陳文兵，榮宏偉，呂炳南
（哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090）

　　摘要：在油田洗井廢水處理及回用的過(guò)程中，利用了移動(dòng)式處理裝置。由于洗井廢水水質(zhì)復(fù)雜、變化范圍大，一般的投藥控制方法難以應(yīng)用。通過(guò)對(duì)絮凝劑性能的研究及水質(zhì)變化的統(tǒng)計(jì)分析，在處理過(guò)程中采用了分時(shí)段不同投藥量的投藥控制方法，可以滿足處理要求，降低了藥耗，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞：油田注水井；洗井廢水；廢水處理；投藥控制；污水回用
　　中圖分類號(hào)：X74
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009-2455(2001)03-0036-03

A Study of Dosage Control for Treatment of
Waste Water from Wash Water Injection Well in Oil Field
CHEN Wen-bing，RONG Hong-wei，LU Bing-nan
(School of Municipal & Environmental Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China)

　　Abstract:Portable treatment units were used in the the treatment and resue of the waste water from the wash water injection wells in oil fields．As the quality of the waste water from wash water injection wells is complicated and has a wide range of variation，it is difficult to use usual methods for the controlling of dosing．Based on the study of the performances of flocculents and the statisical analyses of the variation of the auality of the water，a method of using different dosage in different periods of time swa used for the control of dosage，which satisfied the reauirements for treatment，reduced the consumption of chemicals and is，therefore，practically applicable．
　　Key words:water injection well in oil field；waste water from wash water injection well；waste water treatment；dosage control；reuse of wastewater

1 問(wèn)題的提出

　　我國(guó)油田現(xiàn)在大多采用注水開(kāi)發(fā)方式生產(chǎn)。對(duì)注水井需定期進(jìn)行清洗以清除井內(nèi)沉積污物，從而產(chǎn)生了洗井廢水。在小斷塊油田，由于油田斷塊較分散，一般不設(shè)洗井回水管線，通常將洗井廢水直接排入井場(chǎng)附近的廢水坑進(jìn)行自然蒸發(fā)和滲透，或利用罐車收集進(jìn)行集中處理。為此，我們與華北油田某采油廠合作進(jìn)行了用于洗井廢水實(shí)時(shí)處理、循環(huán)回用的車載移動(dòng)式處理裝置的研究開(kāi)發(fā)工作，以解決油田生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。
　　華北油田洗井廢水水質(zhì)情況比較復(fù)雜，水溫在35℃左右，PH值在7.5～8.0的范圍內(nèi)，洗井廢水中的主要污染物質(zhì)為懸浮固體和油類物質(zhì)，水質(zhì)濃度受多種因素影響，對(duì)于不同的注水井，在2～4h的洗并過(guò)程中油類物質(zhì)和懸浮固體濃度變化從每升上百毫克到上萬(wàn)毫克。洗井用水主要水質(zhì)要求為：濁度≤10NTU，油濃度≤30mg/L；洗井水量為30m³/h。移動(dòng)式處理裝置的工藝流程見(jiàn)圖1：

　　在此工藝中各處理單元均為物理化學(xué)處理，因此進(jìn)行合理的投藥是強(qiáng)化處理工藝、保證處理效果的關(guān)鍵。為此我們進(jìn)行了洗井廢水處理的投藥控制研究。

2 投藥控制技術(shù)分析

　　在水處理中，應(yīng)用效果較好的投藥控制方法有水質(zhì)數(shù)學(xué)模型混凝控制技術(shù)、流動(dòng)電流混凝控制技術(shù)和絮凝檢測(cè)控制技術(shù)。數(shù)學(xué)模型法是前饋控制方法，其建模周期長(zhǎng)、檢測(cè)儀表多且適應(yīng)性較小^[1]；流動(dòng)電流控制技術(shù)和絮凝檢測(cè)控制技術(shù)均是前饋－后饋復(fù)合控制方法，比較先進(jìn)。前者適用于以膠體電中和脫穩(wěn)凝聚為主的混凝過(guò)程，易受有機(jī)物和油類物質(zhì)的干擾，比較適合用于較清潔的水^[2]；后者是通過(guò)分析檢測(cè)反映懸浮液中顆粒聚集狀態(tài)及變化情況的透光相對(duì)脈動(dòng)值R來(lái)進(jìn)行投藥控制，具有流過(guò)式在線控制特點(diǎn)，同時(shí)檢測(cè)值不受電子元件漂移和透光壁面的沾污的影響，可應(yīng)用于給水和污水處理，且在油田一般含油廢水處理中得到了應(yīng)用^[3]。
　　由于洗井廢水出水水質(zhì)變化快、變化范圍大、不同的洗井廢水出水水質(zhì)差異較大，同時(shí)在洗井前無(wú)法預(yù)先得知水質(zhì)情況，利用移動(dòng)式處理裝置進(jìn)行處理無(wú)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種水質(zhì)特點(diǎn)及處理特點(diǎn)，使得無(wú)法采用流動(dòng)電流或透光脈動(dòng)絮凝檢測(cè)等先進(jìn)的在線檢測(cè)投藥控制技術(shù)，同時(shí)也無(wú)法得到精確的投藥控制數(shù)學(xué)模型進(jìn)行前饋投藥控制。因此，要根據(jù)所選絮凝劑的性能及洗井廢水水質(zhì)變化特點(diǎn)確定適宜的投藥控制方法。

3 絮凝劑性能分析

　　在洗井廢水處理中我們選用了JSB-2絮凝劑。JSB-2絮凝劑是一種兩性型水溶性聚電解質(zhì)，在同一聚合物鏈上同時(shí)含有陽(yáng)離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，陽(yáng)離子基因可以捕捉帶負(fù)電荷的有機(jī)懸浮物，陰離子基團(tuán)可以促進(jìn)無(wú)機(jī)懸浮物的沉降。JSB-2絮凝劑適應(yīng)pH值范圍為3～12，投加JSB-2絮凝劑后所形成的絮體密實(shí)，沉降快速。
　　JSB-2絮凝劑在不同水質(zhì)條件下的最佳投藥量受多種因素的影響，主要與水質(zhì)油濃度、懸浮固體濃度以及油類物質(zhì)與懸浮固體之間的交互作用有很大關(guān)系，同時(shí)也受到污染物質(zhì)成分變化的影響。通過(guò)進(jìn)行不同水質(zhì)情況下的單因素投藥量實(shí)驗(yàn)，得出了最佳投藥量與水質(zhì)濃度綜合指標(biāo)的回歸曲線，見(jiàn)圖2。

　　圖2的回歸方程的表達(dá)式如下：
　　　　y=84ln(x)-512 （1）
　　式中：y－最佳投藥量，mg/L；
　　　　　x－水質(zhì)濃度綜合指標(biāo)，為水樣油濃度與懸浮固體濃度之和，mg/L；
　　回歸方程相關(guān)系數(shù)r為O.89，樣本數(shù)n=16，r＞r_0.01，說(shuō)明回歸方程成立。
　　由公式（1）計(jì)算得知，y=0時(shí)，x=444，此計(jì)算結(jié)果是不符合實(shí)際的，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定公式（1）的適用范圍為x≥804、y≥50。
　　在利用移動(dòng)式處理裝置對(duì)洗井廢水進(jìn)行處理及回用過(guò)程中進(jìn)行投藥，主要是為了破壞污染物質(zhì)的膠體穩(wěn)定性、降低水中油類物質(zhì)的乳化性，從而充分發(fā)揮各處理單元的作用，縮短處理時(shí)間。從這一角度考慮，公式（1）有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，將據(jù)此來(lái)確定投藥控制參數(shù)。

4 洗井廢水水質(zhì)變化統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

　　華北油田小斷塊油田注水井井內(nèi)空間容積一般為15m³，洗井水量一般為30m³/h，每完成一次洗井循環(huán)，大約需要0.5h，從而使得出水水質(zhì)變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律?？蓪⒊鏊^(guò)程分為水質(zhì)濃度增高時(shí)段、高含油高懸浮物時(shí)段、水質(zhì)濃度降低時(shí)段以及洗并完成時(shí)段。洗井過(guò)程結(jié)束前1h為洗井完成時(shí)段，對(duì)于不同的注水井，水質(zhì)濃度降低時(shí)段持續(xù)時(shí)間為0～2h。各出水時(shí)段水質(zhì)變化統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。
　　表1中水質(zhì)指標(biāo)為水質(zhì)濃度綜合指標(biāo)，同公式（1）。表1中水質(zhì)濃度增高時(shí)段、高含油高懸浮物時(shí)段和洗井完成時(shí)段的統(tǒng)計(jì)范圍為所有進(jìn)行過(guò)水質(zhì)調(diào)查的洗井過(guò)程，水質(zhì)濃度降低時(shí)段的統(tǒng)計(jì)范圍為洗并持續(xù)4h的洗井過(guò)程。

　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于不同的洗井廢水，雖然出水水質(zhì)差異較大，但各出水時(shí)段的水質(zhì)特點(diǎn)較明顯，可據(jù)此進(jìn)行投藥控制方式的確定。

5 投藥控制方式的確定

　　根據(jù)洗井廢水水質(zhì)的時(shí)段變化特點(diǎn)，在洗井廢水處理過(guò)程中采用了分時(shí)段、不同投藥量的前饋控制方法，各時(shí)段的投藥量根據(jù)各時(shí)段出水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行確定。利用流量變送儀的電信號(hào)控制壓力投藥管道上的閥門開(kāi)啟度，實(shí)施比例投加。
　　洗井過(guò)程以4h計(jì)，各時(shí)段投藥量的確定見(jiàn)表2。

　　表2中前4個(gè)時(shí)段的計(jì)算投藥量，以表1中水質(zhì)濃度增高時(shí)段、高含油高懸浮物時(shí)段、水質(zhì)濃度降低時(shí)段1和水質(zhì)濃度降低時(shí)段2累積出現(xiàn)頻率為80％時(shí)所對(duì)應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)值，按公式（1）來(lái)進(jìn)行計(jì)算，控制投藥量從便于實(shí)際控制角度出發(fā)進(jìn)行確定；第5時(shí)段的投藥量，按洗井完成時(shí)段累積出現(xiàn)頻率為80％時(shí)所對(duì)應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行確定，因此值超出公式（1）的適用范圍，不進(jìn)行計(jì)算，取控制投藥量為50mg/L。
　　對(duì)于不同的注水井，井內(nèi)污物沉積情況不同，洗井過(guò)程持續(xù)時(shí)間將不同。在實(shí)際運(yùn)行操作中，確定投藥控制調(diào)整方法為：在洗井1.0h以后，每隔20min，用油份濃度測(cè)定儀間歇測(cè)定洗井出水油濃度，用濁度僅測(cè)定出水濁度；當(dāng)油濃度的測(cè)定值小于175mg/L（1/2的洗井完成時(shí)段累積出現(xiàn)頻率為80％時(shí)所對(duì)應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)值）時(shí)，將投藥量直接調(diào)整為50mg/L；在處理2h后，當(dāng)出水濁度小于10NTU、油濃度小于30mg/L時(shí)結(jié)束洗井過(guò)程。

6 結(jié)論

　　在利用移動(dòng)式處理裝置進(jìn)行小斷塊油田注水井洗井廢水處理過(guò)程中，采用自動(dòng)與手動(dòng)相結(jié)合的分時(shí)段不同投藥量的前饋控制方法，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)出水水質(zhì)變化情況進(jìn)行調(diào)整。這種投藥控制方法可以滿足實(shí)際處理要求，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：
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　　[3]楊艷玲，李星，李圭白，等．油田含油污水混凝投藥自控技術(shù)[J]．中國(guó)給水排水，1999,(7)：41－42．

作者簡(jiǎn)介：
　　陳文兵（1967－），男，哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，博士生。