武云龍

大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠

目前，大慶油田已進(jìn)入大規(guī)模聚驅(qū)開發(fā)階段。含聚污水由于其成分復(fù)雜，因此較普通含油污水處理難度大[1]。含聚污水的處理經(jīng)過發(fā)展，目前大體形成了兩套技術(shù)路線，即“物化工藝”與“生化工藝”[2]。

物化工藝以傳統(tǒng)的沉降、過濾為主，設(shè)施比較龐大，占地面積較大，但管理方便，抗沖擊性較好[3]。含聚污水由于含有聚合物，導(dǎo)致污水乳化程度增大、黏度上升，水中油滴沉降速度降低，處理效率下降，沉降罐、濾罐建設(shè)規(guī)模隨之大幅上升。同時(shí)，由于聚驅(qū)開發(fā)分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段污水成分不相同，同一化學(xué)藥劑難以適應(yīng)不同階段的污水處理需求，效果不理想。

含聚污水生化工藝目前主要采用生物接觸氧化處理工藝，需要建造大型混凝土構(gòu)筑物作為主要生產(chǎn)設(shè)施，內(nèi)置填料[4]，生產(chǎn)、維護(hù)、施工難度大，菌種需定期維護(hù)，在污水含聚濃度較低階段，處理效果較好。但是隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，含聚濃度不斷上升，其不適應(yīng)性逐漸顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)為填料纖維束斷裂、鈣化等，微生物難以附著生長[5]，且后期生產(chǎn)、維護(hù)難度大，主體工藝改造周期較長、投資較高。

從兩種含聚污水處理工藝的實(shí)際運(yùn)行情況看，常規(guī)物化工藝水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)難度較大，但超標(biāo)幅度一般不大；生化工藝在運(yùn)行狀態(tài)較好時(shí)，處理效果顯著，但生化池出現(xiàn)問題后，水質(zhì)惡化明顯，水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重。

1 技術(shù)原理

雙微技術(shù)為“微氣泡旋流氣浮+微濾”組合工藝。常規(guī)氣浮氣泡粒徑20～50 μm，比表面積較小，運(yùn)行速度快，易引起水流紊動(dòng)，與油滴接觸時(shí)間短，去除效率低。微氣泡旋流氣浮集旋流和氣浮選技術(shù)于一體，其氣泡粒徑10 μm，比表面積大，運(yùn)行速度慢，可形成穩(wěn)定、均勻的“網(wǎng)捕層”，提高氣泡攜帶除油能力，去除效率高[6]。旋流浮選器可產(chǎn)生弱旋流場(chǎng)，含油污水切向進(jìn)入混合區(qū)，與溶氣水以一定角度、速度進(jìn)行充分滲透混合，在浮力+旋流離心力的復(fù)合作用下，增大了氣泡與雜質(zhì)的碰撞概率，從而提高處理效率。

微濾采用密度較石英砂濾料小的活性鍍膜濾料，表面布滿微孔使得其比表面積增大，吸附能力增強(qiáng)[7]，從而可以高效吸附污水中的雜質(zhì)。同時(shí)由于其濾料輕，可以采用深濾床、長濾程、氣水反洗工藝，提高水質(zhì)處理及反洗效果（表1）。

表1 微波裝置濾料參數(shù)Tab.1 Fileter material parameters of micro-filtration device

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)污水站水質(zhì)為普通含聚污水，濃度260～310 mg/L，采用生化法處理工藝。污水站投產(chǎn)于2008年12月，設(shè)計(jì)處理能力1.5×104m3/d，設(shè)計(jì)出水指標(biāo)為“5.5.2”。投產(chǎn)初期，水質(zhì)能夠達(dá)到指標(biāo)要求。

2013 年后，由于含聚濃度升高，運(yùn)行時(shí)間延長，該站存在兩方面問題：①微生物反應(yīng)池內(nèi)部掛件損壞嚴(yán)重，微生物難以附著，降低了微生物反應(yīng)池內(nèi)生物量，且填料斷裂，堆積在池底，嚴(yán)重影響了微生物反應(yīng)池的除油能力；②由于微生物反應(yīng)池曝氣系統(tǒng)損壞，曝氣盤存在堵塞和破裂現(xiàn)象，造成微生物反應(yīng)池曝氣不均勻，局部出現(xiàn)大氣泡，氧的利用率不夠，嚴(yán)重影響到污水處理效果。在實(shí)際處理量1.2×104m3/d、負(fù)荷率為80%情況下，出水含油平均濃度為18.9 mg/L，懸浮物平均濃度10.6 mg/L，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2.1 工藝流程

該生產(chǎn)站已建生化工藝采用“氣浮—微生物反應(yīng)池—固液分離—雙層過濾”處理工藝，即脫水站來水先經(jīng)常規(guī)溶氣氣浮去除大部分原油，然后在微生物池進(jìn)行好氧反應(yīng)，經(jīng)固液分離后，再升壓進(jìn)行石英砂過濾。本試驗(yàn)研究了來水為原水情況下雙微技術(shù)處理效果，工藝流程及原理如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 試驗(yàn)工藝流程Fig.1 Test process flow

圖2 微氣泡旋流氣浮原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of micro-bubble swirling flow air floatation principle

圖3 微濾原理示意圖Fig.3 Schematic diagram of micro-filtration principle

試驗(yàn)工藝為“微氣泡旋流氣浮—一級(jí)微濾—二級(jí)微濾”流程，即來水首先進(jìn)入微氣泡旋流氣浮裝置，停留0.5 h，通過旋流與氣浮作用去除大部分原油及雜質(zhì)，再進(jìn)入兩級(jí)微濾，濾床達(dá)到3 m，濾料級(jí)配采用一級(jí)（1～3 mm）和二級(jí)（1～2 mm）。

2.2 適應(yīng)性研究

通過分析進(jìn)出水含油濃度、懸浮固體濃度、懸浮物粒徑中值三項(xiàng)指標(biāo)，評(píng)價(jià)該技術(shù)處理效果，從而確定活性鍍膜陶瓷微濾技術(shù)對(duì)該水質(zhì)的適應(yīng)性。在活性鍍膜陶瓷微濾罐進(jìn)水處、一級(jí)濾罐出水處、二級(jí)濾罐出水處設(shè)置取樣點(diǎn)，分析含聚濃度、含油濃度等參數(shù)，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)到化驗(yàn)數(shù)據(jù)表中；試驗(yàn)過程中每隔2 h 填寫一次運(yùn)行記錄表，對(duì)進(jìn)出水量、進(jìn)出口壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。其中含油濃度、懸浮固體濃度、懸浮物粒徑中值三項(xiàng)指標(biāo)每次取樣3組（進(jìn)、出水）。

2015 年7 月，開展了含聚污水處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，處理規(guī)模為6 m3/h，在原水含油濃度322～631 mg/L，懸浮物固體濃度為60～123 mg/L情況下，微氣泡旋流氣浮出水含油濃度平均值為93 mg/L、懸浮物濃度平均值60 mg/L；微濾出水平均值分別為3.7 mg/L、3.1 mg/L，含油總體去除率為99.3%，懸浮物總體去除率為96.8%（圖4），出水水質(zhì)達(dá)到“5.5.2”指標(biāo)要求。

圖4 雙微技術(shù)處理含聚污水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果Fig.4 Field test results of treatment of polymer-containing wastewater by double micro-technology

同期已建工藝出水含油濃度平均值為18.9 mg/L，懸浮物濃度平均值10.6 mg/L，含油總體去除率為86.7%，懸浮物總體去除率為61.8%，低于試驗(yàn)工藝（圖5）。

圖5 雙微技術(shù)與已建工藝處理效率對(duì)比Fig.5 Comparison of treatment efficiency between double micro-technology and established process

同期已建“一級(jí)核桃殼+兩級(jí)石英砂”工藝，核桃殼濾速為16 m/h，一級(jí)石英砂濾速為10 m/h，二級(jí)石英砂濾速為6 m/h。處理后污水含油濃度值平均為27.6 mg/L，懸浮物濃度平均值為15.26 mg/L，含油平均去除率為70%，懸浮物平均去除率為62%，遠(yuǎn)未達(dá)到指標(biāo)要求。陶瓷濾料過濾壓力與已建工藝基本相當(dāng)。

適應(yīng)性研究表明，采用雙微技術(shù)處理含聚污水能夠達(dá)到污水處理要求，且含油去除率、懸浮物去除率較高。

3.報(bào)道過程上注重互動(dòng)性。尊重受眾主體地位，在報(bào)道中努力營造參與情境和氛圍。在電視新聞傳播中，最有效的方式是開掘人際傳播的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)調(diào)節(jié)目主持人或記者與屏前觀眾的“面對(duì)面”交流。在新聞報(bào)道中把主持人和記者推到鏡頭前，在事件現(xiàn)場(chǎng)直接面對(duì)觀眾，現(xiàn)場(chǎng)播報(bào)、即興采訪以及評(píng)論、反饋等構(gòu)成新聞的主體信息?！叭穗H交流”具有很強(qiáng)的親和力，主持人或記者的言談舉止，加上事件現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)過程，以最形象化、電視化的方式呈現(xiàn)在觀眾面前，既保持了新聞的原生態(tài)過程，也容易吸引觀眾的注意力，更重要的是讓觀眾感受到最為平等的傳播與接收狀態(tài)。[1]

2.3 微濾試驗(yàn)

通過調(diào)整來水水量、改變反沖洗周期、氣洗強(qiáng)度，確定了微濾技術(shù)的最優(yōu)工藝參數(shù)，通過調(diào)整氣液比、回流比，確定了微氣泡旋流氣浮裝置的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。

2.3.1 負(fù)荷試驗(yàn)

調(diào)整來水水量，開展了110%～150%水量沖擊試驗(yàn)，考察工藝在水量波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。在水量負(fù)荷130%以下時(shí)，微濾出水可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)（表2）。

表2 微濾負(fù)荷試驗(yàn)出水水質(zhì)Tab.2 Micro-filtration load test effluent water quality

2.3.2 反沖洗參數(shù)試驗(yàn)

本裝置采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，其中水洗僅起到支撐懸浮作用濾料，氣洗作為濾料搓洗的主動(dòng)力。因此，本試驗(yàn)僅對(duì)氣洗強(qiáng)度進(jìn)行了摸索。

通過逐漸增大氣洗強(qiáng)度，每個(gè)強(qiáng)度持續(xù)幾秒，連續(xù)觀測(cè)反沖洗出水水質(zhì)變化情況以確定最佳反沖洗強(qiáng)度，即當(dāng)反沖洗出水水質(zhì)突然變差，且再增加反沖洗強(qiáng)度水質(zhì)變化不明顯的強(qiáng)度為最佳反沖洗強(qiáng)度（表3）。

由表3可知，反沖洗出水水質(zhì)隨著氣洗強(qiáng)度的增大逐漸變差，當(dāng)反沖洗強(qiáng)度為10 L/(s·m2)時(shí)，水質(zhì)急劇變差，再增大強(qiáng)度，水質(zhì)變差不明顯。因此，確定最佳的氣洗強(qiáng)度為10 L/(s·m2)。

表3 微濾不同反沖洗強(qiáng)度出水水質(zhì)Tab.3 Micro-filtration effluent water quality with different backwashing intensity

由圖6可知，反沖洗后28 h左右，水質(zhì)開始超標(biāo)，并呈快速上升趨勢(shì)。同時(shí)，考慮到生產(chǎn)方便，確定反沖洗周期為24 h。

圖6 反沖洗后水質(zhì)變化Tab.6 Water quality changes after backwashing

2.4 微氣泡旋流氣浮裝置試驗(yàn)

2.4.1 負(fù)荷試驗(yàn)

調(diào)整來水水量，開展了110%～150%水量沖擊試驗(yàn)，考察工藝在水量波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性（表4）。在水量負(fù)荷120%以下時(shí)，微氣泡旋流氣浮出水可以穩(wěn)定達(dá)到“100.50”以下。

表4 微氣泡旋流氣浮負(fù)荷試驗(yàn)出水水質(zhì)Tab.4 Micro-bubble swirl air floating load test effluent water quality

2.4.2 氣液比試驗(yàn)

以0.5∶10 為基礎(chǔ)，逐步改變現(xiàn)場(chǎng)氣液比，分析不同氣液比下的處理效果，確定合適的氣液比（表5）。

表5 不同氣液比工況數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.5 Comparison of working condition data of different gas-liquid ratios

2.4.3 回流比試驗(yàn)

保持氣液比1∶10，改變回流比，觀察出水情況，確定合適的回流比（表6）。

表6 不同回流比工況數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.6 Comparison of working condition data of different reflux ratios

在處理量不變條件下提高回流比，出水含油量降低，但過大地增大回流比，出水含油濃度相對(duì)增高。因微氣泡發(fā)生裝置在回流比增大時(shí)，溶氣水壓力降低，除油效率上升并不明顯。說明溶氣水壓力提高對(duì)除油有利，壓力高，溶氣水釋放出的微氣泡粒徑更細(xì)小，對(duì)含聚污水中的細(xì)小油滴粘附效果更穩(wěn)定。

根據(jù)微濾以及微氣泡旋流氣浮裝置負(fù)荷及參數(shù)試驗(yàn)，確定了雙微技術(shù)處理含聚污水最優(yōu)工藝運(yùn)行參數(shù)（表7）。

表7 雙微技術(shù)處理含聚污水最優(yōu)工藝運(yùn)行參數(shù)Tab.7 Optimum operating parameters of double microtechnology for treatment of polymer-containing wastewater

2.5 經(jīng)濟(jì)性分析

試驗(yàn)工藝運(yùn)行成本包括電費(fèi)和藥劑費(fèi)用兩部分，總運(yùn)行費(fèi)用0.78 元/t（表8），其中藥劑費(fèi)0.37元/t，電費(fèi)為0.41元/t；原工藝處理成本為1.15元/t，且未達(dá)標(biāo)。

表8 雙微技術(shù)處理含聚污水運(yùn)行費(fèi)用Tab.8 Operating cost of polymer-containing wastewater treatment by double micro-technology 元·t-1

3 結(jié)論

（1）雙微技術(shù)處理含聚污水效果較好，在含聚濃度低于300 mg/L時(shí)，出水含油濃度及懸浮物固體濃度均在5 mg/L以下。

（2）雙微工藝處理含聚污水具有較高的除油及除懸浮物固體效率，總體去除效率在90%以上。

（3）最佳工藝參數(shù)為氣液比1∶10，回流比15%，濾速8 m/h。