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程中，利用了移動式處理裝置。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。通過對絮凝劑性能的研究及水質(zhì)變化的統(tǒng)計分析，在處理過程中采用了分時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，具有實際應(yīng)用價值。
　　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：X74
　　文獻標(biāo)識碼：A
　　文章編號：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 問題的提出

　　我國油田現(xiàn)在大多采用注水開發(fā)方式生產(chǎn)。對注水井需定期進行清洗以清除井內(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附近的廢水坑進行自然蒸發(fā)和滲透，或利用罐車收集進行集中處理。為此，我們與華北油田某采油廠合作進行了用于洗井廢水實時處理、循環(huán)回用的車載移動式處理裝置的研究開發(fā)工作，以解決油田生產(chǎn)中的實際問題。
　　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，對于不同的注水井，在2～4h的洗并過程中油類物質(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。移動式處理裝置的工藝流程見圖1：

　　在此工藝中各處理單元均為物理化學(xué)處理，因此進行合理的投藥是強化處理工藝、保證處理效果的關(guān)鍵。為此我們進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)、流動電流混凝控制技術(shù)和絮凝檢測控制技術(shù)。數(shù)學(xué)模型法是前饋控制方法，其建模周期長、檢測儀表多且適應(yīng)性較小^[1]；流動電流控制技術(shù)和絮凝檢測控制技術(shù)均是前饋－后饋復(fù)合控制方法，比較先進。前者適用于以膠體電中和脫穩(wěn)凝聚為主的混凝過程，易受有機物和油類物質(zhì)的干擾，比較適合用于較清潔的水^[2]；后者是通過分析檢測反映懸浮液中顆粒聚集狀態(tài)及變化情況的透光相對脈動值R來進行投藥控制，具有流過式在線控制特點，同時檢測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，同時在洗井前無法預(yù)先得知水質(zhì)情況，利用移動式處理裝置進行處理無法對水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，這種水質(zhì)特點及處理特點，使得無法采用流動電流或透光脈動絮凝檢測等先進的在線檢測投藥控制技術(shù)，同時也無法得到精確的投藥控制數(shù)學(xué)模型進行前饋投藥控制。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含有陽離子基團和陰離子基團，陽離子基因可以捕捉帶負(fù)電荷的有機懸浮物，陰離子基團可以促進無機懸浮物的沉降。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，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，同時也受到污染物質(zhì)成分變化的影響。通過進行不同水質(zhì)情況下的單因素投藥量實驗，得出了最佳投藥量與水質(zhì)濃度綜合指標(biāo)的回歸曲線，見圖2。

　　圖2的回歸方程的表達式如下：
　　　　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，說明回歸方程成立。
　　由公式（1）計算得知，y=0時，x=444，此計算結(jié)果是不符合實際的，根據(jù)實驗結(jié)果確定公式（1）的適用范圍為x≥804、y≥50。
　　在利用移動式處理裝置對洗井廢水進行處理及回用過程中進行投藥，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，縮短處理時間。從這一角度考慮，公式（1）有一定的實際應(yīng)用價值，將據(jù)此來確定投藥控制參數(shù)。

4 洗井廢水水質(zhì)變化統(tǒng)計分析結(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^程分為水質(zhì)濃度增高時段、高含油高懸浮物時段、水質(zhì)濃度降低時段以及洗并完成時段。洗井過程結(jié)束前1h為洗井完成時段，對于不同的注水井，水質(zhì)濃度降低時段持續(xù)時間為0～2h。各出水時段水質(zhì)變化統(tǒng)計分析結(jié)果見表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)濃度增高時段、高含油高懸浮物時段和洗井完成時段的統(tǒng)計范圍為所有進行過水質(zhì)調(diào)查的洗井過程，水質(zhì)濃度降低時段的統(tǒng)計范圍為洗并持續(xù)4h的洗井過程。

　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，對于不同的洗井廢水，雖然出水水質(zhì)差異較大，但各出水時段的水質(zhì)特點較明顯，可據(jù)此進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)的時段變化特點，在洗井廢水處理過程中采用了分時段、不同投藥量的前饋控制方法，各時段的投藥量根據(jù)各時段出水水質(zhì)統(tǒng)計分析結(jié)果進行確定。利用流量變送儀的電信號控制壓力投藥管道上的閥門開啟度，實施比例投加。
　　洗井過程以4h計，各時段投藥量的確定見表2。

　　表2中前4個時段的計算投藥量，以表1中水質(zhì)濃度增高時段、高含油高懸浮物時段、水質(zhì)濃度降低時段1和水質(zhì)濃度降低時段2累積出現(xiàn)頻率為80％時所對應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)值，按公式（1）來進行計算，控制投藥量從便于實際控制角度出發(fā)進行確定；第5時段的投藥量，按洗井完成時段累積出現(xiàn)頻率為80％時所對應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)來進行確定，因此值超出公式（1）的適用范圍，不進行計算，取控制投藥量為50mg/L。
　　對于不同的注水井，井內(nèi)污物沉積情況不同，洗井過程持續(xù)時間將不同。在實際運行操作中，確定投藥控制調(diào)整方法為：在洗井1.0h以后，每隔20min，用油份濃度測定儀間歇測定洗井出水油濃度，用濁度僅測定出水濁度；當(dāng)油濃度的測定值小于175mg/L（1/2的洗井完成時段累積出現(xiàn)頻率為80％時所對應(yīng)的綜合水質(zhì)指標(biāo)值）時，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時結(jié)束洗井過程。

6 結(jié)論

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

參考文獻：
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　　[2]崔福義，李圭白．流動電流混凝控制技術(shù)在我國的應(yīng)用[J]．中國給水排水，1999,(7)：24－26．
　　[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]．中國給水排水，1999,(7)：41－42．

作者簡介：
　　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。