悬浮污泥过滤法用于污水精细处理的试验研究

试验研究悬浮污泥过滤法用于污水精细处理的试验研究魏修水颜春者张传江宋波(胜利油田有限公司东辛采油厂)摘要为了满足低渗透油藏对注水水质提出的更高要求,开展了悬浮污泥过滤(SSF)处理油田污水的试验研究。在分析SSF污水净化器结构及工艺原理的基础上,阐述了SSF工艺技术先导试验工程的污水处理工艺流程、设备及设计参数、系统运行中水质监测分析,以及系统运行过程中主要问题和解决措施。该项试验技术经济效益的初步分析表明,处理1m3污水的总费用为0128~0141元,在运行费用相当的情况下,与其它处理方法相比,该方法处理后的水质有明显提高,可完全满足低渗透油藏对注水水质的要求。关键词低渗透油藏注水污水精细处理悬浮污泥过滤法引言胜利油田有限公司东辛采油厂辛一污水站设计处理能力为3万m3/d,目前实际水量为117万m3/d。2002年对其进行设备和流程改造,基本流程为:油站来水→混凝沉降罐→一次沉降罐→二次沉降罐→外输罐→外输泵→过滤器外输。采用重力沉降加过滤流程进行处理,处理后的污水输往辛四、辛八和营72注水站。营72站所辖油田区块属于低渗透油田区块,对回注污水的要求较高,注水量为1200m3/d。2003年建设投产了一套污水精细处理流程,处理量为600m3/d。污水处理流程经过石英砂和金属网膜2级过滤,石英砂过滤器和金属网膜过滤器均投产于1998年,投产初期运行效果较好,随着设备运行时间的延长,石英砂滤料板结,金属网膜过滤器由于内部结构堵塞,加上有时来水水质不稳,污水处理效果变差,处理后外输营72的污水水质不能满足低渗透油田的注水需要。悬浮污泥过滤技术国内目前处于试验研究阶段[1],为了对用该技术处理油田污水进行尝试,2003年7月,胜利油田有限公司东辛采油厂与北京某公司合作,在辛一污水站进行了处理量为30m3/h的悬浮污泥过滤(SSF,SuspendedSludgeFi-ltration)污水净化技术现场中间试验。经胜利油田环境监测总站进行水质检测,出水效果达到A2注水标准。该处理工艺流程短,技术独到,投资和运行费用少,有很大的推广应用前景。技术分析悬浮污泥过滤污水净化处理技术包括物化工艺和SSF污水净化器两大部分,其净化处理系统是一套纯物理化学法处理系统。系统在设计中运用了Stokes定律和同向凝聚理论,水中颗粒悬浮物的沉降速度可以用Stokes定律描述。该系统中的旋流式凝聚池可以近似看成一个CSTR反应器,悬浮污泥是很好的凝聚和过滤介质,可以认为随水流上升与悬浮层中的泥渣的碰撞是同向凝聚条件。用同向凝聚理论可以近似描述工艺原理并计算其主要参数。依据Stokes定律和同向凝聚理论,当加药后的污水由底部进入SSF固液分离组件后,由于组件的特殊构造,水流方向发生很大变化,造成较强烈的紊动。这时污水中的污泥颗粒正处于前期絮凝阶段,紊动对絮凝的影响不大。随着絮凝不断进行,污泥颗粒越来越大。污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段,紊动的不利影响也越来越大,与絮凝过程的要求相适应,这时混合液流过组件弯折,流速大大降低,且流动开始趋于缓和。因此,在固液分离组件下部的很小底层里,絮凝作用已基本完成。絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中,密度越来越大,流速越来越小。慢慢开始发生沉降的污泥颗粒还会被罐底不断涌入的污水的上升水流所冲击,当重力与向上的冲击力相等时,污泥保持动)10)石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2005年第33卷第6期态的静止,于是形成了一个活性污泥悬浮层。悬浮层中的颗粒由于拦截进水中的杂质而不断增大,污泥颗粒沉速不断提高,从而可以提高水流上升流速和产水量。值得注意的是,这个致密的悬浮泥层是由污水中的污泥及混凝药剂形成的絮体本身组成的。随着絮体由下向上运动,使泥层的下表层不断增加、变厚;同时,随着过滤水力学原理形成的罐体的旁路流动,引导着悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥桶,上表层不断减少、变薄。这样,悬浮泥层的厚度达到一个动态的平衡。当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时,此絮体滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用,将悬浮胶体颗粒、絮体、细菌菌体等杂质全部拦截在此悬浮泥层上,使出水水质达到三级处理的水平。SSF污水净化器结构示意图如图1所示。图1SSF污水净化器结构示意图1)污水进口管;2)污泥排出管;3)污泥分离室;4)净化水出口管SSF工艺技术先导试验工程11SSF污水处理工艺流程辛一污水站二级沉降罐出水进入缓冲调节罐,向缓冲罐内加除油剂,缓冲罐设计为上进水。污水提升泵从缓冲罐底部吸水,在提升泵前加絮凝剂,在提升泵后加助凝剂(或不加),经水泵和瓷球反应器混合后直接从SSF污水净化器底部进入罐体,在SSF净化器罐体内完成反应、絮凝、精细过滤和污泥浓缩全过程,净化后出水经顶部出口管道流出进入清水罐,靠清水泵将水输至营