。

2 工艺选择

为满足特低渗透率油藏注水需求，实现含聚污水的精细处理，扶余油层聚杏北四扶余污水精细处理站进行如下工艺选择。在保证水质指标的同时，降低生产成本，使含油污水全部资源化利用。

2.1 原水水质确定

将常规处理后的水驱采出水作为进站原水，水质指标为含油≤20mg/L、悬浮固体≤20mg/L、粒径中值≤5μm。考虑到上游水处理站处理水质不稳定性，并结合采油四厂的实际情况，原水水质确定为含油≤50mg/L、悬浮固体≤30mg/L、粒径中值≤5μm的指标。

2.2 微生物降解装置

为满足超滤膜进水条件，膜过滤前端的处理工艺至关重要。杏北油田自2002年开始进行三次采油，先后进行了聚驱、高浓度聚驱和强碱三元复合驱开发。采出水全面见聚，水驱系统含聚浓度在66.5～297.3 mg/L。采用常规含聚污水处理工艺只能去除污水中大部分的悬浮物和污油，对水中小颗粒的乳化油及溶解油去除能力较差，也不能对聚合物进行降解。微生物破乳菌可将污水中的乳化油破乳有效分离，微生物降解菌对溶解油具有很好的降解能力，微生物对有机物及聚合物具有一定的降解作用。因此选用微生物降解装置。

2.3 固液分离装置

固液分离装置通过装置中的过滤组件对污水中的大块悬浮物及脱落的菌体进行过滤。装置内采用竖片式过滤装置将水中对多余的悬浮物截留起到过滤作用，通过时间继电器对内竖片式过滤装置进行吸扫式反洗去除截留的悬浮物。因此在微生物处理装置后增加固液分离装置可有效降低污水中的悬浮物含量。

2.4 高级氧化装置

高级氧化装置，通过高频高压强电离放电将氧气分子分解为非平衡等离子体（包括电离成电子、离子自由基及活性原子），这些物质的不稳定与不中和特性引发多功能效应，对结构稳定的高分子有机污染物及聚合物进行开环、断链、降解，最终达到降粘和净化水质目的。当水中聚合物含量较高是，高级氧化装置可确保膜前水质稳定，尽量减少聚合物干扰，并检验膜通量、使用寿命、化学洗周期等关键参数，因此增加高级氧化装置。

2.5 陶瓷超滤膜

陶瓷膜属于无机膜具有以下优点：①抗震热性好耐高温；②化学稳定性优良，耐有机溶剂的侵蚀，且抗微生物降解能力强，清洗过程可直接使用热碱或酸；③力学性能好，陶瓷膜可耐压3MPa以上，在高压条件下不会变形，且耐高速冲刷，耐磨，便于反洗和清洗。

采油四厂于2014年4月15日开展过“微生物降解预处理+陶瓷膜过滤”含聚污水精细处理工艺室内试验，连续运行28 h，通过微生物对含聚污水进行预处理，降低污水的粘度并去除部分胶体，然后再通过陶瓷膜进行处理，室内试验分段水质检测。

从实验结果来看，预处理效果良好，陶瓷膜产水的油含量小于5mg/L，悬浮物几乎为零，经过处理后出水达到或优于“5.1.1”标准。因此可将膜材质确定为陶瓷超滤膜。

通过以上处理工艺选则确定聚杏北四扶余污水精细处理站采用污水来水→微生物处理→固液分离→高级氧化→陶瓷膜过滤的工艺流程。

处理站上游聚杏Ⅱ-1联合站来水进入微生物处理装置，利用微生物将水中的浮油与水分离，处理后的污水自流进入固液净水装置，通过固液净水装置中的过滤组件对污水中的大块悬浮物及脱落的菌体进行过滤。过滤后高级氧化装置对污水结构稳定的高分子有机污染物及聚合物进行开环、断链、降解，再经过提升泵将处理后的水提升到缓冲提升罐。污水通过进料泵提升至陶瓷膜过滤装置，再经过循环泵使污水在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的，经过膜过滤后，浓水回收处置，合格的出水进入净化水罐，最终达到“5.1.1”标准。

3 运行成本分析

将聚杏北四扶余污水精细处理站消耗及处理费用同清水精细处理消耗及处理费用对比，分析在经济上是否可行。

3.1 含聚污水“511”处理站消耗及处理费用

含聚污水精细处理运行消耗包含：耗电、药剂消耗，运行费用包含：膜元件更换维修费用、人工费用和设备维修维护费用。

直接运行费用核算：3.13+0.06+0.06+2.31+1.83=7.39（元/m3）

3.2 清水精细处理消耗及处理费用

清水精细处理运行消耗包含：耗电、药剂消耗及清水消耗，运行费用包含：膜元件更换维修费用、人工费用和设备维修维护费用。

直接运行费用核算：0.49+5.79+0.03+0.02+0.51+1.83=8.67（元/m3）

清水精细处理，直接吨水运行费用为8.67 元，高于本站采用微生物处理+固液分离+高级氧化+陶瓷膜装置1.28元。

4 结语

（1）聚杏北四扶余污水精细处理站采用微生物处理+固液分离+高级氧化+陶瓷膜的处理工艺可以较好的满足“5.1.1”水质标准。

（2）该处理工艺吨水运行费用为7.39 元，低于清水精细处理吨水费用，在经济上较为可行。

（3）本站采用的微生物处理+固液分离+高级氧化+陶瓷产率膜的处理工艺能有效处理含油含聚污水，解决含油污水过剩的问题，保证了水量平衡，为以后特低渗透油层的开发提供了经验。