[摘要]本文围绕辽河油田稠油伴生水可生化性强化技术展开研究，探讨盘锦地区难于生化的稠油伴生水可生化性提升的路径，从而整体性带动稠油伴生水处理效果的提升。鉴于辽河油田稠油伴生水可生化性差（B/C ＜0.2），在盘锦地区水相系统不平衡且逆差大的背景下，提升其达标排放能力迫在眉睫，而达标排放能力又受制于生化工艺处理效果。文章详细剖析了具有典型代表性的生物技术（厌氧反硝化可生化性强化工艺）、化学技术（臭氧高级氧化可生化性强化工艺）、物理技术（机械波裂解可生化性强化工艺）等对增强稠油伴生水可生化性的作用，旨在为高效处理稠油伴生水达标排放平稳增量提供技术参考与决策依据。

[关键词]稠油伴生水；可生化性强化技术；达标排放工程

Abstract： This paper focuses on the study of enhanced biochemical treatability technology for heavy oil associated water in Liaohe Oilfield， exploring the path to improve biochemical treatability of heavy oil associated water in Panjin area， so as to improve the treatment effect of heavy oil associated water as a whole. In view of the poor bi treatability of heavy oil associated water in Liaohe Oilfield （B/C ＜ 0.2）， and against the background of the imbalance of water phase system large reverse difference in Panjin area， it is imperative to improve its effluent standard emission capacity， and the effluent standard emission capacity is restricted by the biochemical process treatment. This paper analyzes in detail the role of typical representative biotechnology （anaerobic denitrification biochemical treatability enhancement process）， chemical technology （ozone advancedation biochemical treatability enhancement process）， physical technology （mechanical wave cracking biochemical treatability enhancement process） in enhancing the biochemical treatability of heavy oil associated water， to provide technical reference and decision-making basis for the stable increase of high-efficiency treatment of heavy oil associated water to meet the effluent standard.

Key words： Associated water with heavy oil; Biodegradability enhancement technology; Engineering for compliance discharge.

辽河油田是我国重要的油气田之一，辽河油田主产品稠油开采中均有水体参与，油水分离后，形成稠油伴生水。辽河油田稠油伴生水因高温、高压开发条件，呈现矿物元素含量高、有机物含量高、可生化性差等特质。辽河油田所在地水系密布，结合伴生水体广存的特点，水系统难于平衡，稠油伴生水达标排放策略成为必然趋势[1]。本文探讨辽河油田稠油伴生水可生化性提升的技术方法，对厌氧反硝化、臭氧强氧化、机械波裂解等技术进行分析，为后续达标排放实施，提供技术参考与决策依据。

1 实验部分

1.1 实验材料

试验所用稠油伴生水取自辽河油田某联合站，经“两级除油+两级气浮”工艺预处理，出水 B/C 为 0.14～0.16（B/C＞0.45 极易生化，0.30～0.45 易于生化，0.20～0.30 可生化，0.10～0.20 难于生化，＜0.1 极难生化）[2]，具体水质指标见表 1。

图1 稠油伴生水预处理工艺流程图

表1 稠油伴生水物化处理工艺出水

注：1.该稠油伴生水 B/C 平均值 0.15，属于难于生化水体。2.控制目标为常规生化处理工艺进水控制范围且上述控制指标均为常规工艺技术参数。

1.2 实验试剂

化验分析所需药剂：重铬酸钾（K2Gr2O7，含量≥99.7%），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；硫酸银（Ag2SO4，含量≥99.5%），分析纯，西陇科学股份有限公司；浓硫酸（conc.H2SO4，含量≥98%），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；硫酸亚铁铵（ NH4）2Fe（SO4）2·6H2O，含量≥99.0%），分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司；无水葡萄糖（AG，含量≥99.5%），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；七水硫酸镁（MgSO4·7H2O，含量＞99.5%），分析纯，青海盐湖工业股份有限公司；六水氯化铁（FeCl3·6H2O，含量≥98%），分析纯，山东鲁西化工集团；谷氨酸（HOOCC 含量≥99.5%） 分析纯，青海盐湖工业股份有限公司；无水氯化钙（CaCl2，含量≥99.9%），分析纯，青海盐湖工业股份有限公司；硫酸汞（HgSO4，含量≥98%），分析纯，西陇科学股份有限公司；硫酸银（HgSO4，含量≥99.7%），分析纯，西陇科学股份有限公司；邻苯二甲酸氢钾（含量≥）99.95%，分析纯，西陇科学股份有限公司；亚硫酸钠（Na2SO3，含量≥99%），分析纯，淄博永业精细化工股份有限公司。

1.3 实验仪器

可生化性强化实验根据生物技术——厌氧反硝化生化性强化工艺、化学技术——臭氧高级氧化生化性强化工艺、物理技术——机械波裂解生化性强化工艺的特点，制作相应装置（处理量 5 m³/h，出水要求 B/C＞0.20，其他指标供关联分析），相关指标检验为体现常规性和通用性，检测结果为体现严谨性和时效性，如表2 所示。

表2 分析方法

1.4 实验方法与数据采集

实验模式为同时等量进水且同步检测各项指标，因各工艺技术参数难以一致，尤其是停留时间或反应时长差距更大，故此实验检测取工艺正常运行后稳定出水，进行检测[3]。取样位置为实验装置进出水取样口；检测频率24 h/次。在数据处理过程中相关指标取平均值。

2 结果与讨论

图4 臭氧高级氧化可生化性强化工艺流程图 图 5 实验进出水 B/C

2.1 厌氧反硝化可生化性强化技术

厌氧反硝化可生化性强化技术利用厌氧条件下将氨基化合物化为硝酸盐，释放碳源物质，反硝化细菌利用有机物作为电子供体，将硝酸盐（NO₃⁻）还原为氮气（N₂）[4]。稠油伴生水在此过程，复杂大分子有机物通过微生物代谢被分解为小分子有机物，微生物完成生长和繁殖，最终改善可生化性。制作实验装置，进行实验，见图 2。通过实验，确定各工艺参数范围：温度 30～35 ℃，pH 6.5～7.0，溶解氧（DO）0.5～1.5 mg/L，水力停留时间 1.5～1.8 h，污泥龄（SRT）10～13 d，污泥回流比 85～95 %，混合液回流比 140～165 %。实验运行稳定后，检测相应技术指标见表 3。

图2 厌氧反硝化可生化性强化工艺流程图 图3 实验进出

表3 稠油伴生水厌氧反硝化可生化性强化工艺进出水

实验表明，在可生化性强化方面是可行的。由图3 知，在可生化性提升方面，厌氧反硝化技术已将难于生化处理的稠油伴生水的可生化性提升至可生化阶段，但尚未进入易于生化阶段。由表 3 可知，稠油伴生水尽管具备了可生化处理基础条件，但在进入下一阶段的生化处理工艺，还应探索具体应用条件。

2.2 臭氧高级氧化可生化性强化技术

臭氧高级氧化可生化性强化技术通过向稠油伴生水中加入臭氧（O₃）气体，臭氧具有极强的氧化性，其氧化还原电位2.07 V，对有机物进行化学氧化分解，从而增强其可生化性[5]。臭氧在水中还会分解产生羟基自由基（·OH），羟基自由基氧化能力更强，氧化还原电位高达 2.80 V，几乎可以无选择性与水中各种有机物发生反应，提高可生化性。制作实验装置，进行实验，见图4。通过实验，确定各工艺参数范围：制氧方式为空气制氧（空气源臭氧浓度 10～50 mg/L），温度 25～35 ℃，pH 7.0～8.0，O₃/COD 为 0.5～3.0：1（臭氧投放浓度 10～30mg/L），接触反应时间 15～30 min，控制环境臭氧浓度＜0.1 mg/L。该实验运行稳定后，检测相应技术指标见表4。

表4 稠油伴生水厌氧反硝化可生化性强化工艺进出水

实验表明，可提升可生化性，由图3 可知仍难以达到预期目标进入 ，臭氧高级氧化技术在处理稠油伴生水过程中可大量分解有机物，但分解过程中是随机 机物粘结部分无机物使得悬浮物迅速提升（该过程中在实际工艺中呈粥状浮渣漂浮于水面 极难分离） 臭氧高级氧化在 对稠油伴生水中的氨氮、总氮、总磷等指标方面建树更小。

2.3 机械波裂解可生化性强化技术

机械波裂解可生化性强化技术是利用超声波、水力空化、微波、冲击波等机械波能量破坏有机物分子结构的高级氧化技术，破坏难于生物降解的分子结构形成大量易于降解的有机物。制作实验装置，进行实验，见图 6。通过实验，确定各工艺参数范围：机械波选择低频超声波，频率 20～100 Hz，功率密度 50～150 W/L，声强空化阈值（低于此值无空化反应，水中＞0.3 W/㎡）选择 3～7 W/㎡，温度 30～35℃，pH 6.5～7.0。该实验运行稳定后，检测相应技术指标见表 5。

表5 稠油伴生水厌氧反硝化可生化性强化工艺进出水

实验结果由表5 和图7 表明，机械波裂解技术在处理稠油伴生水过程中，无论是分解降解有机物，还是断链肢解有机物执行难度比较大，实际利用效率不足 10%。

a）厌氧反硝化可生化性强化技术在处理辽河油田稠油伴生水时，可将辽河油田稠油伴生水提升至可生化处理阶段，距离易于生化处理阶段尚有距离，故该工艺在实际应用中必须探讨更为适应辽河油田稠油伴生水的后续生化处理技术。

b）臭氧高级氧化可生化性强化技术在处理辽河油田稠油伴生水时未达到预期，并增加工艺的操作难度，其随机无序分解降解有机

特性使得在可生化性提升方面不会形成专一特性，B/C 增幅较小，该工艺在工序排列中应置于尾端。c）机械波裂解可生化性强化技术处理辽河油田稠油伴生水亦未达到预期，同时有机物也未能消除，其他相关指标也未呈现降低趋势，机械波在水体中的影响效果不明显。

参考文献

[1] 张伟， 李明， 王强. 稚油伴生水的物理化学特性及处理技术研究[J]. 石油化工， 2018， 29（5）： 45-49.

[2] 王琦，仝坤. 辽河油田稠油泥砂综合处理工艺的研究［J］. 油气田环境保护，2009（4）：13 - 19.

[3] 罗国庆，张华，刘光全，张晓飞，等. 电脱盐废水稳定性分析及破乳技术［J］. 化工进展，2022，41（9）：5047 -5054.

[4] ORSHANSKY F，NARKIS N. Characteristics of organics removal by PACT simultaneous adsorption and biodegradation［J］. Water Res，1997，31（3） ：391-398.

[5] 吴晓红， 王强， 李娜. 预曝气工艺在石油污水处理中的应用现状及进展[J]. 水处理技术， 2020， 35（5）： 123-127.