中原油田文一聯污水處理站（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“水體改性工業性實驗”改造工程。現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模。“水體改性工業性實驗”工程實施后，為控制系統腐蝕和結垢，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，還影響到后續處理設備壓力濾罐的過濾效果和出水水質，全站不能實現水質穩定達標，進而影響到文中、文明、衛城、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了長時間水質穩定達標，全局水質監測排名分別為第一、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 加藥系統經常發生故障，無法實現pH準確控制
“水體改性技術”實施后，加藥自控系統靠內探頭連鎖計算機遠傳實現自動控制，整個系統運轉不靈，經常發生故障。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。自控系統發生故障后，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，無法自己維修，自控系統經常處于癱瘓狀態，pH自控難以實現，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年開始陸續實施“水體改性工業性實驗研究工程”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。沉降罐排污系統運行效果差，排污常發生短路，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，在反沖洗流化狀態下底層細濾料易與上層粗濾料發生混層，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，影響水質穩定達標，進而影響到油田的開發和生產，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胡十二摻所轄油區產出水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、文明聯來水含油過高
文一聯、文明聯由于建設較早，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，大大超過規范所規定的進站指標，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；
（2）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，
（3）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
（1）計量加藥調節自動化。
（2）沉降罐排污系統自動化。
（3）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運行強度。
（2）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
文一聯污水處理站主要工程量表
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3.5 改造工藝流程
(1)胡二污主體工藝流程為：
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(2) 文一污、文明污主體工藝流程為：
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3.6 采用的新技術
(1)加藥工藝實現自動化
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，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，從而實現對PH的控制。這套自控系統現場使用方便，質量可靠，操作簡便，能夠準確控制PH，合理加藥。
（2）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，實現排污自動化
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，設四個排泥總管，對稱布置，由PLC程控器對排污閥實現定時自動啟閉，分區排污。排污管路上同時設手動和自動閥門，自控系統檢修時可人工操作。這套系統不需操作人員在現場手動啟閉閥門，由PLC程控器定時實現閥門啟閉，排污時間和周期可根據現場情況人工設定。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。
（4）采用三層濾料過濾技術，改造濾罐內構件，實現反沖洗自動化
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：
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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。回收池回收的上清液打入處理流程，池邊設污泥提升泵，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。
（6）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；
（8）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，實現了處理后水質全面、穩定達標，對提高原油注采率，改善地層注入環境起到積極作用。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，可準確控制PH，有效減緩系統腐蝕和結垢，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每年可節省管線清洗費100萬元，污水、注水系統防腐及維修費1000萬元。污水站每年可節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環境，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，實現了水質穩定達標。特別是1999年4月系統治理全部完成后，效果更為喜人，DO含量檢測為0，機雜含量穩定控制在3mg/l以下，濾膜系數穩定控制在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，三個站均實現了水質二十四小時穩定達標。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）。由于站內水質穩定達標，沿線注水管網及井筒水質也趨于穩定，5月份系統抽查兩次，水質指標見表三。
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6 結束語
（1）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，水質穩定，抗環境能力強，可有效減緩系統腐蝕，減小地層污染，提高油田開發效果；
（3）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。系統治理實施后，將對油田開發和生產形成良性循環起到促進作用。來源：谷騰水網
