李昭 程振華 嚴紅萍 高常慶
（中原石油勘探局勘察設計研究院）

　　摘　要：本文主要闡述了文一污、文明污及胡二污三座污水處理站改造完善中所遇到的問題，并針對各自存在的具體問題，采用了針對性的技術和解決方法，有力的解決了三座站所疑難問題，經過實際運行檢驗，效果良好。
　　關鍵詞：概況 存在問題 指導思想 運行檢驗 結論

概　況

　　中原油田文一聯(lián)污水處理站（簡稱文一污）、文明污水處理站（簡稱文明污）、胡二污水處理站（簡稱胡二污）分別隸屬于采油一廠、采油三廠和采油五廠。文一污于1991年底建成投產，設計規(guī)模為12000m³／d，目前實際水量為11000m³／d；文明污于1989年底建成投產，設計規(guī)模為16000m³／d，目前實際水量為12000m³／d；胡二污于1992年底建成投產，設計規(guī)模為8000m³／d，整個站承接的污水總量已達8000－9000m³／d。這三座污水站分別于1995、1996年實施了“水體改性工業(yè)性實驗”改造工程?，F(xiàn)只有胡二污水站超負荷運行，其余兩個污水站還沒有達到設計規(guī)模。“水體改性工業(yè)性實驗”工程實施后，為控制系統(tǒng)腐蝕和結垢，要求將水體PH控制在8.5－9.0之間，向水中投加大量石灰乳，這三座站均將原站內500m3加高收油罐改造為一次沉降罐，500m3斜管沉降罐改造為二次沉降罐，站內無收油設施，無法收油，水中處理藥劑與浮油形成吸附性懸浮物，在水中懸而不沉；由于石灰乳投量太大，水中固體懸浮物含量劇增，大大超過沉降罐原設計處理負荷，經常堵塞甚至壓塌斜管，造成停產事故。沉降罐沉降效果差，還影響到后續(xù)處理設備壓力濾罐的過濾效果和出水水質，全站不能實現(xiàn)水質穩(wěn)定達標，進而影響到文中、文明、衛(wèi)城、胡狀、慶祖等油田注水效率和原油采收率的提高。為徹底解決這些問題，中原油田勘察設計研究院做了大量研究工作，進行了近三年的刻苦攻夫，通過室內實驗和現(xiàn)場實驗取得了多項成果，并和采油廠密切合作，經過大量的調查研究和細致深人的論證探討，提出《文一污、文明污、胡二污水處理站改造完善工程設計方案》，采取有針對性的技術措施和先進高效處理設備，提高了污水站自動化程度，取得了可喜成果，三座污水處理站均實現(xiàn)了長時間水質穩(wěn)定達標，全局水質監(jiān)測排名分別為第一、第三和第四名，使中原油田污水處理技術再上新臺階，取得了十分可觀的經濟和社會效益。

1 改造前三座污水處理站共同存在的主要問題

1.1 加藥系統(tǒng)經常發(fā)生故障，無法實現(xiàn)pH準確控制
　　“水體改性技術”實施后，加藥自控系統(tǒng)靠內探頭連鎖計算機遠傳實現(xiàn)自動控制，整個系統(tǒng)運轉不靈，經常發(fā)生故障。叫探頭壽命短，易損壞，價格高，每支近千元，但半月左右就需更換新探頭。自控系統(tǒng)發(fā)生故障后，由于無設計程序和相關資料，且原制造單位設置了密碼系統(tǒng)，無法自己維修，自控系統(tǒng)經常處于癱瘓狀態(tài)，pH自控難以實現(xiàn)，pH忽高忽底，無法合理加藥。且高pH污水與低PH污水混臺后發(fā)生二次沉降，嚴重影響水質達標。
1.2 沉降罐分離效果差，處理效率低，排污困難
　　三座污水處理站沉降罐采用傳統(tǒng)的同向流沉降模式，即沉降罐內水流方向與固體懸浮物沉降方向一致。這種沉降方式以去除原水中污油和有機懸浮物為主，以去除ss為輔。但三座污水處理站自1995年開始陸續(xù)實施“水體改性工業(yè)性實驗研究工程”以來，力控制腐蝕與結垢，在水中投加較大劑量石灰乳，以將水體pH控制在8.5－9.0之間。這一處理工藝使處理站污泥量劇增，大大超過沉降罐原設計排污負荷（原設計排污負荷為處理水量的3％，水質改性后污泥量為水量的12％－15％），罐內大量污泥沉降，斜管被污泥堵塞甚至壓塌，經常需停產清淤，更換斜管，嚴重影響污水站正常生產運行。沉降罐排污系統(tǒng)運行效果差，排污常發(fā)生短路，在排污閥周圍形成漏斗，排污率僅3％左右，罐底污泥堆積達2－2.5m，不僅縮小了罐內有效沉降容積，減小了沉降時間，還增加了濾罐負荷，縮短了濾罐反洗周期，濾后水質惡化。為了方便清淤，有些站不得不修建了排污明溝。而這是不符合規(guī)范要求的。
1.3 壓力濾罐運行負荷高，處理效率低，濾料流失嚴重
　　濾罐是污水處理最后一道關口，直接關系到水質能否達標。三座污水站改造前共有22座濾罐，濾料采用單一石英砂濾料，處理效率較低。原濾罐采用喇叭口或擋板布水，穿孔管集水。單濾料比重相同，粒徑不同，在反沖洗流化狀態(tài)下底層細濾料易與上層粗濾料發(fā)生混層，大大減小了濾床有效過濾深度。喇叭口或擋板布水效果不理想，降低了濾罐有效利用容積。反沖洗配水采用穿孔管，阻力較大，配水不均，反沖洗效果不理想，旦易造成濾料流失，每運行2－3個月就需補充濾料。
1.4 全站自動化程度低
　　由于污泥量大，沉降罐底每個排污閥每兩小時就需啟閉一次。每座壓力濾罐反沖洗操作每8h（個別站水量差時4h）左右進行一次才能保證濾料及時再生，保證過濾效果，因此排污閥和濾罐操作閥啟閉十分頻繁，人工管理難度大，易發(fā)生人為因素造成的水質超標問題。
　　以上幾方面問題嚴重干擾污水站正常生產運行，影響水質穩(wěn)定達標，進而影響到油田的開發(fā)和生產，必須盡快解決。

2 改造前三座污水處理站分別存在的主要問題

2.1 胡二污水站處理站超負荷運行
　　胡二污水站主要負責處理現(xiàn)胡十二摻所轄油區(qū)產出水5500m³／d，設備沖洗水200-500m³／d，二礦及慶淚油田洗井回收水600m3／d，過濾罐反沖洗水量800-1000m³／d，污泥濃縮池上清液回收水量1000m³／d，合計水量8000-9000m³/d，超過原設計處理能力（8000m³／d）整個站超負荷運行，嚴重影響水質穩(wěn)定達標。
2.2 胡二污水處理站無事故流程
　　胡二污水處理站是全局唯一沒有事故流程的污水站，一旦發(fā)生事故情況，胡十二摻水站來水就沒有出路，給整個生產帶來被動局面。
2.3 胡二污、文明污污泥排放池容積小，污泥沉降時間短，處理程度較低
　　“水體改性技術”實施后，污水站懸浮物含量劇增，排污量大。站內各處理構筑物每2h排污一次，每次排污量300-500m³左右，而原建排污池容積僅500m³，為保證排污正常進行，只能隨排污隨提升，否則就會制約排污，造成污泥排放不及時，因此污泥濃縮池污泥靜沉時間短，污泥含水率高，壓濾效果差。且設備運行負荷高，造成了電能浪費。
2.4 文一聯(lián)、文明聯(lián)來水含油過高
　　文一聯(lián)、文明聯(lián)由于建設較早，三相分離器分離效果較差，再加上洗并回收水進站，使文一污、文明污來水含油量經常超過2000mg/L，大大超過規(guī)范所規(guī)定的進站指標，進入污水處理站后使含油污水處理設備超負荷運行，處理效率降低，處理后水質不能穩(wěn)定達標。
2.5 文一污、文明污沒有收油設施
　　由于“水質改性工業(yè)性試驗”工程實施后，將石灰乳加在了原收油罐前，使石灰乳吸附水中的原油而形成松軟的團狀懸浮物，懸浮在水體中，既不上浮也不沉降，使得水中的原油回收變得非常困難，原收油罐己基本喪失了原有的收油功能。

3 文一、文明、胡二污水處理站改造設計指導思想

3.1 改進工藝技術，提高設備處理效率
　　（1）三座污水站均采用新型逆向流分離沉降科研成果，提高混凝沉降設備分離效率；
　?。?）胡二污擴建兩臺ψ3.0壓力濾罐；對三座站原建壓力濾罐的集配水系統(tǒng)進行改造，更換濾料，采用三濾料過濾技術，提高濾罐過濾效率和效果，
　?。?）胡二污、文明污各增建排污池一座；
　　（4）文一污、文明污新建旋流分離器，提高除油效率。
3.2 提高工藝自動化水平
　　為提高污水處理系統(tǒng)運行效率及管理水平，減輕人為因素對水質達標的影響，降低工人勞動強度，主要工藝過程采用自動化控制形式
　?。?）計量加藥調節(jié)自動化。
　　（2）沉降罐排污系統(tǒng)自動化。
　?。?）過濾反沖洗自動化。
3.3 較為徹底、有效地解決污泥排放和處理問題
　　（1）、加大沉降罐排污系統(tǒng)運行強度。
　?。?）文明污、胡二污各擴建一座500m³污泥濃縮池，設配套污泥處理設施，減緩排污矛盾，提高污泥處理深度，降低污泥含水率。
3.4 文一、文明、胡二污水處理站改造完善工程主要工程量

文一聯(lián)污水處理站主要工程量表 序號 主要工程量 1 在文一聯(lián)站內增設收油設施
1. XL1000WI旋流除油器 2臺 φ1000mm
2. DF155-30x3耐腐蝕泵 3臺 H=90m n=1450r/min
　　　　　　 P=75Kw Q=190m³/h 防爆
3.改造一座5000m³高含水油罐為收油罐 2 一次沉降罐四座（原500m³加高收油罐）改造為逆向流分離結構
1.進出水管集配水結構進行高速改造，改為下集水上布水，集配水支管上增加配水喇叭口；
2.增加排污沖洗管， 3.自動排污。 3 二次沉降罐（原斜板沉降罐）改造3座
1.內構件改造，同向流改逆向流；
2.排污環(huán)管改造；　 3.增加斜管 4 管網改造：必要的管線改造 5 濾罐改造10座 自動過濾反沖洗 濾料改造為三層濾料 集配水系統(tǒng)改為不銹鋼腮管 6 空氣風系統(tǒng)一套：空壓機1臺 過濾器3臺 冷干機1臺
　　　 后冷卻器1臺　 緩期沖罐2座

文明污水處理站主要工程量表 序號 主要工程量 1 在明一聯(lián)站內增設收油設施
1. XL1000WI旋流除油器　 2臺 φ800mm
2.DF155-30x3耐腐蝕泵　 3臺 H=90m n=145r/min
　　　　　 P=75Kw　 Q=190m³/h　 防爆
3.改造一座5000m³高含水油罐為收油罐 2 一次沉降罐4座（原500m³加高收油罐）心造為逆向流分離結構
a.進出水管集配水結構進行調整改造，改為下集水上布水，集配水支管上增加配水喇叭口；b.增加排污沖洗管 c.增加自動排污 3 排污設施擴建：a.增建排污池32.5m×6m×3.0m1座，利用已建污水泵b.L鏈條式利油刮泥機GX-6.01臺 c.污泥提升泵QGB2700.1 Q=80m3/h h=80M 2臺 d.征地1.0畝，圍墻80m e.配電箱及電纜 4 管網改造：a.增設一次沉降罐到排污池的排污管：DN200 PN0.6 100m b.沖洗水管網： DN150 PN0.6 100m 5 二次沉降罐（原斜板沉降罐）改造3座
1.內構件改造，同向流改逆向流；
2.排污環(huán)管改造； 3.增加斜管 6 事故排放池改造：把原有2格事故池改造為事故沉降處理池
1. 污水泵F200-34 P=75Kw　 3臺 新建泵房4.2×6.6m 1棟
2.擋泥墻高1.0m　 3.配電柜及電纜 4.污泥提升泵QGB1450.1 2臺 7 濾罐改造8座 自動過濾反沖洗 濾料更換為三濾料 8 空氣風系統(tǒng)一套：空壓機1臺 過濾器3臺 冷干機1臺
　　　 后冷卻器1臺 緩沖罐2座 9 混合罐 φ2.6m 1座

胡二污水處理站主要工程量表 序號 主要工程量 1 混合罐 　Φ2.4m 1座 2 一次沉降罐（原500m3加高收油罐）改造2座為逆向流結構
a.進出水管集配水結構進行調整改造，改為下集水上布水，集配水支管上增加配水喇叭口；
b.增加排污沖洗管　 c.自動排污。 3 排污設施擴建：a.增建排污池24m×8m×3.0m 1座，利用已建污水泵b.GX-4.0 2臺 c.污泥提升泵 QGB1450.2　 d.配電箱及電纜 4 管網改造：必要的管線改造 5 事故排放池：新建60×30×2.5m事故排放池 1座
a.污水泵F200-34 P=75Kw 3臺 新建泵房4.2×6.6m 1棟
b.配電柜及電纜 6 濾罐改造4座 新建2座濾罐 集配水系統(tǒng)改造 自動過濾反沖洗 濾料改造為三濾料 7 新建300m3清水罐一座 清水泵2臺（為方便站內生產、生活用水，應甲方委托設計，建在胡二注水站內） 8 空氣風系統(tǒng)一套：空壓機1臺 過濾器3臺 冷干機1臺 后冷卻器1臺 緩沖罐2座

3.5 改造工藝流程
　 （1）胡二污主體工藝流程為：

　

　　(2) 文一污、文明污主體工藝流程為：

3.6 采用的新技術
　　(1)加藥工藝實現(xiàn)自動化
　　在來水管路安裝流量計量儀表，將來水信息傳遞給計算機控制系統(tǒng)，由計算機將處理后信息反饋給變頻調速器，由變頻調速器控制加藥泵流量，從而實現(xiàn)對PH的控制。這套自控系統(tǒng)現(xiàn)場使用方便，質量可靠，操作簡便，能夠準確控制PH，合理加藥。
　?。?）將主要處理構筑物——沉降罐結構改造為新型逆向流沉降模式
　　為解決高含固體懸浮物污水處理問題，使沉降罐功能轉化為以去除ss為主，將原同向流沉降罐改造為逆向流沉降罐，即調整進出水方位和有效沉降距離，由下部進水，上部出水，使Tss在下部己預沉50－60％，水流經過斜板時，細粒徑ss在斜板上沉降下來。這一處理工藝可提高ss去除率30％左右，出水ss含量可控制在50mg/l以內，大大減輕斜板運行負荷，減輕濾超過濾壓力。
　　(3)加大排污強度，增設沖洗系統(tǒng)，實現(xiàn)排污自動化
　　原沉降罐底部設置兩圈穿孔排泥營，兩個排泥總管對稱布置。由于布置方式不符和加堿后污泥特性，排污效率很低。本次系統(tǒng)治理在罐底設置三圈穿孔排泥管，將罐底排污分為四個分區(qū)，設四個排泥總管，對稱布置，由PLC程控器對排污閥實現(xiàn)定時自動啟閉，分區(qū)排污。排污管路上同時設手動和自動閥門，自控系統(tǒng)檢修時可人工操作。這套系統(tǒng)不需操作人員在現(xiàn)場手動啟閉閥門，由PLC程控器定時實現(xiàn)閥門啟閉，排污時間和周期可根據現(xiàn)場情況人工設定。非正常情況需手動時，操作工可通過儀表盤上按鈕啟動沉降罐排污閥。罐底設滑泥坡，由加壓泵出水管路引入沖洗營，可正沖和反沖，加大污泥流動性，以利排污。
　?。?）采用三層濾料過濾技術，改造濾罐內構件，實現(xiàn)反沖洗自動化
　　三濾料濾罐上層采用輕質、大粒徑濾料無煙煤，中層采用石英砂，下層采用鋁礬土，以有效提高濾床深度，避免反沖洗流化狀態(tài)下濾料混層，提高出水水質，延長過濾周期。
　　將濾罐底部集水穿孔管改造為纏繞腮絲不銹鋼穿孔管，上部配水喇叭門采用特制纏繞腮絲不銹鋼球面布水，這樣不僅可有效減小出水和反洗時濾料流失，坯可提高集、配水均勻性，延長內構件使用壽命，提高過濾效果，保證出水水質。
　　過濾反洗采用PLC程控器控制，由PLC按程序設定好的操作順序，依次實現(xiàn)過濾罐閥門的開啟和關閉，非正常情況需手動時操作工可通過儀表盤上的按鈕啟動過濾罐閥門，此時濾罐不按定時器設定時間自動操作。
　　（5）湖二污、文明污增建污泥排放池，設污泥配套處理設施
　　污泥處理流程框圖為：

　　　

　　對排污池容積小、制約排污的污水處理站，新建一座排污池，（胡二污分為兩格，可交替使用，文明污由于受場地限制，只建一格），以保證污泥有定夠的靜沉的時間，排污池上設鏈條式刮泥機，將上層浮渣和上清液刮入回收地，底部污泥刮入泥斗?；厥粘鼗厥盏纳锨逡捍蛉胩幚砹鞒蹋剡呍O污泥提升泵，將污泥提升至板框壓濾機壓濾成泥餅。經污泥濃縮池沉降后，污泥含水率可由99％－98％降至96％－92％左右，經處理后泥餅含水率較低，一般可達70％－50％，可用于鋪設路基、低熱值燃料或回填。
　?。?）在文一污、文明污采用了新型高效油水分離設備旋流分離器；
　　（7）在自動控制上采用了計算機、變頻器、PLC控制器等；
　?。?）在設計上為了防止高礦化度污水對工藝管道的腐蝕，工藝管道均采用了機制玻璃鋼管道。

4　經濟效益分析

　　文一、文明、胡二污水處理站改造完善工程完成后，實現(xiàn)了處理后水質全面、穩(wěn)定達標，對提高原油注采率，改善地層注入環(huán)境起到積極作用。改造工程采用的污水處理新工藝、新設備，運行費用低，自動化程度高，節(jié)能效果好，處理效率大幅度提高，且工藝先進，管理方便。加藥自動化的實現(xiàn)，可準確控制PH，有效減緩系統(tǒng)腐蝕和結垢，延長洗井周期，注入水性能得到徹底改善。逆向流沉降罐的應用徹底解決了高含ss污水難度大、堵塞斜管等問題，提高ss去除率30%左右。排污自動化和反沖洗自動化提高了處理效率和污水站科學管理水平，減輕了一線工人勞動強度和污水站管理難度，效果是十分顯著的。設計實施后，相關注水站所轄油區(qū)每年可節(jié)省管線清洗費100萬元，污水、注水系統(tǒng)防腐及維修費1000萬元。污水站每年可節(jié)約設備維修及改造費1600萬元，年回收污油近12000噸，總計每年可取得直接經濟效益4140萬元左右。更重要的是，注入水水質達標，有效地減小地層污染，改善了油田勘探開發(fā)環(huán)境，間接的經濟和社會效益更是難以估算。

5 主要水質指標分析

　　文一、文明、胡二污水處理站改造完善工程主體工程完工后，運行情況良好，實現(xiàn)了水質穩(wěn)定達標。特別是1999年4月系統(tǒng)治理全部完成后，效果更為喜人，DO含量檢測為0，機雜含量穩(wěn)定控制在3mg/l以下，濾膜系數穩(wěn)定控制在30以上，含油量小于5mg/l，各項指標完全達到且部分指標超過部頒中低滲透油層注水指標，三個站均實現(xiàn)了水質二十四小時穩(wěn)定達標。1999年5月設計院委托有關檢測單位對胡二污水站水質做了檢測，結果見表一。胡二污水處理站5月份全局十二座污水站水質曾查排名第二，6、7月份上升至第一，文一污從97年的最后一名上升為第五名，文明污上升到第三名（見表二5月份全局水質普查公報）。由于站內水質穩(wěn)定達標，沿線注水管網及井筒水質也趨于穩(wěn)定，5月份系統(tǒng)抽查兩次，水質指標見表三。

表一、胡二污水處理站水質檢測情況一覽表（1999.5.5）

指標

項目 PH DO
mg/l S
mg/l 機雜
mg/l 含油
mg/l MF Fe
mg/l ∑Fe
mg/l SRB
個/ml TGB
個/ml 標準 7.0-9.5 ≤0.05 ≤10 ≤3 ≤10 ≤15 　 ≤0.5 ≤00 ≤100 來水 6.5 - 2.1 43 58 - 1.7 23 100 100 濾后 8.5 0 0 1.6 2.7 37.5 0.1 0.4 10 10

表二 一九九九年五月三座污水處理站水質普查指標

指標

項目 PH DO
mg/l S
mg/l 機雜mg/l 含油
mg/l MF Fe
mg/l ∑Fe
mg/l SRB
個/ml TGB
個/ml 胡二污 標準 7.0-9.5 ≤0.05 ≤10 ≤3 ≤10 ≤15 　 ≤0.5 ≤100 ≤100 來水 6.5 - 1.1 22.5 130 - 0.39 31 10 10000 濾后 8.5 0 0.02 1.0 1.37 35.3 0.15 0.2 0 100 文明污 標準 7.0-9.5 ≤0.05 ≤10 ≤3 ≤10 ≤15 　 ≤0.5 ≤100 ≤100 來水 6.5 - 15.3 32.5 130 - 4.56 45 10 10000 濾后 8.5 0 9.15 1.2 3.06 30.3 0.89 0.5 0 100 文一污 標準 7.0-9.5 ≤0.05 ≤10 ≤3 ≤10 ≤15 　 ≤0.5 ≤100 ≤100 來水 6.5 - 1.5 22.5 130 - 0.87 31 10 10000 濾后 8.5 0 0.03 1.6 4.51 29.6 0.21 0.4 0 100

6 結束語

　?。?）文一、文明、胡二污水處理站改造完善工程設計方案針對性強，措施有效，工藝及設備先進，為中原油田污水站改造和挖潛提供了可靠的經驗和參考；
　 （2）改造工程完成后，回注水質各項指標全部達到且部分指標超過部頒中、低滲油層注水水質指標，水質穩(wěn)定，抗環(huán)境能力強，可有效減緩系統(tǒng)腐蝕，減小地層污染，提高油田開發(fā)效果；
　?。?）自動化程度高，處理效率顯著提高，管理方便，大幅度降低一線工人勞動強度，提高了中原油田污水處理水平和科學管理水平。系統(tǒng)治理實施后，將對油田開發(fā)和生產形成良性循環(huán)起到促進作用。