含油污水物理杀菌装置应用效果分析

张成鑫（大庆油田有限责任公司第五采油厂）

随着开发的深入，油田对注入水质的要求越来越高。回注水中的细菌（硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌）是影响注入水质的重要因素，尤其是硫酸盐还原菌，不仅对污水管道及处理设备产生腐蚀，增加污水处理难度，而且会造成地层堵塞等危害[1]。由于化学杀菌运行成本高，长期投药会产生抗药性，为了探索经济有效的杀菌方式，大庆油田自2002年开始大范围推广应用高效物理杀菌技术。

1 建设现状

截至2013年4月，大庆油田已建污水处理站205座，163座站采用了物理杀菌方式，共应用各类物理杀菌装置589套，其中紫外线杀菌装置278套，主要应用于水驱、含聚污水站；多相催化氧化装置271套，主要应用于含聚污水站；变频电脉冲杀菌40套。具体统计见表1。

表1 大庆油田物理杀菌装置统计

2 技术原理

大庆油田目前在用的物理杀菌方式有三种：紫外线杀菌、多相催化氧化杀菌（LEMUP）、变频电脉冲杀菌。紫外线杀菌装置、多相催化氧化杀菌装置对进口水质有一定要求，变频电脉冲杀菌装置对进口水质没有要求，可在污水处理各环节使用。其原理及适用范围见表2。

3 应用情况

现场应用情况表明，物理杀菌方法是有效的，可以明显减少污水中细菌数量，但是单纯采用物理杀菌方式难以达到指标要求，各厂目前多采用物理加化学联合杀菌方式。

从各厂反映三种杀菌装置的杀菌效果上看，多相催化氧化杀菌效果最好，其次为紫外线装置，变频电脉冲相对最低，适宜作为辅助杀菌装置。根据2012年公司检测硫酸盐还原菌达标情况，各厂合格率在90.5%～100%之间。

4 存在的问题

从各厂反映的情况来看，物理杀菌装置虽然总体上能够达到设计杀菌效果，但是在运行中主要存在着故障率高、维护费用高、结构不合理等几方面的问题。

4.1 杀菌装置故障率较高，厂家维修不及时，运行时率低

紫外线及多相催化氧化装置经常产生灯管烧毁、石英套管渗漏、镇流器运行不稳定等问题，故障率较高，而《油田水处理用物理杀菌设备运行操作规程》（Q/SYDQ1182—2008）规定，杀菌装置非专业人员严禁拆卸及维修安装，岗位工人无法维护安装，发生故障后厂家维修及时率难以保证，部分组件不能及时更换，导致运行时率较低，目前运行比例为77.6%。具体见表3。

表2 物理杀菌装置原理及适用范围

表3 物理杀菌装置组件损坏台次情况统计

4.2 紫外线杀菌效果不具有全程性，井口硫酸盐还原菌数量上升

紫外线的穿透力不强，杀菌作用只限于物体表面，难以将密闭系统中水流不快处和死水区（如流速低的管线、冲洗罐、储罐以及设备、管线内壁粘泥等密闭部位）的细菌彻底杀死，导致污水离开紫外杀菌装置所能辐射的范围时，细菌会大量繁殖，数量又逐步上升。

例如采油八厂永一联，紫外线杀菌装置对硫酸盐还原菌的杀菌率达到95%以上，装置出口水质满足注入水质要求，但在外输点便监测到细菌数量有所回升。

4.3 维护维修费用较高，杀菌装置配件超期使用

根据《油田水处理用物理杀菌设备运行操作规程》规定，紫外线杀菌装置灯管运行12 000 h、镇流器运行20 000 h后应进行更换；多相催化氧化杀菌装置灯管运行10 000 h和镇流器运行20 000 h、等离子电极运行9000 h、光催化电极运行18 000 h后应进行更换，超期运行，光强下降至85%以下，严重影响杀菌效果。同时，在实际生产运行过程中，灯管损耗量较大，套管、镇流器、电极等配件也易损坏。

按规定使用寿命计算（不损坏的前提下），紫外线单台年维护费用7万元左右，多相催化氧化杀菌装置维护费用17.1万元左右，维护费用较高，按期更换难度较大。

4.4 紫外线杀菌装置结构不合理

采油八厂部分紫外线杀菌装置结构采用“下进上出”的安装方式（图1），滤料、砂粒等进入杀菌装置后，会沉积在杀菌装置腔体内，清洗时研磨易打碎套管。

图1 紫外线杀菌装置进出水工艺

5 措施及建议

5.1 加强管理，规范维修队伍，加大定期维护力度

1）规范设备厂家，加强维修队伍配备，定期对装置进行检查，做到问题及时发现，及时维修，保证杀菌效果。

2）对操作人员进行物理杀菌装置相关的培训，取得操作资格，在日常维护（例如灯管清洗、更换）方面提高及时率。

3）二厂建议增加物理杀菌装置中石英管支架、灯管拉杆、反冲洗气泵等配件的物资代码，方便采购。

5.2 物理杀菌与化学加药相结合，保证井口水质达标

针对物理杀菌装置持续抑菌能力较差，单独使用无法使处理后污水及注水井井口水质达标的问题，建议选取不同位置连续投加杀菌剂，抑制下游深度污水站、注水站、注水井细菌的繁殖。例如采油六厂在深度污水处理站采用以物理杀菌技术为主、化学杀菌技术为辅的杀菌模式，普通污水处理站采用物理杀菌技术与化学杀菌技术联合使用的杀菌模式，实现杀菌系统低耗高效运行，确保井口处水质达标。

5.3 设立杀菌装置专项维修资金

由于物理杀菌装置生产维护费用较高，建议公司加大杀菌装置维护资金投入力度，参考阴极保护、变频等装置的维护模式，设立专项维修资金，确定专业的维修队伍，确保到期和损坏的灯管、镇流器、电极等配件能够得到及时更换，提高物理杀菌装置的杀菌效果。

5.4 改造不合理工艺，保证装置安全稳定运行

针对紫外线杀菌装置安装工艺不合理的问题，对杀菌装置工艺进行改造，以保证系统平稳运行。2012年八厂已对10套杀菌装置的进出口安装工艺进行改造，为防止滤料、砂粒等进入杀菌装置打碎灯管，将装置进出水改为“下进下出”的工艺连接形式，并在进水前加装筛网，有效去除来水携带砂粒等，保证了装置安全稳定运行。

图2 紫外线杀菌装置进出水工艺改造

5.5 加大科研攻关力度，解决生化站杀菌问题

针对多相催化氧化杀菌装置在生化站应用中存在的问题，建议加大科研攻关力度，采用先进实用的杀菌处理工艺，确保前端来水经杀菌处理后达到油田回注水的要求。

[1]胡雪滨.油田污油处理技术研究与应用[J].河南石油,2005,19（6）:78-80.