油田剩余污水達(dá)標(biāo)回注配套工藝技術(shù)研究

林岳華，全文智，路玉發(fā)，趙改清，孟凡友，郭明強(qiáng)，趙玉鵬

（1.華北油田第四采油廠，河北南宮 065600；2.河南石油勘探局，河南南陽(yáng) 473132）

油田剩余污水達(dá)標(biāo)回注配套工藝技術(shù)研究

林岳華1，全文智1，路玉發(fā)1，趙改清2，孟凡友2，郭明強(qiáng)2，趙玉鵬2

（1.華北油田第四采油廠，河北南宮 065600；2.河南石油勘探局，河南南陽(yáng) 473132）

河南油田雙河污水處理站中剩余污水成分復(fù)雜，水質(zhì)差別很大，目前的處理工藝很難保證處理后污水水質(zhì)達(dá)到回注水指標(biāo)要求。通過(guò)在原處理流程中增設(shè)自然沉降罐和采用優(yōu)選的水處理藥劑等可解決該問(wèn)題。文章論述了根據(jù)室內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)結(jié)果等提出剩余污水處理工藝流程改造方案的過(guò)程。改造方案的實(shí)際應(yīng)用表明，新流程可年回收原油8 760 t，處理后的水質(zhì)也達(dá)到了污水回注的水質(zhì)指標(biāo)。

油田剩余污水；污水處理；模擬試驗(yàn)；工藝改造；回注

0 引言

隨著河南油田的不斷開發(fā)和發(fā)展，更多低滲透的油層投入開發(fā)，剩余污水逐漸增多，剩余污水處理達(dá)標(biāo)排放難度比較大。這就要求將污水全部處理合格后，與目前雙河污水處理站主流程的污水一起回注，保證水質(zhì)穩(wěn)定，最大限度地保護(hù)好油層，這樣就需要進(jìn)一步配套完善目前的處理工藝，使污水處理工藝適合復(fù)雜污水處理的需求。

1 剩余污水處理工藝流程研究

河南油田雙河污水處理站中剩余污水成分復(fù)雜，水質(zhì)差別很大，且水性比較穩(wěn)定。由于次流程的污水來(lái)源地點(diǎn)不同，污水水質(zhì)差別很大，水量波動(dòng)比較大，沖擊負(fù)荷大，嚴(yán)重影響到污水沉降效果，目前的處理工藝很難保證處理后的污水水質(zhì)達(dá)到回注水指標(biāo)要求。因此，我們針對(duì)雙河污水處理站剩余污水的特點(diǎn)，優(yōu)選出較為經(jīng)濟(jì)、合理和高效的污水處理工藝設(shè)備，為工藝流程改造提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)工藝流程

由于剩余污水來(lái)水成分比較復(fù)雜，污水含油一般在500～10 000 mg/L，機(jī)雜在200～5 000 mg/L，硫化物在25～60 mg/L，水量在150～350 m3/h之間波動(dòng)，靠目前在用的一級(jí)混凝沉降除油、除雜很難保證沉降后的污水達(dá)到設(shè)計(jì)處理指標(biāo)要求。因此，為了解決該問(wèn)題，我們根據(jù)雙河污水處理站目前的工藝狀況和實(shí)際情況，自行設(shè)計(jì)了一套模擬工藝流程，如圖1所示。

1.1.1 試驗(yàn)參數(shù)的確定

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的運(yùn)行參數(shù)盡量與下一步改造的污水處理工藝流程相吻合，這樣才有實(shí)際意義，因此在模擬試驗(yàn)流程中各種參數(shù)控制為：來(lái)水及一次沉降、二次沉降的水量控制在0.5～1.0 m3/h，沉降時(shí)間為2.5～3.0 h，過(guò)濾罐濾料與目前在用的過(guò)濾罐濾料 （輕質(zhì)陶粒、石英砂、無(wú)煙煤）相同，過(guò)濾罐濾速控制在10 m/h左右。

1.1.2 自然沉降除油試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)中，采用的自然沉降罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有中心反應(yīng)筒，只用于雙河污水處理站幾種污水的緩沖、除油及去除污水中的大顆粒。在模擬試驗(yàn)中，污水沉降時(shí)間控制為1～1.5 h，不加任何混凝劑，單靠自然沉降，污油去除率可達(dá)95%以上 （來(lái)水中污油含量在500～10 000 mg/L，而沉降罐出口污油在150 mg/L以下），除油效果比較理想，達(dá)到了模擬試驗(yàn)的目的。

1.1.3 混凝沉降除油、除雜試驗(yàn)

污水中的大部分污油及大顆粒的固體 （機(jī)械雜質(zhì)）在一級(jí)自然沉降罐中已經(jīng)去除和緩沖，自然沉降后污水再經(jīng)提升泵均勻地提升到二級(jí)混凝沉降罐中，便于藥劑的投加和濃度的控制，為污水凈化處理創(chuàng)造條件。

在此過(guò)程中，污水中的細(xì)小油珠在混凝劑的作用下，相互碰撞、聚結(jié)、橋架，形成大的油珠而上浮，懸浮顆粒則在重力的作用下下沉，從而達(dá)到污水凈化之目的。

兩次沉降除油過(guò)程主要是進(jìn)行油水分離，并通過(guò)沉降去除污水中的污油和各種重量較大的固體顆粒，使污水中的污油和懸浮物在兩級(jí)沉降中最大限度地去除，以減輕過(guò)濾罐的過(guò)濾負(fù)荷。

1.2 化學(xué)藥劑的優(yōu)選試驗(yàn)

在優(yōu)化的污水處理工藝流程中，配以優(yōu)選的化學(xué)藥劑，可達(dá)到較理想的處理效果。因此，我們采用自然沉降緩沖→混凝→過(guò)濾工藝流程，即在自然沉降罐中將各種來(lái)水緩沖除油，使大部分污油和大顆粒固體在自然沉降罐中去除，再在混凝沉降罐中投加化學(xué)藥劑進(jìn)行混凝，使污水中比較穩(wěn)定的懸浮物 （油滴、機(jī)械雜質(zhì)等）脫穩(wěn)，進(jìn)一步將剩余的污油、機(jī)雜去除；然后經(jīng)提升泵提升到過(guò)濾罐過(guò)濾，使污水達(dá)到回注指標(biāo)要求。化學(xué)藥劑的優(yōu)選試驗(yàn)情況介紹如下。

1.2.1 絮凝劑的室內(nèi)篩選試驗(yàn)

根據(jù)絮凝劑篩選試驗(yàn)的評(píng)價(jià)方法，篩選出兩種適合雙河污水處理站次流程處理水質(zhì)要求的絮凝劑（A劑和B劑），以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn)。室內(nèi)篩選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 室內(nèi)篩選試驗(yàn)結(jié)果

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)要求

水質(zhì)指標(biāo)及分析方法按照Q/HN 03-03-1993《河南雙河油田注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》執(zhí)行。

（1）污水含油≤10 mg/L。

（2）污水含懸浮物≤5 mg/L。

（3）所加藥劑能使污泥下沉，污油上浮，不增加污泥量。

（4）沉降后污水中的聚合物不再影響過(guò)濾罐過(guò)濾效率。

1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)室內(nèi)篩選試驗(yàn)結(jié)果，我們優(yōu)選出兩種配方進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，其結(jié)果如下。

1.2.3.1 采用雙河工貿(mào)公司與技術(shù)分公司藥劑的試驗(yàn)情況 （配方一）

現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。試驗(yàn)過(guò)程描述如下：

（1）過(guò)濾罐的運(yùn)行情況。過(guò)濾罐反沖洗周期為24 h一次，反沖洗強(qiáng)度為：壓力0.2 MPa、排量2.5～3.0 m3/h，反沖洗時(shí)間為每次6～10 min，反沖洗出水水質(zhì)中有微量絮凝物，檢查過(guò)濾罐表層濾料時(shí)，有厚1 mm左右的黏稠狀物質(zhì)，但比較松散，易沖洗。

表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù) （配方一）

（2）現(xiàn)場(chǎng)加藥情況。現(xiàn)場(chǎng)加藥品種為兩種，加藥位置在一次沉降罐后、二次沉降罐前，兩種藥劑的加藥時(shí)間間隔大約2 s，進(jìn)二次沉降罐前，在管道中的混凝時(shí)間大約15 s。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用x±s表示，分析采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗(yàn)；多因素分析采用logistic回歸分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

（3）污油、污泥沉降效果分析。本次試驗(yàn)中一次沉降罐只用于緩沖、預(yù)除油，從現(xiàn)場(chǎng)效果看，達(dá)到了預(yù)期的目的。但是，在一次沉降罐中，我們也發(fā)現(xiàn)有飄浮物和污油混合存在，分析原因，可能是過(guò)濾罐反沖洗造成的。在二次沉降罐中，上部可看到污油和微量的飄浮物存在，底部沉積的污泥從每天排污取樣來(lái)看，數(shù)量與室內(nèi)試驗(yàn)基本相同，該項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了議標(biāo)書規(guī)定的污泥必須下沉、污油上浮的技術(shù)指標(biāo)要求。

（4）從地質(zhì)中心化驗(yàn)室每天上午、下午兩次不定時(shí)取樣化驗(yàn)資料和雙河污水處理站每隔2 h所做化驗(yàn)的資料來(lái)看，過(guò)濾罐出口污水含油、機(jī)雜、含鐵三項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到議標(biāo)書規(guī)定要求；透光率議標(biāo)書指標(biāo)為＞90%，而實(shí)際指標(biāo)為86%，相差4個(gè)百分點(diǎn)。

1.2.3.2 采用福利化工廠與研究院藥劑的試驗(yàn)情況（配方二）

現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程描述如下：

（1）過(guò)濾罐的運(yùn)行情況。過(guò)濾罐反沖洗周期為6～8 h一次，反沖洗強(qiáng)度為：壓力0.2 MPa、排量2.5～3.0 m3/h，反沖洗時(shí)間為每次4～6 min，反沖洗出水水質(zhì)中，有大量絮凝物，但比較松散，易沖洗。

表3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù) （配方二）

（3）污油、污泥沉降效果分析。本次試驗(yàn)中一次沉降罐只用于緩沖、預(yù)除油，從現(xiàn)場(chǎng)的效果看達(dá)到了預(yù)期的目的。但是，在一次沉降罐中，我們也發(fā)現(xiàn)有飄浮物和污油混合存在，分析原因，可能是過(guò)濾罐反沖洗所造成的。在二次沉降罐中，上部可看到污油和少量飄浮物存在，底部沉積的污泥數(shù)量也比較多。該項(xiàng)指標(biāo)與議標(biāo)書規(guī)定的污泥必須下沉、污油上浮的技術(shù)指標(biāo)要求，有一定的差距。

（4）從地質(zhì)中心化驗(yàn)室每天上午、下午兩次不定時(shí)取樣化驗(yàn)分析資料和雙河污水處理站每隔2 h所做化驗(yàn)的資料來(lái)看，過(guò)濾罐出口污水含油、機(jī)雜、含鐵三項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到議標(biāo)書規(guī)定要求，透光率議標(biāo)書指標(biāo)為＞90%，而實(shí)際指標(biāo)為86%，相差4個(gè)百分點(diǎn)。

1.3 模擬試驗(yàn)結(jié)論與建議

依據(jù)模擬試驗(yàn)結(jié)果，我們提出了雙河污水處理站剩余污水處理工藝流程的改造方案：把目前雙河污水處理站的1#3 000 m3原油儲(chǔ)罐改造成油水兩用罐 （在原油儲(chǔ)罐緊張時(shí)，用作油罐；平時(shí)用作污水自然沉降罐、污水緩沖罐），該罐作為一級(jí)自然沉降除油罐和各種剩余污水的緩沖罐，沉降緩沖后污水經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入原兩座1 000 m3污水沉降罐（該罐作為二級(jí)混凝除油罐）。經(jīng)過(guò)一、二級(jí)沉降處理后，再過(guò)濾處理，而后與主流程污水匯集在一起輸送到注水罐，再經(jīng)注水泵加壓以后回注地層。改造后的工藝流程如圖2所示。

2 實(shí)際應(yīng)用效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)得出的結(jié)論，我們于2001年9月對(duì)雙河污水處理站的次流程污水處理工藝進(jìn)行了技術(shù)改造，2001年11月初投入正常運(yùn)行。從11、12兩個(gè)月的運(yùn)行情況看，篩選確定用雙河工貿(mào)公司與技術(shù)分公司的化工藥劑是合理的，使用效果很好；改造以后的次流程污水處理工藝也十分合理，主要表現(xiàn)在污水的緩沖容量大大增強(qiáng)，污水在后續(xù)的處理工藝中可確保處理量平穩(wěn)、連續(xù)，一級(jí)自然沉降日回收污油30 t左右（除油率按 5 000×10-6、水量按 250 m3/h計(jì)算），原油價(jià)格以1 650元/t計(jì)算，則年回收原油（污油平均含水 20%）8 760 t，合1 445萬(wàn)元；一級(jí)自然沉降罐日排放含水80%左右的污泥約50 t，污泥可直接進(jìn)入污泥固化廠的污泥濃縮干化池，經(jīng)濃縮、無(wú)害化固化處理后堆放；混凝沉降罐的沉降效果也有很大的提高，污水過(guò)濾罐的濾層表面基本上沒(méi)有黏稠狀、容易堵塞濾層的物質(zhì)，經(jīng)處理后的水質(zhì)也達(dá)到了污水回注的水質(zhì)指標(biāo)。遇到生產(chǎn)非正常情況，即使偶爾排放，也能夠基本符合國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，為下一步污水徹底達(dá)標(biāo)排放的治理研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ) （生化處理技術(shù)）。

Research on Matching Process of Qualifying Oilfield Residual Wastewater for Reinjection

LIN Yue-hua（Huabei Oilfield No.4 Oil Production Factory of Huabei Oilfield Company， Nangong 065600， China），QUAN Wen-zhi，LU Yu-fa，et al.

The oilfield produced residual wastewater at Huabei Oilfield Shuanghe Wastewater Disposal Station has complex compositions and greatly different water qualities.With the present wastewater disposal process，it is difficult to enable the disposed water to reach the quality standard of reinjection water.By means of adding a natural sediment tank and using optimum water treatment agents， and so on， such problems will be resolved.The reforming scheme of the wastewater disposal process flow based on the indoor and field simulation experiment results is brought forward.The practical application of the new process flow shows that the reclaimed crude oil reaches 8 760 t per year and the disposed wastewater quality also reaches the reinjecting water quality standard.

oilfield produced residual wastewater;wastewater disposal;simulation test;process reformation;reinjection

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.04.020

林岳華 （1965-），男，河北南宮人，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于西南石油學(xué)院儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)從事油田開發(fā)工作。

2012-01-01