M开发区含聚污水深度处理技术适应性分析

李宗岩 郝书岳 刘婧宜 张会忠

1大庆油田有限责任公司第五采油厂

2大庆油田设计院有限公司

1 聚驱污水处理系统概况

M 开发区1998 年首次开展聚驱试验，2009 年开始由南到北聚驱工业化应用，目前已开发11 个工业化应用区块。聚驱开发方式由最初的普通2 500万、700万抗盐交替注入方式，发展到了目前LH2500 万抗盐、普通2 500 万、普通1 900 万、1 200 万及700 万抗盐聚合物组合的交替注入方式。依据《大庆油田地面工程建设设计规定》6.2.2条：含聚浓度＜150 mg/L 时，执行水驱注水水质；含聚浓度≥150 mg/L 时，执行聚驱注水水质。根据开发要求，M 开发区聚驱对回注水质均为“5.5.2”标准[2]。大庆油田注水水质主要控制指标见表1。

表1 大庆油田注水水质主要控制指标Tab.1 Main control indexes of water injection quality in Daqing Oilfield

经过多年探索实践，油田含聚污水深度处理技术不断发展进步，其主要包括物化法和生化法两种工艺[3]。M 开发区建有聚驱污水站6 座，按照普通聚驱设计，设计含聚浓度≤450 mg/L，出水设计指标“5.5.2”，设计规模8.8×104m3/d，目前处理水量5.34×104m3/d，负荷率60.7%。聚驱“5.5.2”污水处理站现状见表2。

表2 聚驱“5.5.2”污水处理站现状Tab.2 Current situation of polymer flooding"5.5.2"sewage treatment station

2 含聚污水处理工艺适应性分析

2.1 生化法含聚污水处理

生化技术用于含聚污水处理始于“十一五”末，2008 年首次在大庆油田工业化应用生化污水处理技术[4]，先后建成3 座含聚污水处理站，分别为A13聚、A4聚及A2聚污水处理站。生化法含聚污水处理站现状见表3。

表3 生化法含聚污水处理站现状Tab.3 Current situation of polymer containing sewage treatment station using the biochemical method

2.1.1 存在的问题

（1）调储罐处理效果差。调储罐主要接收三相分离器和脱水站聚驱放水，目前调储罐放水含油浓度普遍在500～1 000 mg/L之间。偏高的主要原因是来水含油浓度过高，在800～2 000 mg/L之间，造成调储罐放水水质较差。

（2）气浮及固液分离装置故障频繁。气浮和固液分离装置投运以来，一直不能稳定运行，故障率高，M4聚污水站2015年投产至今因各类故障造成停运27次325天.

（3）微生物池处理能力逐年低。生物池运行一段时间后挂件出现硬化、渣化、尼龙绳老化现象。微生物菌膜大量繁殖和死亡，产生以菌尸和排泄物为主的大量悬浮污泥，造成挂件超重部分脱落；污泥累计下沉后造成曝气盘堵塞、曝气不均匀，后期维护工作量偏大。

在介绍第一份报纸《中国日报》时，“资产阶级民权思想”翻译成了“civil rights thoughts”，而“civil rights thoughts”只是民权思想的意思。专有名词的错译可能会导致外国游客误解原文意思，不利于达到向外国人传达正确红色文化信息的目的性。“资产阶级民权思想”应该翻译成“Bourgeois civil rights thoughts”。

2.1.2 采取的措施

（1）通过增运三相分离器，控制单井掺水量，使分离设备负荷率由85.3%降至49.3%，沉降时间由30 min 增加至53 min，放水含浓度油3 000 mg/L以上降至1 000 mg/L左右，大幅提高了水质处理的原水质量。

（2）由于抗盐聚合物的注入导致采出液乳化性强于普通聚驱采出液，且采出液乳化程度更高，油滴粒径总体小于4 μm，微小油滴数量是普通聚驱的5倍，乳化性能接近三元采出液，油水分离难度更大，基于采出液的乳化特性分析，开展了破乳剂优化研究及投加试验。

（3）开展化学药剂现场试验。联合研发出适于抗盐采出液的3 类药剂，并在A4 聚污水站、A4 联合站以及A3 转油站等5 个点位进行投加。A4 联合站电脱水器运行稳定，未出现长时间垮电场情况；老化油放水硫化物含量降低明显；A4 聚调储罐和气浮出水含油下降19%、11%。但500 m3沉降罐来液复杂且污染物易在系统循环，去除难度大。下一步以500 m3沉降罐治理为重点，继续开展药剂配伍性研究，进一步改善处理效果。

2.1.3 改进后生化工艺适应性强

通过剖析存在问题，开展现场试验，A13聚污水站早期工艺存在收油困难、污泥上浮等问题，对部分工艺改造，并应用于A4聚污水站和A2聚污水站。经过不断改进完善，形成了以“沉降罐+高效气浮+微生物+固液分离+过滤”为主工艺的含聚污水生化处理技术（图1）。

图1 生化法改进示意图Fig.1 Schematic diagram of biochemical method improvement

针对A13聚污水站施工过程中出现的问题，通过全程跟踪协调，为顺利施工提供了保证；结合设计及施工问题，并对A2 聚污水站进一步加以改进[5]。改进一：微生物池采用折线布置方式，池间隔墙长度变短，提高分组停运检修可靠性及安全性增强；改进二：微生物反应池池顶盖板全部采用活动盖板，方便检修维护；改进三：微生物池内外墙厚均由350 mm调整至500 mm，增强抗裂性。改进后的微生物系统适应性进一步增强。微生物池改进见图2。

图2 微生物池改进示意图Fig.2 Schematic diagram of microbial pool improvement

2.1.4 优化整合效果突出

针对A13区块水、聚驱、三元污水站运行负荷低，水质达标困难的问题，在《2018—2020 年水质综合治理规划》中，提出了污水系统整合思路，总体规划分步实施。方案制定：2018 年编制总体方案，结合开发现状，统筹对污水系统整合，经核实工艺和能力均满足要求；技术改造：2019 年对A13含聚站微生物池改造，实现分组停运、方便检修、提高强度，增强了工艺适应性；平稳运行：2019 年11 月投运，连续5 个月水质稳定达到“5.5.2”指标，含油浓度1.5 mg/L，悬浮物浓度2.0 mg/L；优化调整：2020年4月8日及5月8日将A13水驱污水和三元污水全部整合至含聚污水站统一处理。整合后运行负荷率适中，保持在80%以下；水质稳定达到“5.5.2”指标；节省运行费用465 万元/年，优化劳动用工17 人（表4），为水、聚驱污水系统优化整合积累了经验。

表4 优化用工统计Tab.4 Statistics of optimized employment

2.2 物化法含聚污水处理

M3 区块建有物化含聚污水站3 座，均采用“两级沉降+三级过滤”工艺，沉降段既可“连续流”又可“序批流”运行[6]。2012年开始先后建成3座含聚污水处理站，分别为A12污水站、A5聚污水站及A1 聚污水站。物化法含聚污水处理站现状见表5。

表5 物化法含聚污水处理站现状Tab.5 Current situation of polymer containing sewage treatment station using the physico-chemical method

2.2.1 过滤工艺反冲洗循环水量大

常规过滤罐反冲洗过程中要求膨胀率在20%～40%之间。由于滤料密度过大，达到理想膨胀率的反冲洗强度较大，造成循环水量大、反冲洗过程影响水质等问题[7]。物化法过滤工艺采用三级过滤，A12污水站过滤罐气水反冲洗运行一段时间后，由于阀门不严调整为水洗，再生效果差。因此在后期建设的A5和A1污水站均采用纯水反冲洗，按照设计循环水量平均达到出水量的30%以上，不仅增加了处理费用，建设规模也相应地增加。

2.2.2 聚合物混合后采出液物性发生变化

通过分析研究，抗盐中分聚合物与普通超高分聚合物采出液化验数据差距不明显，但混合后聚合物溶液与单一相对分子质量聚合物差距较大，混合后聚合物溶液处理难度进一步加大。聚合物混合采出液物性分析：电极电位混合后绝对值高于单一分子量聚合物，上升近75%，稳定性增强；混合后聚合物分子线团细小，最小缩至原来的1/3，裹带悬浮物含量增加；混合后黏度成倍增加，最大黏度增大7倍，处理难度增加，通过简单沉降过滤工艺无法达到出水深度处理指标。

2.2.3 改进后工艺适应性强

通过总结A12 污水站运行情况，对A5 聚污水站、A1 聚污水站对存在的问题在设计中加以改进。原水阶段采用高效分离器提高油水分离效果，沉降罐浮动固定收油考虑收油效果，同时改进溶气泵工艺提高污水处理效果，改进过滤工艺实现分侧停产检修[8]，提高了工艺设施适应性。物化法改进见图3。

图3 物化法改进示意图Fig.3 Schematic diagram of physico-chemical method improvement

2.3 工艺经济技术性对比评价

以1.5×104m3/d含聚污水站为例，一次性建设投资物化工艺为14 631万元，吨水费用0.37元，年平均维护费用337万元；一次性建设投资生化工艺为12 644万元，吨水费用0.57元，年平均维护费用264.5万元。

3 结论

（1）物化法属于油田常规水处理工艺，便于操作及管理，运行平稳、抗冲击负荷能力强[9]；污油全过程损失小，排泥量相对生化法少；生产单位可自行管理维护。但建设投资、运行费用及十年现值高；短期的水质波动适应性差，长期波动将导致水质变差；占地面积较大，滤罐数量多，循环水量大；物化工艺过滤罐数量较多，反冲洗水量大，需进一步完善气水反冲洗功能，减少循环水量。

（2）生化工艺建设投资、运行费用及十年现值低；短期水质波动适应性强，微生物系统可自行调节；过滤段处理流程短，一级过滤循环水量少。但在高寒地区采用大型混凝土构筑物作为主要生产设施时，生产维护施工难度大，菌种需每年定期维护，排泥量过多，并分解部分原油。微生物产生以菌尸及排泄物为主的大量污泥，需要对排泥、污泥减量等后续工艺进行建设完善

（3）生化法最合适的处理温度为36 ℃，在温度36 ℃时，处理8 h后，含油浓度由636 mg/L降至50 mg/L，处理效果最佳，其次为38 ℃、34 ℃，超过40 ℃，处理效果下降，应在不同含聚浓度下定期摸索处理温度，保证最佳处理效果。结合膜法生物处理的特点，确定运行原则、主要技术指标的监测频率及标准。

（4）对于油田不同开发时期，除了应对工艺技术及生产运行进行必要的调整外[10]，还应对投加的药剂配伍性进行研究，优化各节点药剂投加种类、点位、浓度等。