紅淺稠油污水高效利用技術及運行管理優化

夏瑋 梁愛國 史建英 黃寰宇（新疆油田公司采油一廠）

引言

紅淺稠油污水處理站位于新疆油田紅淺作業區。目前主要承擔紅淺、紅003井區和四2區的稠油污水處理任務。紅淺稠油污水處理與原油處理站合建，建站之初應用污水氣浮處理技術，在該站建成了一套紅淺污水處理系統，處理后的污水直接外排。外排污水不僅浪費了寶貴的水資源，還嚴重污染環境。

為此，新疆油田公司于2009年對紅淺稠油污水處理系統進行技術改造。在紅淺稠油處理站新建一座處理能力為2×104m3/d的稠油污水處理系統，采用離子調整—旋流反應水處理技術，處理后的污水全部回用鍋爐，實現了污水的資源化利用。同時，對污水處理系統運行管理進行優化研究，取得了較好的效果，滿足了稠油污水處理系統安全平穩生產的需求。

1 紅淺稠油污水處理回用鍋爐工藝及配套技術

1.1 稠油污水處理回用鍋爐工藝技術

紅淺稠油污水回用鍋爐工程采用離子調整—旋流反應水處理技術，該技術采用化學和物理方法相結合方式，處理后含油污水達到了高壓鍋爐用水標準，污水處理工藝運行平穩，并調整污水pH值為7～8。污水處理主工藝分重力除油—旋流反應—混凝沉降—壓力過濾—水質軟化—提升外輸6部分。技術關鍵在于旋流反應器的內部結構及與之配套的污水處理藥劑性能。

1.2 新型污水反應罐及其工作原理

紅淺稠油污水處理工藝的反應罐創新性地采用了分置式反應罐，將反應器部分與沉降部分分置，從而克服了內置式反應罐沉降筒環空面積小、沉降效果較差、維修不便的缺點。

分置式反應罐集反應、沉降、吸附、排泥、收油等多種功能為一體，其工作原理是：污水在進入反應器前先添加絮凝劑，使其在管道內充分混合，然后在反應器內分別添加助沉劑和助凝劑，保證3種藥劑的充分反應時間。

其創新點是在重力流程的基礎上增加了水力旋流和污泥攔截層的設計，將混凝、反應、加藥、沉降、顆粒吸附有機結合，減輕了后續沉降罐的負荷，保證過濾器進水水質。

1.3 污水處理藥劑優選

污水處理藥劑是離子調整—旋流反應水處理技術的關鍵，根據處理工藝的設計原理，分別開展了除油劑、凈水劑、助沉劑、助凝劑[1]4種藥劑的室內評價工作。

經過多次的篩選試驗，最終確定了處理紅淺稠油污水的凈水藥劑體系，該藥劑體系分別由除油劑、凈水劑HLJ-1、助沉劑ZC-3和助凝劑923SH組成，其中反相破乳劑的優選濃度為25mg/L，凈水劑的優選濃度為200mg/L，助沉劑的優選濃度為100mg/L，助凝劑的優選濃度的5～8mg/L。

1.4 高效過濾技術

紅淺稠油污水回用鍋爐工程中首次將改性纖維束過濾器運用于污水處理系統。改性纖維束過濾器采用改性纖維作濾原，保持了原油纖維呈柔性、可壓縮，孔隙率大、截污能力強的優點，工作時濾層孔隙上疏松、下致密，符合理想濾層孔隙分布的特點。正常過濾時由液壓裝置將纖維束壓緊，反洗再生時，可通過液壓系統實現對濾料的往復拉伸，達到搓洗的目的，提高反沖洗效果[2]。

1.5 軟化水處理技術優化

紅淺稠油污水軟化處理工藝在充分調研常規72t/h軟化水處理裝置的基礎上，研制出216t/h軟化水處理裝置。該裝置是目前油田行業最大的軟化水處理裝置，其工藝先進、簡潔，再生時罐體采用串聯結構，1臺泵可帶4組再生，大大降低了能耗；其使用的樹脂是SST-60強酸性苯乙烯耐溫耐油高效樹脂，既能提高制水量又能提高使用壽命，有效降低了生產成本。

2 紅淺稠油污水處理回用鍋爐系統運行管理優化

2.1 污水處理工藝的隔油、排泥、清罐周期的優化

稠油污水系統各關鍵點的正常運行，離不開合理的隔油、排泥、清罐周期，根據對紅淺稠油污水處理系統運行管理的經驗，針對不同設備的特性，優化了污水處理系統隔油、排泥、清罐周期。優化后，不但污水處理系統的隔油、排泥作業連續進行，而且針對重點罐，適當延長其排泥和隔油時間，使污水系統更平穩地運行。

2.2 藥劑體系的管理優化

藥劑體系是污水處理的關鍵部分。為了確保藥劑質量，技術管理部門對藥劑進行不定期抽樣化驗。基層單位派專人管理藥劑，觀察藥劑品質，核對藥劑合格證，確保藥劑質量達標。合理的藥劑濃度是水質合格處理的關鍵，稠油處理站根據生產實際及時對加藥濃度進行調整，在保證水質處理效果的同時，優化了污水藥劑濃度。

2.3 過濾器管理方式優化

一級過濾器管理方式的優化。首先，對雙濾料過濾器進出水水質進行監測，每天6次，要求過濾器出水懸浮物含量不大于5mg/L，過濾壓差不大于0.15MPa；其次，過濾器每天反洗1次，每個月對濾罐進行一次開罐檢查，查看濾料的污染和流失情況，做好過濾器的維護工作，當過濾器的工作壓差大于等于0.15MPa時，進行手動反洗，保證過濾器過濾效果。

二級過濾器管理方式的優化。首先，對改性纖維球過濾器進出水水質進行監測，每天6次，要求過濾器出水懸浮物含量不大于2mg/L；其次，每天過濾器反洗一次，每個月對改性纖維束過濾器濾料進行加藥浸泡清洗，保證改性纖維束濾料清洗干凈，每季度對濾罐進行一次開罐檢查，查看纖維束的污染及松散情況，做好過濾器的維護工作。

3 效益評價

3.1 經濟效益

1）節約清水401.5×104m3/a，可供19臺鍋爐使用，約可節省水費1497.6萬元/a（清水費用3.73元/m3）。

2）稠油污水溫度高，可實現熱能的再利用，處理后回用鍋爐可以減少一部分燃料，經測算，預計可節約天然氣4.8×104m3/d，節約天然氣費用6.24萬元/d（天然氣費用1.3元/m3），年節約天然氣費用2277.6萬元。

3）處理站站區實現熱水采暖后，節約蒸汽量43.7t/d，節約蒸汽費用127.6萬元/a（蒸汽費用80元/m3)。

三項合計，紅淺稠油污水處理系統建成后，年可節約費用3902.8萬元，除去年處理成本722.7萬元，年經濟效益3180.1萬元，投資回收期為3.14年，效益顯著。

3.2 社會效益

紅淺稠油污水處理回用工程是油田開發的配套工程，也是一個環保項目，屬于環境治理的社會公益項目，是一項資源再利用的項目，具有巨大的社會效益和環保效益。該項目建成投產后將改善本地區的自然環境，加強水資源及熱能的再利用，降低生產運行成本。投入生產運行兩年多來，已累計節水1003.75×104m3，節約天然氣5694×104m3，節約蒸汽4×104m3。

隨著國家對節能降耗以及環境保護的日益重視，稠油污水處理項目在技術和運行管理方面的研究成果對油田的節能減排起到了積極的示范作用并提供了可借鑒的經驗。

4 結論

1）紅淺稠油污水回用鍋爐處理工藝采用離子調整—旋流反應水處理技術的同時創新性地采用了分置式反應罐，優選出高效的污水處理藥劑，并首次在新疆油田公司污水處理工藝中應用改性纖維束過濾器和216t/h軟化水處理裝置，保證了稠油污水的達標處理。

2）通過對紅淺稠油污水回用鍋爐處理系統各運行參數的調試以及運行管理的優化，確保了污水回用鍋爐處理系統節能、平穩運行。

[1]李風亭,張善發,趙艷.混凝劑與絮凝劑[M].北京:化學工業出版社,2005:33-38.

[2]Rushton A,Ward AS,Holclich RG.固液兩相過濾及分離技術[M].朱企新,許莉,譚蔚,譯.北京:化學工業出版社,2005:105-113.