陕北某污水处理站水质稳定措施研究

当前，我国大部分油田已经进入了开采的中后期，采出液的含水率高达90%以上。处理后采油污水用做注入水已经成为油田采油污水的主要出路，处理后水质的稳定性是制约污水回注率的重要因素。因此，污水处理站出水稳定性的研究对于油田的高效开发具有非常重要的意义[1]。处理后水质的稳定性指污水处理站出水、注水泵进口、注水井井口的水质指标基本保持一致，水质稳定性一般与各处理装置的运行稳定性、处理药剂的应用状况、水质水量的变化等密切相关。通过评价各构筑物进出水水质，可判断处理装置运行的稳定性，并评价出污水处理工艺运行的稳定性。通过对陕北某油田污水处理站各构筑物出水水质的分析，评价了工艺运行状况，指出了处理工艺上所存在的问题，提出了相应的改进措施。

1实验部分

1.1主要仪器

Unic2100型分光光度计、分析天平、恒温箱、微孔薄膜过滤器。1.2主要试剂

石油醚、丙酮、AgNO3、BaCl2、H2SO4、NaOH、KCl 及HCl均为分析纯试剂。

1.3实验方法

（1）污水中悬浮物含量、含油量、细菌含量和pH 测定依据《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》（SY/T 5329-1994）进行。

（2）污水中离子含量测定依据《油气田水质分析方法》（SY/T5523-2000）进行。

2结果与讨论

2.1污水处理流程简介

污水处理站所采用的处理方法以物理法、物化法为主，主要有自然除油、聚结除油、混凝沉降、过滤等。相应的配套设备有：缓冲罐、反冲水回收罐、滤后水罐、污泥干化池,处理工艺与国内其他油田略同[2]。具体工艺流程见图1。

2.2污水性质测定

2.2.1采出水处理前主要指标测定

用1.3中的实验方法（1）对污水处理前的pH

陕北某污水处理站水质稳定措施研究*

田敬1张书勤2屈撑囤1苏宏光1杨雪1王鑫1

1.西安石油大学陕西省环境污染与控制技术与储层保护重点实验室（陕西西安710065）

2.陕西延长石油集团研究院（陕西西安710065)

摘要通过对陕北某污水处理站各处理单元出水水质分析，评价了处理工艺流程运行的稳定性，指出了水处理系统存在的问题，提出了工艺改进措施。结果表明：通过减小过滤器滤料的颗粒粒径、药剂体系的优化以及加强处理系统的管理等措施，处理后水到达注水井井口时的悬浮物含量、含油量和总铁含量由改进前的40~60mg/L、165~185mg/L和15.56~17.44mg/L降低到了0.7~0.9mg/L、2.0~4.3mg/L和0.09~0.32mg/L，达到了回注水水质标准。

关键词采油污水污水处理站水质特征

Abstract Through the analysis of yielding water quality of different units at some sewage treatment stations in northern Shaanxi,the evaluation is carried out about the stability of operational treatment technology.Then some problems existing in the sewage treatment system are presented,followed by some improving measures of technology.The results show:by means of the measures like reducing the particle diameter of filter material,optimizing the medicine agent system and strengthening the management of treatment system, the contents of suspended substance,oil-bearing and total iron have dropped to0,7~0.9mg/L,2.0~4.3mg/L and0.09~0.32mg/L from 40~60mg/L，165~185mg/L and15.56~17.44mg/L before the improvement,reaching the quality standards of re-injection water.

Key words oil production sewage;sewage treatment stations;water quality characteristics

*基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目，编号：2012JK774

表3污水处理及注水系统沿程悬浮物含量变化结果

5.2548.0030.225.2650.0023.095.2760.0030.125.2859.0030.785.29

62.00

24.67

4.23.984.4018.08

5.091

6.5.6014.443.34

10.69

12. 2.6713.0015.005.00 2.3415.4010.028.60

7.70

日期

沿程各系统悬浮物含量/(mg ·L -1)

来水

除油罐出水

注水站进水

井口

沉降罐出水

过滤器出水

值、含油量、悬浮物含量、总铁及硫化物含量、腐生菌

(TGB)以及硫酸盐还原菌（SRB ）含量进行分析(表1)。

由表1可看出采出污水具有以下特点：水中含油量为165~185mg/L ，悬浮物含量为40~60mg/L ；总铁含量为15.56~17.44mg/L ；硫化物未检出；细菌含量为104个/mL ，腐蚀速率为0.092~0.101mm/a 。

2.2.2采出水处理前主要离子含量测定

采用1.3中的实验方法（2）对如Ca 2+、Mg 2+、Cl -、CO 32-、HCO 3-、SO 42-、Na ++K +和总矿化度以及水型进行测定和计算（表2）。

由表2可得，采出水中Cl -含量平均为23208

mg/L ，Ca 2+、Mg 2+含量平均值分别为7756.9mg/L 和651.3mg/L ，HCO 3-含量为230.8mg/L ，SO 42-含量为42.7mg/L ，属于氯化钙(CaCl 2)型高矿化度采油污水，其中溶解氧含量超过了0.15mg/L 。

2.3水处理系统沿程水质状况及稳定性评价2.

3.1悬浮物含量

采用1.3中的实验方法（1）对处理系统中沿程

各个点（包括来水、除油罐出水、沉降罐出水、过滤器出水、注水站进水、井口等）的悬浮物含量进行测定（表3）。

由表3知，来水的悬浮物含量为45~79mg/L ，经过沉降后降低到3~15mg/L ，过滤器出水低于10mg/

L ，井口则达到20mg/L 以上。从分析数据可知，储油

罐、沉降罐运行良好，出水水质可控制在80.0mg/L 、

20.0mg/L 以下。过滤罐运行状况较差，出水中悬浮物

含量高于5.0mg/L ，主要原因可能是滤料长时间未清洗造成了2次污染[4]。从出站水到井口悬浮物含量增加幅度较大，说明水质稳定性较差[3，4]。

2.3.2含油量

采用1.3中的实验方法（1）对处理系统中沿程

各个点（包括来水，除油罐出水，沉降罐出水，过滤器出水，注水站进水，井口）的含油量进行测定（表4）。

由表4知，来水含油量一般在150~200mg/L 之间。经除油罐、沉降罐后降低到25~50mg/L ，经过滤器后含油量进一步降低到5~10mg/L ，但污水出站到井口，含油量有上升趋势，最高可达60mg/L 以上，这

图1污水处理工艺流程图

采油污水

自然除油

混凝除油

注水站缓冲罐

过滤器

表1污水处理前水质主要指标分析结果日期

5.25 5.26 5.27油田注水水质标准

pH

6.0

6.0 6.06~9含油量/（mg ·L -1）178.2168.0182.2<5.0悬浮物/（mg ·L -1

）485060<1.0总铁/（mg ·L

-1）

17.216.717.4<0.5硫化物/（mg ·L -1）未检出未检出未检出

<2.0TGB /（个·mL -1）104104104102SRB /（个·mL -1）

104104104102腐蚀速率/（mm ·a -1）

0.092

0.096

0.101

≤0.076

注：5.25、5.26、5.27为2012年5月25～27日3个取样日，以下同

表2处理前水质分析结果

日期

5.25 5.26 5.27Cl -含量/（mg ·L -1）23867.6

22243.1

23367.8

CO 32-含量/（mg ·L -1）

未检出

未检出

未检出

HCO 3-含量/（mg ·L -1）230.7230.4232.2Ca 2+含量/（mg ·L -1）7935.87519.07615.2Na ++K +含量/（mg ·L -1）4368.45363.24988.9总矿化度/（mg ·L -1）37548.235679.137083.1溶解氧/（mg ·L -1）0.18

0.15

0.19

游离CO 2/（mg ·L -1）未检出

未检出

未检出

水型

CaCl 2CaCl 2CaCl 2

Mg 2+含量/（mg ·L -1）1074.5257.7782.8SO 42-含量/（mg ·L -1）32.928.857.6总铁含量/（mg ·L -1）17.216.717.4Fe 2+含量/（mg ·L -1）15.814.915.9

5.2510000.001000.00 5.2610000.0010000.00

1.001000.00

1.001000.00 100.0010.00

100.0010.00

日期

沿程各系统TGB含量/(个·mL-1)

来水除油罐出水注水站进水井口

沉降罐出水过滤器出水

表5污水处理及注水系统沿程SRB变化结果

5.2510000.0010000.00 5.2610000.0010000.00

1.001000.00

1.001000.00 10.0010.00

1.0010.00

日期

沿程各系统SRB含量/(个·mL-1)

来水除油罐出水注水站进水井口

沉降罐出水过滤器出水

表4污水处理及注水系统沿程含油量变化结果

5.25178.2279.56 5.26168.008

6.00 5.27182.2474.42 5.28170.6

7.24 5.29169.395

8.90

3.6840.30

4.6830.22

3.2267.78

6.4580.29

2.1229.00 36.901

3.34

33.2412.54

45.6818.90

50.7810.47

30.729.34

日期

沿程各系统含油量/(mg·L-1)

来水除油罐出水注水站进水井口

沉降罐出水过滤器出水

表7污水处理及注水系统沿程腐蚀速率变化结果

5.250.0920.096 5.260.0980.094

0.1860.124

0.1020.130 0.1060.086

0.1120.080

日期

沿程各系统腐蚀速率/（mm·a-1）

来水除油罐出水注水站进水井口

沉降罐出水过滤器出水

可能是因水质含油量超标在管线中残留，造成了对注水管线的污染[5]。

2.3.3细菌含量

采用1.3中的实验方法（1）对处理系统中沿程各个点（包括来水，除油罐出水，沉降罐出水，过滤器出水，注水站进水，井口）的SRB及TGB含量进行测定。实验结果见表5、表6。

由表5和表6知，来水中TGB及SRB含量多为104个/mL。经过处理后TGB及SRB降低到10~ 100个/mL甚至1~10个/mL之间。但污水出站后到井口，细菌含量进一步增加，到井口一般会大于102个/mL甚至103个/mL。细菌含量增加原因可能是沿途管线污染、细菌与管线垢状物共存造成的[6，7]。

2.3.4腐蚀速率

采用1.3中的方法（1）对处理系统中沿程各个点（包括来水，除油罐出水，沉降罐出水，过滤器出水，注水站进水，井口）的腐蚀速率进行测定（表7）。

由表7可知，来水腐蚀速率在0.08mm/a~0.1 mm/a之间，经过除油罐和沉降罐之后腐蚀速率达到0.1mm/a以上，进入注水站以及井口的过程中腐蚀速率增加为0.12mm/a以上。这主要是反应罐未敞开罐，溶解氧浓度增加增大了腐蚀速率。

3存在问题的解决措施

通过实验数据分析，对存在的问题解决措施主要有：

（1）过滤器出水悬浮物含量的不稳定性与过滤器运行状况不佳有关，可减小过滤器滤料的颗粒粒径，由已有的0.5mm以上降低到0.3～0.5mm。

（2）通过药剂体系的优化，提高悬浮物、油的去除率；利用氧化药剂控制铁离子及细菌含量；适当提高pH值至7.0～7.3，可降低溶解氧、低pH对污水的腐蚀性。

（3）加强处理系统的管理，确保储油罐及沉降罐系统排泥、过滤器反洗、加药系统正常运行[8～11]。

在分析工作的基础上，优化的药剂体系为：①絮凝剂：选用聚三氯化铝（PAC）为无机絮凝剂，其用量为80mg/L；助凝剂：选用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）为有机絮凝剂，其用量为2.5mg/L；②氧化除铁剂：选

用氧化型药剂为除铁剂，其用量为20mg/L ；③pH 调节剂：采用4%NaOH 调节采出水的pH 值为7.5。

通过上述改进措施，在处理系统沿程选取除油罐出水点和井口点，采用1.3中的方法（1）和方法

（2）对其水质进行连续3d 的分析。改进措施实施前后水质分析平均结果见表8。

由表8中数据可知，通过上述改进措施的实施，改进后出水水质较改进前有了大幅度提升。

表8污水处理后水质主要指标检测结果

pH

5.8 5.87.07.5含油量/（mg ·L -1）78.042

6.02 5.46 2.28悬浮物/（mg ·L -1）40.6118.66 1.0.60总铁/（mg ·L -1）1

7.16

5.98

1.22

0.08

硫化物/（mg ·L -1）未检出

未检出

未检出

未检出

Cl -含量/（mg ·L -1）23992.522743.022792.621843.1HCO 3-含量/（mg ·L -1）230.66198.07160.73150.39腐蚀速率/（mm ·a -1）0.096

0.073

0.1206

0.063

水型

CaCl 2型

Ca 2+含量/（mg ·L -1）

7935.87750.75069.04869.7Mg 2+含量/（mg.L -1）

1074.50650.23286.58203.22SO 42-含量/（mg ·L -1）55.6253.7651.0048.00Fe 2+含量/（mg ·L -1）15.60 3.790.250.07Na ++K +含量/（mg ·L -1）4457.24666.88472.18241.8总矿化度/（mg ·L -1）

37780.736079.336833.235356.3SRB /(个·mL -1)100001000100100TGB /(个·mL -1)

10000100100100测试指标

除油罐出水

改进前

改进后井口

改进前改进后

埒本文编辑：王梅收稿日期：2012-07-25埒

4结论

（1）通过减小过滤器滤料的颗粒粒径、药剂体系的优化以及加强处理系统的管理等措施，基本上解决了处理工艺中水质不稳定的问题。

（2）此污水处理站污水中悬浮物含量、含油量、总铁含量、细菌含量、腐蚀速率经过改进后由原来

40~60mg/L 、165~185mg/L 、15.56~17.44mg/L 、104

个/mL 、0.08~0.13mm/a 降低到了0.7~0.9mg/L 、2.0~4.3mg/L 、0.09~0.32mg/L 、102

个/mL 、低于0.076mm/a ，

达到了油田注入水水质指标。

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■作者简介

田敬(1987-)，女，在读硕士研究生，现主要从事油气田环境污染与控制技术方面的研究工作。