随着油田开发阶段的延长，污水处理系统能力出现不足，排污系统和日常排污以及收油是影响油田污水处理水质的重要因素。针对这些因素提出利用人工湿地对洗井、修 井 污 水 进 行 处 理，减 轻 水 处 理 站 压力，通过合理加药提高除油罐除油效率，从含油污水进口进行杀菌，防止对管线设备的腐蚀，防止细菌菌体堵塞过滤器，过滤后根据细菌监测结果再次进行杀菌，保证出水合格等改善措施。
关键词：
油田污水；滤料板结；细菌堵塞；人工湿地；絮体沉降；水质
０ 引 言
陇东油田污水主要包括油井采出水、注水洗井污水、注水井维修降压返 吐 水 和 井 场 集 流 雨 水，水 处 理流程主要分两种，一种 是 比 较 完 善 的 水 处 理，通 过 污水处理厂调节罐稳定、沉降除油罐除去油和大量悬浮物、核桃壳过滤器再除油、纤维球过滤，最后回注入注水井和回灌补充地下水；另一种是零星区块经过除油罐简单处理。实际运行 中 处 理 后 的 污 水 仍 然 含 有 油和固体悬浮物，硫酸盐 还 原 菌 合 格 率 低，造 成 地 层 堵塞、管线和设备腐蚀严重，影响了回注的效果，因此急需对污水处理水质的影响因素进行分析，制定切实可行的措施，提高污水处理水质合格率。
１ 影响水质的因素
１.1 污水处理系统能力设计不足
一是采出水增加，原来的水处理系统能力不足，二是原有 设 计 当 中 没 有 考 虑 洗 井 污 水、井 场 回 收 杂水。过去洗井污水主要依靠井场排污池蒸发，没有进行回收，现在所有污水 进 行 回 收 处 理，同 时 注 水 井 返吐水量大，造成污水在 罐 内 停 留 时 间 缩 短，没 有 足 够的沉降时间，处理效果 变 差，当 回 收 注 水 井 返 吐 污 水时负荷冲击过重造成分离的油水乳化。
１.2 排污系统是影响水质的重要因素
在水处理系统 中 水 中 的 污 染 物 大 多 数 以 污 泥 的形式沉积到罐、容器中，或者被过滤设备所截留，可以说污水处理过程就是污泥富集、脱离污水的过程。大罐、设备中的污泥若不及时排出，污泥中富集的污染物重新进入污水，使水质恶化。罐中沉积的污泥多采用人工定期清除，由于 管 理 不 善，污 泥 不 能 及 时 彻 底地排出而 在 系 统 中 恶 性 循 环，导致过滤罐工作周期短、出水水质差，悬浮物和各类细菌严重超标，进而造成地层堵塞。
１.3 核桃壳过滤器滤料容易流失、板结
处理污水中的油和悬浮物主要依靠过滤器进行过滤，由于前级水质恶化，过滤器负荷加重，过滤水超出过滤器的纳污能力，滤 料 很 快 被 污 染，导 致 过 滤 器出水质量差，如果再生处理不当或者处理不及时，滤料板结，压 差 增 大，就 会 导 致 隔 板、筛管断裂造成跑料，因为维修费用高，维修和补充滤料成问题，过滤器停用。
过滤器结构不合理：核桃壳作为过滤介质主要优点是反冲洗时较低的压力即可使滤层膨化，成为沸腾床，滤料之间摩 擦 剧 烈，反 冲 洗 效 果 好。随 着 过 滤 的进行，大量轻质的油污和悬浮物附着在核桃壳表面，使其密度降低，滤料膨 化 所 需 压 力 越 小，导 致 滤 料 膨化严重，超过筛管高度。大量滤料和油污在没有阻拦情况下直接进入了布水筛管与罐顶之间的死角，堵塞布水筛管导致反冲洗 压 力 急 剧 上 升，反 洗 排 量 下 降，使反冲洗不能有效地进行，滤料再生困难。在反冲洗结束后，黏附于罐顶的 大 量 油 污 落 下，又 进 一 步 加 剧了布水筛管的堵塞，甚至憋断筛管导致跑料。
反冲洗强度不合理：反冲洗强度过小导致冲洗不彻底，堵 塞 快，产 生 结 块。反 冲 洗 强 度 过 大，出 现 跑料、配水系统故 障 等，滤 料 磨 损 大，更换滤料周期短。
反冲洗过程中打碎的滤料以及经摩擦粒径变小的滤料在无阻拦情况下穿过布水筛管之间的缝隙，同出水一起由布水筛管排出，滤料流失严重。
污油中的蜡质、胶质和沥青质附着在核桃壳滤料上，反冲洗时不易冲洗出去，滤料不能达到完全再生。
长时间运转致使滤料板结，板结后的滤料黏结形成较大的颗粒状或块状而使滤层孔隙及缝隙变大，从而失去过滤作用。因而油污是造成滤料失效的关键因素，絮凝物和盐类结垢的增加又加快了滤料的板结速度，改变了油和悬浮物与滤料结合的性质，导致现有的反冲洗无法实现滤料的再生。
冲 洗 频 度 和 时 间 不 足，超 负 荷 造 成 滤 料 堵 塞 结块，结块的主要 成 份 为 硫 化 物、垢、原 油 和 胶 质，污 染结块的滤料颗粒间亲 和 力 强，反冲洗的效果变差，单一的清洗剂只能到达表面，清洗效果差。核桃壳过滤器更换滤料垫层更换不彻底，油污经水泡后污染新滤料，缩短滤料寿命。
滤速对过滤器 出 水 质 量 和 过 滤 器 滤 料 寿 命 的 影响：合理控制滤速才能保证除油效果，滤速过高，过滤周期缩短。当絮体强度较弱时，流 速 加 大，水 流 剪 切力使核桃壳滤料表面吸附能力减小，造成沉积颗粒从滤料壁脱离，引起水质恶化。
通常推荐滤速 控 制 在５～８ｍ／ｈ，核 桃 壳 过 滤 器进水含油小于１２０ｍｇ／Ｌ时出水１５ｍｇ／Ｌ以下，运行２年后沉降罐出 水 悬 浮 物 在３５０ｍｇ／Ｌ 以 下，出 水 含油在１２０ｍｇ／Ｌ以下，可以满足核桃壳过滤要求。
１.4 纤维球过滤器存在跑料和滤料硬化现象
含油污水处理 单 元 使 用 一 段 时 间 之 后 截 污 能 力会下降，只要合理使用 药 剂，及 时 反 冲 就 会 取 得 比 较好的效果。在进水含油、悬浮物过重时纤维球很快污染，高含盐状况下很快结垢硬化，处理压差增加，不锈钢激光割 封 板 刚 度 小，容 易 压 变 形 甚 至 破 裂 产 生 跑料。反冲洗 后 压 紧 装 置 有 部 分 滤 料 在 上 面，无 法 压紧，影响过滤精度。
纤维球滤器设备在停止运行２ｄ后重新启动，出水水质明显的恶化，并带有明显的污泥腐败的气味。由于原先被截留的悬浮物在滤层内发生了厌氧反应，污泥腐败变质，产生可溶性有机物和营养物。因 此，设备停运后的重新启动应控制在被截留污泥发生厌氧反应之前，长期不运行时，应该清洗纤维滤料，并用药剂洗涤处理后满水保存。
单独水清洗：反冲洗用水直接取用过滤后的水冲洗，反冲洗３０ｍｉｎ。结果发现虽然纤维滤球能在反冲洗水的顶托下和搅拌下变得疏松，但通过对出水水质的检测，发现清洗的效果很差。反冲洗水未能彻底冲出纤维球截留的悬浮物，出水水质差。
气－水联合清 洗：为 了 增 加 反 冲 洗 体 系 对 滤 层 的扰动作用，采 用 气－水联合反冲洗的方式对滤层的清洗效果进行观察。反冲洗出水水质随时间的变化，在冲洗的前期（０～１０ｍｉｎ），原 先 被 滤 层 截 留 的 污 染 物随反冲洗液大量地排出，出水中的 ＣＯＤ和ＳＳ含量骤然升高，出水也呈现明 显 黄 色 浑 浊；而 后 期 出 水 色 度明显的下 降，颜色逐渐变浅并最终与反冲洗进水一致，水中的污染物含量也随之 下 降，在３０ｍｉｎ时，出水与进水 水 质 相 当，确 认 清 洗 结 束。气－水 联 合 反 冲洗与单独 水 反 冲 洗 相 比，具有良好的清洗滤层的效果，并且反冲洗时间控制在３０ｍｉｎ比较合适。
纤维球过滤器在长期运行后，在纤维球上可能积累大量有机物、油 污、甚 至 是 微 生 物，造 成 阻 力 增 大，过 滤 精 度 下 降，这 时 可 用 ２％ 的 ＮａＯＨ 溶 液 浸 泡２４ｈ，进行化学清洗。
１.5 加药不合理，水质缺乏监测调控
在工艺流程上要保证加药后的反应时间，在除油罐前通过加药、凝聚、絮凝，在除油罐里上浮、沉降，使除油罐出水含油和悬浮物达到２０ｍｇ／Ｌ 以下。如果投入化学药品效果差，导 致 没 有 形 成 絮 体，沉 降 或 者上浮效果变差，除油罐出水中含油和悬浮物含量高，就会影响下级处理。
合理选择药品和投加比例、先后次序很重要。选择合适的絮凝剂和助凝剂显著加速沉降过程，有利于水质达标 率 提 高，但如果投加过量不但提高不了水质，反而对水净化不利。通过试验优选投加的最佳比例，一般９５％以上的絮体沉降时间在１０ｓ以内。
杀菌剂投加位置不合理，造成细菌堵塞除油罐、腐蚀除油罐经常发生。采 出 水 在 原 油 脱 水 罐 中 就 已经开始繁殖硫酸盐还原菌，硫酸盐还原菌和硫化物含量高逐级升高，将水中的ＳＯ４２－ 中的正六价硫还原成负二价硫造成设备、容器、管道的腐蚀。里３７区蛟一综合站就 是 典 型 例 子，由于收水桶中心管腐蚀穿孔３００×２７０ｍｍ，造成除油罐不能出水大修。核桃壳过滤器 出 水 硫 化 物 浓 度 １２７．７６ ｍｇ／Ｌ，硫 酸 盐 还 原 菌１０４～１０５个／ｍＬ。纤维球过滤器出水硫化物浓度上升到１４１．３８ｍｇ／Ｌ。
一般杀菌剂投加在水处理末级，由于前期大量细菌的存在对水处理站内设施造成严重腐蚀，导致水处理运行两年后普遍不能正常。水质检测仪器价格高，区块标准油调配复杂，导致仪器不能配备到位和长期正常检测，分段水质缺乏监控，处理站管理人员 无 法 了 解 水 质，只 是 通 过 水 色感觉，不能对各段处理效果调控。
１.6 除油罐的收油工艺问题
收油 不 畅 或 者 收 油 不 及 时，造 成 罐 顶 油 污 层 过厚，有时油随水排出，表现为出水严重污染，聚集产生的老化油对再次脱水也造成困难。
收油槽结构不合理，导致收到的水多油少；浮油层不能集中加热，稠油 块 无 法 进 入 收 油 槽，特 别 是 冬季，排油困难；调节堰故障导致收油无法连续进行；人为的控制收油造成收油不及时等都会影响除油罐出水水质，有时油和水一 起 排 出 进 入 过 滤 段，另 外 投 加混凝剂形成的絮体在水中悬浮和水一起进入过滤段导致过滤负荷加重。
２ 改善措施
２.1 水生植物处理洗井、修井污水
洗井、修井降压吐水污水的主要成分为悬浮物，含油量低，矿化度５０００ｍｇ／Ｌ左右，大量回收一则水处理能力不 足，二 则 回 收 费 用 高，容 易 堵 塞 管 线、设备。陇东地区水 资 源 短 缺，干 旱 少 雨，利 用 废 弃 井 场建造人工湿地，利用水 生 植 物 处 理 洗 井、修 井 降 压 吐水污水，然后进行养殖，蒸 发 水 量 可 以 改 善 区 域 性 气候。胜利、玉门、塔里木、吉林等油田利用人工湿地都取得了经济效益和社 会 效 益。吉 林 油 田 新 大 采 油 厂采用气浮除油、生物氧 化、沉 淀 后 人 工 湿 地 处 理 达 到ＧＢ８９７８－１９９６《污水综合排放标准》中的二级标准，湿地出水完全达到农 田 灌 溉 标 准，对 于 干 旱、半 干 旱地区非常有引进价值。
胜利油田桩西采油厂将隔油池出水 用３００ｍ 长的明渠引 到 两 个 串 联 的 芦 苇 池 处 理，第 一 个 池 深 度０．３～０．５ｍ，第２个池深度０．５～１ｍ，通过采样观察通过芦苇氧化塘的生化处理达到排放标准。污 水 经过氧化塘人工湿地的吸附、过滤、沉淀、生物降解污染物得到了很高的处理率，石油类由１０ｍｇ／Ｌ降到３．２ｍｇ／Ｌ，硫化 物 由２．５１ ｍｇ／Ｌ 降 到 检 不 出，挥 发 酚 由１．１９ｍｇ／Ｌ到未检出。
接触氧化－湿地－无动力充氧处理流程见图１。
◆ 腐化沉淀槽 主要去除部分有机物和悬浮物，污泥和比重较大的悬浮固体会沉淀到有一定的坡度底部，比重较轻的悬浮固 体 上 浮 至 水 面，中 间 层 液 体 较原污水澄清。上层浮渣和底层污泥需定期清掏。
◆ 厌氧生物接触氧化槽 为鹅卵石，中间为塑料制成的多折片球型填料，材 料 密 度 要 比 水 大，主 要 作 用是过滤，附着生物膜，降低流速。
◆ 最终沉淀 槽 作 用 是 进 一 步 沉 淀 分 离 污 水 和 污泥，以及去除 ＢＯＤ５、ＳＳ和进行反硝化，中间层清水通过莲蓬弯流 至 人 工 湿 地。该 槽 也 需 定 期 清 掏。此 外上述三槽会产生甲烷、氨气、氮气等气体，需设通风管连通，通过通风管直接放空。
◆ 下行流－上行流人工湿地 通过前面腐化沉淀槽，厌氧生物接触氧化槽和最终沉淀槽的处理，进入人工湿地的污染物负荷将有效降低，此人工湿地由串联的两个池组成，分别为下行流和上行流。底层铺直径５ｍｍ 左右的碎石 连 通 两 池，上 层 为 土 壤 和 直 径 ０～４ｍｍ 的砂混合，下行池填料高于上行池１０ｃｍ，以克服人工湿地的水头损失。水 生 植 物 可 选 择 芦 苇 和 香 蒲等普遍的 植 物，定 期 收 割。下 行 流－上行流人工湿地相当于一般污水处理的深度处理，尤其对于去氮除磷有很高的处理效率。
◆ 无动力跌水充氧槽 相当于出水前的集水槽，有集配水功能，并且与大 气 相 通，可通过里面三层铺有鹅卵石的表面粗糙的阶梯式跌水板进行复氧，可有效抑制发臭和提高透明 度。出 水 最 终 通 过 截 污 沟 渠 排至附近水体或者下渗补给地下水，大大降低了对受纳水体的污染。
２.2 加化学药剂提高除油效率
室内试验自然沉降大部分机杂沉降下来要达到１８ｈ，由于罐内为边进边出的动态沉降，往往需要２０ｈ以上。采用投加絮凝剂，形成絮体沉降速度加快，室内试验５ｍｉｎ左右即可达到全部沉淀。江汉油田广华站由于罐容不足没有足够沉降时间，除油罐去除率为０，投加 Ｘ－６０２絮凝剂后去除率由０上升到８６．４％。
彩南油田工艺流程和除油罐结构和陇东油田相似，通过合理加 药，调 节 罐 进 水 含 油２１０ｍｇ／Ｌ，悬 浮物１０８ｍｇ／Ｌ，在调节罐到除油罐间流程加防垢剂、助凝剂，通过除油罐反应、絮凝、上浮、下沉、斜板除泥和及时收油、排泥管理，除油罐出水达到了含油未检出，悬浮物４．２ｍｇ／Ｌ，不经过过滤都能达到水质合格，在原油出口和过滤出口进行加药杀菌，含油污水经过杀灭细菌后消除了对水处理站设施的腐蚀。
江汉油田常用的重力式污水处理流程见图２。
江汉油田采用重力除油流程加过滤，悬浮物达到４ｍｇ／Ｌ以下，含油达到１０ｍｇ／Ｌ以下。
２.3 装置改造
２.3.1 改造除油罐内部结构
在除油罐设计 规 范 中 推 荐 自 然 沉 降 分 离 有 效 停留２．５～３．５ｈ，聚结沉降分离１～１．５ｈ，化学混凝沉降１．３～２ｈ，在除油罐改造中对普通自然分离除油罐增加斜板和聚结，通过加药、凝聚、絮凝、上浮、沉降，及时排泥和收油使除油罐出水含油和悬浮物降低。
为 防 止 聚 结 球 堵 塞，将 除 油 罐 聚 结 部 分 单 独 出来，作为独立处理单元进行设计。
优化除油罐收油槽，将固定收油槽改为浮动收油槽达到自动收油，防止收油不及时造成油老化和油层过厚影响水质。
２.3.2过滤器改造
核桃壳过滤器上方开孔增加加药管线，定期加清洁剂，保证滤料 本 身 不 被 污 染，避 免 板 结。在 冀 东 油田通过增加加药口保证定期加药，各过滤器出水含油明显呈下降趋势。
过滤器筛管和搅拌桨之间增加防护筛板，筛板下增设刮扫器。防护筛板 能 有 效 地 阻 止 反 冲 洗 过 程 中滤料进入筛管和罐顶 之 间 的 死 角。筛 板 下 刮 扫 器 一方面可以避免滤料黏附筛管，另一方面将滤料集中至过滤罐中下部，使搅拌桨叶能够充分分散滤料。罐顶增设集油器，进入罐顶部的油经刮油机通过固定管道直接排入集油器，及时 清 除 油 污，防 止 罐 顶 油 落 下 堵塞筛管。底部增加透水不锈钢砾石压板，能够防止反冲洗承托层中砾石由于水流量过大而被冲起失去承托作用。
◆ 布水系统改造 在原来单一横向筛管布水的基础上，增加竖式布水筛管，形成立体布水器，使布水更加合理，水量分布更加均匀。同时又能及时排除反洗水中油类等物质，克服罐顶积油下落造成筛管堵塞的问题。底部为小阻力底板筛管结构，顶部为了防止跑料增设布水筛管结构。新增进水管１个、布水筛管底１８根、出水筛管２０根、底板１个、底板加强筋１套、出水管１ 个、出 料 管 １ 个、进 料 装 置 １ 套、辅 助 排 污 装置１套。
◆ 搅拌系统改造 改变桨叶结构，调整桨叶大小、形状以及桨叶间的角度，进而改变桨叶旋转时流场的结构，减缓滤料上升的速度，扩大搅拌的范围，减少搅拌死角。同时缩小桨叶与布水筛管之间的距离，由０．７ｍ 减小到０．５ｍ，加大其对上部滤料的搅拌。更换搅拌桨电机，改变桨叶的线速度，减少其对滤料的破坏。
２.3.3加大水处理设施维护力度
对故障水处理设施进行改造修复，由专业队伍对水处理站进行巡回，培训指导水处理操作员工进行滤料的反洗，每半年检查 补 充 一 次 填 料，结 合 填 料 的 更换对损坏附件进行维 修 处 理，加 强 对 污 水 池、罐 类 容器的清淤 工 作，尤其是加大污水系统老化油的清除工作。
２.4 加强管理保证水质平稳运行
完善水处理设施操作规程，对加药、排污、收油化验进行程序化操作，制 订 详 细 操 作 要 点，使 员 工 操 作流程简单可靠。切实做到及时排污、收油。实行每天原油脱水沉降罐排污１次，除 油 罐 排 污２次，调 节 罐排污１次，每５ｄ收油１次。
对于投加絮凝剂的站，由于悬浮物沉积快，为防止沉积物过多影 响 水 质，坚 持 排 污４次／ｄ，使 沉 积 罐内的污泥及时排出。对各容器排出的污泥每周进行１次清理，避免污泥在系统中进行循环加大处理负荷。
核桃壳反洗周期１２ｈ左右，根据压差确定，一般当压差大于０．１５ ＭＰａ时进行反洗，由于进水水质一般在８～１２ｈ，每次洗２０～３０ｍｉｎ。当滤料污染严重，反洗仍然不能达到出水要求时进行滤料再生，清洗剂采用滤料生产厂提供的专用清洗剂效果较好。
３ 结束语
◆ 改善油田污水处理出水质量是提高开发效果的保障。污水回注水 质 超 标，容易造成地层堵塞，套 管 损坏以及注水泵压力上升增加能耗。水中的硫化物、细菌超标造成钢材腐蚀加剧，快速繁殖的菌体加大水处理难度，堵塞过滤器填料，使水处理能力下降，增加了维护改造工作，因此必须加大水质改善工作。
◆ 完善工艺，简化操作是保证水质的根本措施。排污系统不完善，排污清淤困难是造成排污不能落实的主要原因。过滤器附件损坏、滤料流失，滤料不能及时再生、更换导致过滤效果变差，必须从工艺上加以改进。
◆ 化学药品专款专用，保证药品的数量和质量，入场药品检验，保证药品质量和数量，与供药单位签订协议，实行风险通担。完善加药记录，便于检查分析，降低加药对出水质量的影响。
◆ 日常管理是保证水质的重要过程，通过制度化管理把加药、排污、收油、反洗、清淤、化验等落实到位，配备必要的水质检测仪器，对各段含油、悬浮物进行定时检测、定时上报分析，做到发现问题及时处理，并将水质达标纳入考核，作到责任落实，提高水质合格率。
原标题：油田污水处理水质影响因素与改善措施
原作者：李建海 李中和
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