提高含油污水滤后水质与合理加药

程延庆 魏振伟 杨永纯（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

随着油田开发延续及多种驱油技术的应用推广，采出液中聚合物、硫化物、表面活性剂等含量逐年增多，使采出水成为一种复杂的含油污水体系。对含油污水进行处理再利用，是油田清洁生产中节能减排环节的重要内容，滤后水中如果含油量和悬浮物过高，不仅影响系统的正常运行，而且回注地下后会堵塞地层，严重影响后续原油开采。此外，随着油田开发时间延长，原油含水逐渐上升，采出水量越来越大，由于存在注采不平衡、技术处理局限等因素，部分水量必然要排放到环境中去，因此必须考虑污水的达标排放问题。如果这部分污水处理不达标，将会污染土壤和水体，影响生态平衡，造成重大的经济损失。

1 水质超标的原因分析

含油污水处理系统一般由沉降、缓冲、过滤、加药、收油、排泥等工艺环节组成，系统特点是设备多、环节多，每个设备环节出现问题都可能导致水质不合格。我们在某油田含油污水处理站对污水沉降、加药、缓冲、过滤四个环节进行了水质取样，污水处理各环节含油及悬浮物含量前后对比见表1。

表1 污水处理各环节含油及悬浮物含量前后对比

根据污水处理的四个主要环节分别测出的含油及悬浮物下降幅度，通过饼状图可以看出过滤和加药这两个环节是决定含油污水水质处理的关键，其反映在过滤罐的运行状态和加药比的合理确定上，含油降低幅度对比见图1、悬浮物降低幅度对比见图2。

图1 含油降低幅度对比

图2 悬浮物降低幅度对比

2 应对措施

2.1 合理确定过滤罐反冲洗的运行参数

目前多数油田过滤含油污水是利用多孔介质从水中分离不溶解固体的技术，通常用硬度高、耐磨损、抗压性好的核桃壳为滤料，其化学性能稳定，不易在酸碱中溶解、吸附截污能力强，吸附率为27%～50%，具有亲水性好，抗油浸等优点[1]。含油污水进入过滤罐时，通过润湿聚结和碰撞聚结及核桃壳滤层的过滤作用，可滤除污水中的油和悬浮物，但随着时间延长沉积的油泥杂质必然会堵塞滤料层，故必须对滤料层进行反冲洗，反冲洗效果的好坏直接决定了滤后水质的优劣，解决反冲洗达不到预期效果的问题要通过优化反冲洗参数解决，主要体现在根据水质特性合理确定反冲洗强度。

在该污水站例行检修开罐检查中发现，滤罐内滤料与填装时的高度对比有不同程度的流失，现有滤料有轻微板结现象，这些都是反冲洗强度过高造成部分滤料跑料或强度过低滤料清洗不彻底。

2.1.1 反冲洗强度的确定

为确定合理的反冲洗强度进行了实测试验：依据日常反冲洗强度一般为14 L/s·m2，确定4个试验数据点：13 L/s·m2、14 L/s·m2、15 L/s·m2和16 L/s·m2，每个试验数据点要求连续反冲洗7天，并且在每个数据试验点反冲洗前和反冲洗后8 h进行取样，分析在不同反冲洗强度下的滤后水含油及悬浮物的对比状况，污水处理各环节含油及悬浮物含量前后对比见表2。

表2 污水处理各环节含油及悬浮物含量前后对比

从试验结果中可以看出，在反冲洗强度为15 L/s·m2时，滤后水的含油和悬浮物下降幅度最大，当继续加大反冲洗强度到16 L/s·m2时，其滤后水中含油和悬浮物的下降幅度并未明显增加，开罐检查其滤料已开始出现流失迹象。故该站将反冲洗强度订在15 L/s·m2。

根据计算公式：

式中：Q为滤罐反冲洗所需流量，m3/h；S为滤罐过滤面积，m2；q为单位时间、单位面积反冲洗所需水量，L/m2·s。

由以上计算公式得出Q为434.3 m3/h，反冲洗水泵出水流量应控制在434～435 m3/h。在具体操作时，先用小强度进水滤料滤层膨胀，这样既不会造成污染物堵塞出口造成憋压，也不会使滤料流化严重造成搅拌效果不好。在小流量冲洗状态一段时间后，使滤层上的污染物充分脱落后再进行大强度冲洗，使污染物更好地去除[2]。优化反冲洗强度后，过滤罐出水含油、悬浮物降低了，达到了预期效果。

2.1.2 反冲洗时间的确定

该污水站通过现场试验确定反冲洗周期为8～24 h，正常生产运行情况下，单台滤罐每天反冲洗1次，如果来水水质变差或其它非正常生产运行情况下，根据生产状况，增加反冲洗1～2次；每次单台滤罐反冲洗时间为15 min，其中保证搅拌器搅拌10 min。

2.2 合理确定最佳投药比

为了加速滤前含油污水中悬浮物的凝结，含油污水处理站普遍投加絮凝剂对污水进行预处理，使污水中的悬浮物形成絮凝物聚结下沉，该过程不仅可以除去污水中的悬浮物和胶体粒子，降低COD值，而且还可以除去细菌等[3]。目前萨北油田广泛使用的絮凝剂是聚炳烯酰胺，它用量少，产生的絮体大、沉降速度快、受共存盐、pH值和温度的影响小，效果明显，但药剂较贵。根据日常生产经验，药剂投加过多对出水水质提高的作用并不大，却造成大量药剂浪费，但投加过少又造成过滤罐出水水质不合格。为节约药剂成本同时又保证滤后污水水质达标，需要进行絮凝剂最佳投药比实验[4]。

2.2.1 实验准备

为确保实验数据的科学性，要准备同一厂家、同一型号的药剂进行实验，员工熟练掌握加药泵调节排量的操作方法，化验员进行污水含油及悬浮物含量测定时需达到取样手法统一、操作步骤统一，严格按照每5天更换一次加药浓度进行取样化验。为确保在反冲洗正常进行的情况下进行实验，连续反冲洗全部过滤罐，排除了在实验过程中出现的外界影响因素，从而保证了实验数据的有效性[5-6]。

2.2.2 实验结果

严格按照计划进行取样化验，不同加药比下含油、悬浮物数据见表3。

通过实验数据绘制不同加药比及含油、悬浮物变化曲线，见图3。

表3 不同加药比下含油、悬浮物数据

图3 不同加药比及含油、悬浮物变化曲线

通过实验数据可以看出加药比在16 mg/L以下时，滤后水含油、悬浮物含量略有上升；加药比在18～22 mg/L时，滤后水含油、悬浮物含量变化不太稳定；当加药比在16 mg/L时，滤后水含油、悬浮物含量趋于稳定并略有下降，达到加药预期效果[7-8]。综合以上分析，在保证滤后水水质的前提下，为节约药剂降低生产成本，该站最终确定投药比为16 mg/L[9-10]。

3 结论

1）含油污水处理过程中要对过滤罐进行反冲洗强度等参数进行合理确定，合理的参数对提高滤后水质、避免滤料流失具有重要的意义。

2）针对不同的含油污水水质，应合理选择与之相适应的絮凝剂。针对不同厂家不同批次的药剂要进行摸索最佳投药比试验，找到水质与药剂成本的最佳结合点，确定最为合理的加药量。

3）建立过滤罐档案跟踪记录，密切监测各罐运行情况，加强前段工序的处理，严格控制来水水质、把好药剂投加关，定期开罐检查。