1、研究意義和目的
青平川采油廠高家溝注水站于2012年建成投運，主要對高家溝區(qū)塊產(chǎn)液進行原油脫水、污水處理及注水，設(shè)計規(guī)模600m3/d，注水井98口，注水層位長2。該區(qū)塊采出污水中硫化物含量較高、硫酸鹽還原菌較高，腐蝕性強、處理難度大，為保證該區(qū)塊注水工作穩(wěn)定運行和處理水質(zhì)的合格，必須在采出污水處理過程中殺菌除硫，結(jié)合目前該站“二級除油+二級過濾”的典型處理工藝，篩選針對性強、效果穩(wěn)定的高含硫采出污水處理藥劑體系尤為重要。
2、高家溝注水站采出污水性質(zhì)分析
為了了解該站的采出水特性，對該站采出污水(未投加任何藥劑)進行化驗。
在分析過程中，懸浮物含量、含油量按照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標及分析方法》(SY/T5329-2012)規(guī)定進行檢測。分析結(jié)果見表1。
表1的數(shù)據(jù)表明：產(chǎn)出污水的pH值在6.0左右，pH值偏低，說明存在酸性腐蝕，總礦化度在6.4×104mg/L左右，說明污水存在鹽腐蝕，含油偏高，含鐵偏低，硫酸鹽還原菌和腐生菌偏高。綜合上述分析結(jié)果可以看出，該污水處理的重點為：提高污水中懸浮物、油的去除率，適當(dāng)提高污水的pH值、除去污水中硫化物和細菌，以控制污水的腐蝕，適當(dāng)控制污水中HCO3-向CO32-的轉(zhuǎn)變，控制污水的結(jié)垢量。
3、高家溝注水站高含硫采出污水處理藥劑體系研究
3.1 pH值調(diào)節(jié)劑的優(yōu)選
用pH值調(diào)節(jié)劑分別將500mL污水水樣pH值調(diào)節(jié)至6.5、7.0、7.5、8.0，觀察其現(xiàn)象，pH值與處理效果的關(guān)系見表2。
從表中數(shù)據(jù)和綜合考慮成本方面來看，pH值為7.5時，絮凝效果較好，已滿足后端混凝沉降試驗的預(yù)處理條件。pH值過高，不但能產(chǎn)生更多的污泥量，而且結(jié)垢量也會增大，因此污水的pH值應(yīng)當(dāng)優(yōu)選7.5數(shù)值范圍。pH值提高后，OH-與污水中Ca2+等高價態(tài)離子發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化物沉淀。沉淀過程中對污水中的懸浮物顆粒有包裹作用，使上清液透光率增大。但是綜合考慮成本、泥量、結(jié)垢量等三方面，將pH值優(yōu)選為7.5。
3.2 除硫劑的優(yōu)選
高家溝注水站采出污水室內(nèi)實驗pH值調(diào)整為7.5后，鑒于高含硫的特殊性和刺激性臭雞蛋氣味，需要投加除硫劑進行除硫處理，采用化學(xué)氧化除硫法，充分攪拌反應(yīng)后實驗效果如表3。
用硫代硫酸鈉滴定法對投加完除硫劑的水樣進行檢測，當(dāng)除硫劑投加量達到250mg/L以上，處理效果較好，對腐生菌和硫酸鹽還原菌殺菌效果較好，為后續(xù)絮凝沉降處理打下良好的基礎(chǔ)。
3.3 高效絮凝劑的篩選
取500mL水樣于不同的燒杯中，投加pH值調(diào)節(jié)劑將污水水樣調(diào)節(jié)至7.5，然后投加250mg/L除硫劑，攪拌后分別投加120mg/L的常規(guī)無機絮凝劑和高效絮凝劑，試驗結(jié)果如表4。由表中數(shù)據(jù)可知，污水水樣1中，高效絮凝劑的效果明顯優(yōu)于常規(guī)絮凝劑，處理后絮體較大，沉降速度較快，靜止20min后，上清液透光率達到90%以上，因此確定絮凝劑種類為高效絮凝劑。
確定投加的絮凝劑為高效絮凝劑后，對高效絮凝劑最佳投加量進行室內(nèi)評價試驗(表5)，由表中數(shù)據(jù)可知，最佳投加量為120mg/L。
3.4 高效專用助凝劑優(yōu)選
取500ml的水樣，分別按照最佳投加量次序投加pH值調(diào)節(jié)劑、除硫劑、高效絮凝劑，取三種類型的高效專用助凝劑(陰離子、陽離子、非離子)投加濃度為130mg/L，攪拌后靜止10min，取上清液進行砂濾處理，測定透光率指標和懸浮物指標，實驗結(jié)果見表6。數(shù)據(jù)表明，陰離子的高效專用助凝劑沉淀速率及效果明顯好于其他兩種。
3.5 高效絮凝劑與高效專用助凝劑時間間隔效果評價
可以看出，當(dāng)時間間隔在10s～40s時，隨著時間間隔的增大，絮體大小逐漸變大，懸浮小絮體的量逐漸減少，處理后清液的濁度逐漸下降，當(dāng)時間間隔超30s時，處理效果再次變差。因此，適宜的有機絮凝劑與無機絮凝劑加藥間隔為30s，絮體粒徑可達到沉淀要求。
3.6 處理后的水質(zhì)指標分析
由表8和表9數(shù)據(jù)得出：處理后水中懸浮物、含油量、含硫等核心指標均低于3.0mg/L，總礦化度基本不變，處理效果良好。
從表9數(shù)據(jù)可知，處理后的采出污水和處理前采出污水離子含量接近，說明并未破壞采出水的離子平衡。
4、結(jié)論
(1)高家溝注水站高含硫污水處理配方為：污水pH調(diào)節(jié)為7.5、除硫劑加量為240mg/L、高效絮凝劑加量為120mg/L、陰離子高效專用助凝劑加量為130mg/L、高效絮凝劑與高效專用助凝劑加藥間隔為30s。在上述條件下，處理后水的懸浮物含量、含油量可降低到1.0mg/L以下。
(2)腐蝕控制措施為：通過加入除硫殺菌劑和適當(dāng)提高污水的pH值，控制溶解氧的量，提高HCO3-、S2-的去除率，抑制水中細菌的繁殖。( >
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