1、研究意义和目的
青平川采油厂高家沟注水站于2012年建成投运，主要对高家沟区块产液进行原油脱水、污水处理及注水，设计规模600m3/d，注水井98口，注水层位长2。该区块采出污水中硫化物含量较高、硫酸盐还原菌较高，腐蚀性强、处理难度大，为保证该区块注水工作稳定运行和处理水质的合格，必须在采出污水处理过程中杀菌除硫，结合目前该站“二级除油+二级过滤”的典型处理工艺，筛选针对性强、效果稳定的高含硫采出污水处理药剂体系尤为重要。
2、高家沟注水站采出污水性质分析
为了了解该站的采出水特性，对该站采出污水(未投加任何药剂)进行化验。
在分析过程中，悬浮物含量、含油量按照《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》(SY/T5329-2012)规定进行检测。分析结果见表1。
表1的数据表明：产出污水的pH值在6.0左右，pH值偏低，说明存在酸性腐蚀，总矿化度在6.4×104mg/L左右，说明污水存在盐腐蚀，含油偏高，含铁偏低，硫酸盐还原菌和腐生菌偏高。综合上述分析结果可以看出，该污水处理的重点为：提高污水中悬浮物、油的去除率，适当提高污水的pH值、除去污水中硫化物和细菌，以控制污水的腐蚀，适当控制污水中HCO3-向CO32-的转变，控制污水的结垢量。
3、高家沟注水站高含硫采出污水处理药剂体系研究
3.1 pH值调节剂的优选
用pH值调节剂分别将500mL污水水样pH值调节至6.5、7.0、7.5、8.0，观察其现象，pH值与处理效果的关系见表2。
从表中数据和综合考虑成本方面来看，pH值为7.5时，絮凝效果较好，已满足后端混凝沉降试验的预处理条件。pH值过高，不但能产生更多的污泥量，而且结垢量也会增大，因此污水的pH值应当优选7.5数值范围。pH值提高后，OH-与污水中Ca2+等高价态离子发生反应，生成氢氧化物沉淀。沉淀过程中对污水中的悬浮物颗粒有包裹作用，使上清液透光率增大。但是综合考虑成本、泥量、结垢量等三方面，将pH值优选为7.5。
3.2 除硫剂的优选
高家沟注水站采出污水室内实验pH值调整为7.5后，鉴于高含硫的特殊性和刺激性臭鸡蛋气味，需要投加除硫剂进行除硫处理，采用化学氧化除硫法，充分搅拌反应后实验效果如表3。
用硫代硫酸钠滴定法对投加完除硫剂的水样进行检测，当除硫剂投加量达到250mg/L以上，处理效果较好，对腐生菌和硫酸盐还原菌杀菌效果较好，为后续絮凝沉降处理打下良好的基础。
3.3 高效絮凝剂的筛选
取500mL水样于不同的烧杯中，投加pH值调节剂将污水水样调节至7.5，然后投加250mg/L除硫剂，搅拌后分别投加120mg/L的常规无机絮凝剂和高效絮凝剂，试验结果如表4。由表中数据可知，污水水样1中，高效絮凝剂的效果明显优于常规絮凝剂，处理后絮体较大，沉降速度较快，静止20min后，上清液透光率达到90%以上，因此确定絮凝剂种类为高效絮凝剂。
确定投加的絮凝剂为高效絮凝剂后，对高效絮凝剂最佳投加量进行室内评价试验(表5)，由表中数据可知，最佳投加量为120mg/L。
3.4 高效专用助凝剂优选
取500ml的水样，分别按照最佳投加量次序投加pH值调节剂、除硫剂、高效絮凝剂，取三种类型的高效专用助凝剂(阴离子、阳离子、非离子)投加浓度为130mg/L，搅拌后静止10min，取上清液进行砂滤处理，测定透光率指标和悬浮物指标，实验结果见表6。数据表明，阴离子的高效专用助凝剂沉淀速率及效果明显好于其他两种。
3.5 高效絮凝剂与高效专用助凝剂时间间隔效果评价
可以看出，当时间间隔在10s～40s时，随着时间间隔的增大，絮体大小逐渐变大，悬浮小絮体的量逐渐减少，处理后清液的浊度逐渐下降，当时间间隔超30s时，处理效果再次变差。因此，适宜的有机絮凝剂与无机絮凝剂加药间隔为30s，絮体粒径可达到沉淀要求。
3.6 处理后的水质指标分析
由表8和表9数据得出：处理后水中悬浮物、含油量、含硫等核心指标均低于3.0mg/L，总矿化度基本不变，处理效果良好。
从表9数据可知，处理后的采出污水和处理前采出污水离子含量接近，说明并未破坏采出水的离子平衡。
4、结论
(1)高家沟注水站高含硫污水处理配方为：污水pH调节为7.5、除硫剂加量为240mg/L、高效絮凝剂加量为120mg/L、阴离子高效专用助凝剂加量为130mg/L、高效絮凝剂与高效专用助凝剂加药间隔为30s。在上述条件下，处理后水的悬浮物含量、含油量可降低到1.0mg/L以下。
(2)腐蚀控制措施为：通过加入除硫杀菌剂和适当提高污水的pH值，控制溶解氧的量，提高HCO3-、S2-的去除率，抑制水中细菌的繁殖。(>
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