生物处理技术在聚驱污水站中的应用

张学清（大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所）

随着油田的深入开发，接替产能开发的层位物性逐渐变差，地层开发由中高渗透率逐渐转向低渗透层和特低渗透层，这对回注水水质提出了更高的要求，含聚污水需达到“5、5、2”深度水质的要求。同时，由于聚驱采出液水质特性发生改变，采出液乳化程度高、油珠粒径变小，导致污水处理难度加大，而常规聚驱污水深度处理工艺复杂，出水水质达标困难，原油回收率较低。因此，尽快确定适应于聚驱采出水处理的工艺流程，对提高污水处理水质及原油回收率具有重要的意义。

1 存在问题

目前，萨南油田共有各类污水处理站35 座，污水系统总体运行平稳，但由于污水系统建站时间均在10年以上，部分污水站存在设备老化、工艺流程落后等问题。经现场调查，聚驱污水系统主要存在以下问题：

1）聚驱深度污水需要量增幅较大，现有聚驱深污站能力不足。随着老油田水驱精细开发及三次采油规模的不断扩大，根据开发要求及相关注水水质标准，未来10年，萨南开发区“深度水驱”对于深度污水的需求量还会保持逐年增加趋势，预计高峰期比现在增加51.8%，导致聚驱深度污水处理能力明显不足。

2）聚驱污水水质复杂，污水处理难度增大。由于污水中聚合物增加，致使污水乳化程度变高，污水黏度增大，油珠粒径变小，悬浮物更加稳定，油水分离困难，最终导致污水处理难度增大。水驱污水与聚驱污水特性对比见表1。

表1 水驱污水与聚驱污水特性对比

由表1 可知，含聚污水与非含聚污水相比，油珠直径变小，含聚污水的黏度增大。因此，污水稳定性增大，最终导致污水处理难度增大。

3）聚驱处理工艺落后，水质达标率及污油回收率低。目前油田聚驱污水深度处理，一般采取“常规+深度处理” 两站处理工艺：第一站先建常规聚驱污水站，通过“两级沉降+一级过滤”将聚驱污水首先处理成常规污水，见图1；第二站再建深度污水站，采用“两级过滤”处理深度污水，见图2。

图1 常规聚驱污水处理站流程

图2 聚驱污水深度处理站流程

这种“常规+深度处理” 两站处理模式工艺复杂，处理阶段较长，适应性较差，水质达标率低，污油回收率低，无法达到节能环保要求。

2 技术原理

为解决上述问题，综合分析生物技术和工程实际，提出组合应用生物破乳菌和原油降解菌处理油田高含聚污水的新思路：首先利用破乳菌产生的生物破乳剂使乳化油破乳并回收，使得污水中的乳化油含量大幅降低；再利用原油降解菌降解污水中残存的少量溶解态原油，提高出水水质指标和原油的回收率。

生物破乳菌产生的胞外分泌物——多糖和e-DNA 等生物大分子（生物破乳剂）能与水中的乳化剂形成络合物，使原来的乳化剂失去作用，在气动搅拌条件下，生物破乳剂具有较多的机会碰撞乳状液界面膜，吸附于膜上使其稳定性降低，从而达到破乳，见图3。

图3 乳状液被生物破乳菌破坏后的微观形态变化

传统生物工艺主要原理为微生物分解，通过微生物生命过程将污水中含油分解为CO2和H2O，分解率达90%以上；而微生物破乳菌以水中无机盐及有机物为营养，对有机物分解率在30%～40%左右，避免了传统生物工艺对原油过度消耗的现象，这不仅增加了原油的回收率，而且提高了水质和经济效益。近年来，以微生物为核心的油田污水处理新技术开始步入工业化应用阶段，并陆续建成投产了杏V-Ⅱ联合站、聚南Ⅱ-2 等生化污水处理站。从现建设投资、运行成本以及处理效果上进行综合对比，微生物污水处理技术具有较强的优势。

3 改造措施

经调查，聚合物含量最高的污水站，现聚合物含量已达到435 mg/L 左右。针对现场实际情况，通过核算聚驱污水站设备负荷，对有异议的流程、设备提出设计更改方案：

1）借鉴传统工艺，采用先进的“气浮+生物破乳除油+固液分离工艺+一级过滤”组合工艺，新建聚驱高含聚污水深度处理站，提高污水处理水质。

2）采用适合高含聚污水、对原油分解率低的高效微生物破乳菌作组合填料，核心采用微生物破乳除油工艺，提高原油回收率。

3）在确定设计流程中发现，在原方案中，收油系统有两套，一套是气浮装置收油系统，另一套是生物处理池收油系统，且装置的收油槽容积较小，缓冲时间不够，将使操作运行不稳定。气浮装置的收油系统与生物处理池的收油系统都是间歇运行，这两套装置同时排油的概率很小。经工艺流程分析、计算，决定将这两套流程简化为一套流程，并增加一套污油回收缓冲装置，确保生产安全运行。

4）对原站设备进行调查分析后发现，原聚驱污水站的污泥处理系统不完善，储泥池没有保温措施，没有设计污泥减量化设备。因此，如果冬季新建试验站的排泥系统排泥入储泥池，系统将无法运行，若新建试验站的排泥系统接入原站回收水池，则对原站水质影响较大，并增加池底污泥的清除难度。经分析论证，决定将排泥系统并行两条出路，一条接入原站储泥池，另一条接入原站回收水池，便于生产操作管理。

5）由于场地限制，在新建站场区布置时，若按原方案对设备分开布置，则无法满足安全规范要求。结合设计要求，按装置的防爆等级分类，将气浮间、生物处理池和固液分离间合并成一栋建筑物，使场区布置更加紧凑，减少了投资。

4 结束语

通过对聚驱污水处理站的技术改造，尽快摸索出适合聚驱深度污水站的标准设计模式，完善聚驱污水站配套工艺，确定适应于聚驱采出水处理的设备、工艺流程及操作参数，最终实现提高污水处理水质及原油回收率的目的。