利津污水站沿程水质稳定技术研究

2014-03-12李少民张爱莉

新媒体研究 2014年2期

李少民+张爱莉

摘要目前，利津污至井口水质不稳定表现出的突出问题是悬浮物及细菌含量沿程增加，且沿程未采取防护措施，沿程水质存在一定的污染。对利津联沿程水质数据分析，问题的主要原因是系统内壁污垢沉积及细菌控制不力，并通过药剂优化试验研究，确定了污水处理总体控制处理方案。

关键词利津污；水处理；悬浮物；细菌；优化实验；现场模拟；方案实施

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0046-02

1 利津污水站概况

1.1 处理工艺流程

利津污水处理站1987年建成投产，采用重力沉降流程，设计能力为1×104 m3/d。2007年进行改造后仍采用重力沉降流程，设计处理量1.3×104 m3/d，目前实际处理污水1.2×104 m3/d，污水来源主要为利津油田和郑王油田来液。其中，利津油田采出液量4000 m3/d，含水96%～97%；郑王油田液量6500 m3/d，另外处理后污水输往利津注水站和郑王接转站降粘回掺，掺水量1500 m3/d，一起输往利津联合站处理。

利津污主要处理设备有2000 m3一次除油罐2座，1000 m3二次混凝沉降罐2座，300 m3缓冲罐2座，过滤罐4座。站内加药系统共有8个加药罐，11台加药泵，目前运行基本正常。

目前利津污水站投加的药剂主要有混凝剂、絮凝剂、杀菌剂、缓蚀剂等。

1.2 水质处理现状

1）外输水达标情况。利津污水站处理后的外输水直接输送至利津注水站，然后到各配水间和注水井。首先对利津外输水进行水质分析检测，结果如表1。

由表中的数据可知，利津站外输水中含油量、腐蚀速率均达到胜利油田分公司水质考核指标要求，悬浮物含量偶有超标，细菌含量全部不达标。说明在利津污水站内的处理过程中没有将细菌数量控制在标准要求的范围内，适宜的水性导致细菌在输送过程中大量增殖，是造成后段集输过程水质恶化的主要原因之一。

2）沿程水质处理现状。沿程水质检测结果见表2。

经目前的运行情况看，回注水水质不稳定，且沿程无采取防护措施，沿程水质存在一定的污染。主要表现在悬浮物含量沿程增加，细菌含量超标且沿程增加。

3）利津污水沿程水质特性及污染原因分析。污水在集输过程中的水质变化，如悬浮物增加，主要由腐蚀氧化、水质结垢、细菌硫化物及系统平衡变化导致的氧化还原作用等引起。污水水质稳定控制，也主要包括对污水的腐蚀、细菌及结垢等方面的控制。

4）利津污水腐蚀特性分析。利用系统聚类的分析方法，利津污水属于矿化度和各种离子的含量都较低，腐蚀速度较低的类型。目前利津沿程溶解氧含量基本低于0.05 mg/L，腐蚀速度较低。利津污水在目前水质条件下，没有显著的腐蚀因素，针对利津污水的腐蚀控制，主要措施为控制好溶解氧含量和投加适量的缓蚀剂。利津污水结垢趋势较小，现场结垢不严重。结垢不是导致利津悬浮物增加的主要原因。

5）利津污水细菌生长及影响分析。对利津联合站来水、外输水、注水站来水、外输水、配水间等水样的溶解氧、硫化氢等多项指标进行了检测，进行数据分析可知：沿程污水中SRB数量的变化与其代谢产物硫化氢以及悬浮物的变化趋势基本吻合。随着SRB含量的增加，硫化氢含量随之增加。除与铁离子生成沉淀外，仍有残余硫化氢存在，反映在检测数据上沿程不断增加，悬浮物的趋势也与此类似。

细菌沿程大量增殖，产生的还原性代谢物及菌体污垢等是引起水质变化，悬浮物增加的主要原因。

三种细菌含量均大大超出控制要求，造成沿程水质恶化。主要原因为：①利津污水水质条件利于细菌生长；②利津集输系统停留时间过长，利于固着菌沿程沉积生长。

通过以上利津污水水性及原因分析可见，造成沿程水质变化的主要原因及控制措施为：①由于水性适宜微生物繁殖，加上集输工艺停留时间长，易于污垢沉积，导致系统中存在大量固着菌，细菌控制难度较大，主要以清除管壁污垢，杀灭固着菌和选择高效杀菌剂为主要控制手段；②腐蚀速度不大，腐蚀控制以控制溶解氧含量为主，可通过加药或实施密闭改造来实现。

1.3 对策及处理措施

总体控制思路为有效的杀菌控制和彻底清洗管路、缓冲罐。

考虑采取以下几方面控制措施：①加强污水站内加药控制治理，保证外输水水质达标，从源头消除水质不稳定隐患；②进行注水集输管网清洗，尤其是清洗注水站缓冲罐和注水站及配水间管线，除去管内壁的污垢及缓冲罐沉积污泥等，以消除管壁污垢对药剂的消耗及污垢内固着菌对杀菌控制的影响；③深入研究利津污水中SRB的菌种特性，有针对性的选择细菌控制手段；④从工艺上调整，减少注水站缓冲罐及配水管线停留时间。

2 现场药剂优化实验

为解决利津联及沿程细菌控制不力的主要问题，首先针对利津污水SRB进行了菌种特性研究，包括菌株对杀菌剂敏感性试验、SRB（生长曲线）加药周期试验、杀菌剂筛选试验等，以此为依据，确定杀菌剂的投加方式、投加点等具体实施方案，同时考察杀菌剂对腐蚀控制的影响。并进行现场模拟试验，以确定最为经济有效的药剂优化投加方案。

2.1 细菌控制实验

1）利津污水SRB菌株对杀菌剂敏感性试验。SRB在自然界中广泛存在，在油田水中也有多种类型。据不完全统计，目前SRB已有12个属近40多个种。由于各油田地理位置和地层条件不同，其中生长的脱硫弧菌种遗传特征就各不相同，表现出对杀菌剂的敏感性差异。

另外，利津污水集输系统由于长期水质较差，细菌含量较高，管壁及构筑物内壁污染严重，局部位置的SRB长期处于低浓度抗菌物环境中不能被杀死，其中少数个体通过染色体的抗药性突变，或生理适应等方式，易形成对“1227”的抗药性。因此，对利津污水中的SRB菌株进行杀菌剂敏感性试验，以确定适宜的杀菌剂类型。endprint

利津污水中SRB对双季铵盐类杀菌剂较为敏感。是因为双季胺盐具有两个带正电荷的N原子，更容易通过静电作用吸附于带负电荷的SRB细胞壁上，并进一步渗透到由卵磷脂组成的细胞膜，使细胞内容物外渗，达到杀菌目的。

2）利津污水SRB（生长曲线）加药周期试验。冲击式加药是油田杀菌剂常用的加药方式之一，短期内大剂量的杀菌剂的加入可剥离并抑制管道内壁生物膜的形成，起到保护系统，减缓微生物腐蚀的作用。对于不同细菌基数，不同菌种的油田污水，加药周期和加药量也视具体情况不同有所调整，以达到最科学的控制目的。

为了控制体系中SRB大量繁殖，冲击式加药周期需要和SRB生长周期协调，菌株生长曲线各个时期的特点，反映了所培养的细菌细胞与其所处环境间进行物质与能量交流，以及细胞与环境间相互作用与制约的动态变化。

因此，提取利津污水中的SRB菌株，对其生长曲线进行了测试，通过了解该污水中SRB菌种的生长特性，以指导加药方式。根据利津污水SRB的生长曲线与代时计算，使用冲击式杀菌处理，加药间隔为4天左右。

3）杀菌剂筛选。采集目前油田在用不同厂家生产的10种杀菌剂，对利津污来水进行杀菌试验。在试验药剂中，SJ02双季铵盐型杀菌剂效果较好，在50 mg/L加量浓度下，室内试验可使细菌全部致死。因此，选择该杀菌剂进行现场试验。

4）加药方式确定。冲击式加药方式，适合细菌含量较低的污水。利津污水细菌含量较高，若单独使用冲击式加药，抑菌时间较短，在加药时间以外不断有含有大量细菌的污水补充进来，尤其到系统后端，药剂浓度不足，起不到全程控制作用。因此，考虑污水站连续式加药，将细菌控制在较低水平，并保证外输水达标。

加药点的设置，应首先考虑设在存在细菌大量增殖的设备前面，同时尽量避开净化剂投加点；在集输管线比较长，下游易出现细菌增殖的时候，应适当增设加药点，以保护整个系统。

因此，综合结合利津污水出现的两个细菌增殖严重段，即站内停留时间长，细菌增殖，外输细菌超标；注水站缓冲罐有细菌增殖，主要在这两点采取连续-冲击联合加药方式，即前段污水站缓冲前连续式投加，清理设施内壁细菌，使外输水细菌控制在标准要求之内，降低后端处理难度；然后在注水站缓冲罐前定期冲击式投加，保证污水经注水站后不再激增，维持杀菌效果，保护后段管网直至注水井口。

建议杀菌剂投加方式为：利津污缓冲罐入口连续式投加，加药浓度为40 mg/L，利津注缓冲前以100 mg/L浓度冲击投加，每次6 h，每4天投加一次。

2.2 腐蚀控制效果

首先对利津污来水进行了室内缓蚀试验，试验结果表明，针对利津污来水，在用的季胺盐类杀菌剂在40 mg/L浓度下，缓蚀率可以达到72%，缓蚀效果明显。

现场从2009年3月4日至3月14日，试验期间停加缓蚀剂，杀菌剂按照（20-40）mg/L的浓度连续投加（含两次100 mg/L短时间冲击），采用现场挂片的方式。

试验结果：来水平均腐蚀率为0.18 mm/a，试片表面有明显腐蚀；外输水平均腐蚀率为0.025 mm/a，现场实际缓蚀率达到了86%，试片光亮，无腐蚀现象。

腐蚀试验表明，在利津污，采用季胺盐类杀菌剂连续投加有较好的缓蚀效果。考虑后端注水系统的腐蚀控制，缓蚀剂应继续投加，保证缓蚀效果延续到注水井口。根据井口腐蚀速率检测情况，进一步调整。

2.3 现场模拟实验

取利津污水站外输水为模拟试验用水，以现场加药点至井口停留时间为主要模拟参数，考察所选杀菌剂2种加药方式下的抑菌效果，是否能起到保持水质稳定的作用，为工程化实施提供依据。

现场模拟试验拟进行20天。

1）试验流程：现场模拟装置处理量为6 m3/h，设计停留时间为4小时。

2）加药配方：杀菌剂：前10天以100 mg/L浓度冲击投加，每次6 h，每4天冲击一次；后10天连续式投加，加药浓度为40 mg/L。缓蚀剂：连续式投加，加药浓度为40 mg/L。

3）考察指标：主要考察试验过程水质稳定效果：试验进、出水悬浮物含量、含油量；细菌含量，腐蚀速率等。