長北處理廠污水處理系統(tǒng)存在問題分析及解決方法

余志斌 ，李朋江 ，常 超 ，張占平 ，王虎丹

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

長北天然氣處理廠污水處理系統(tǒng)于2006年6月建成，12月正式投入使用，設(shè)計(jì)處理量為240立方米/天。長北天然氣處理廠污水由三部分組成，生產(chǎn)污水、檢修污水和生活污水。目前生產(chǎn)污水占污水總量的95.3%，檢修污水占1.4%，生活污水占3.3%（日均）。污水處理流程簡(jiǎn)圖（見圖1）。

其中，生產(chǎn)污水主要來自甲醇再生單元的塔底廢水，廢水通過廢水泵打入污水回注單元凈水罐，經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到回注指標(biāo)后，再通過污水回注泵直接注入回注井S213。檢修污水,主要來自各個(gè)單元檢修排污，污水先進(jìn)入污水罐后由機(jī)泵輸送到污水處理單元經(jīng)過過濾器過濾，檢測(cè)合格后回注地層。生活污水,生活污水來自生活區(qū)，目前生活污水外運(yùn)處理。

1 目前存在問題及原因分析

長北處理廠污水處理系統(tǒng)自投運(yùn)以來，回注泵P-4004頻繁損換，嚴(yán)重時(shí)每天要停泵更換兩次，導(dǎo)致污水不能及時(shí)回注，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。針對(duì)這個(gè)問題，找出了影響回注泵損壞的主要原因。

圖1 污水處理系統(tǒng)流程圖

1.1 生產(chǎn)污水水質(zhì)差，機(jī)雜含量大

生產(chǎn)污水主要來自甲醇再生單元的塔底廢水，廢水通過廢水泵打入污水回注單元凈水罐，經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到回注指標(biāo)后，再通過污水回注泵直接注入回注井S213，但在實(shí)際的運(yùn)行過程中，回注泵的閥板閥座頻繁損壞，閥板和閥座被污水中的泥沙沖刷出坑槽，面與面之間的吸合力被破壞，無法進(jìn)行密封，回注泵也就無法正常上量。

經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)影響回注污水機(jī)雜含量的主要因素有。

1.1.1 大量井底泥沙隨氣層水進(jìn)入處理廠 長北區(qū)域絕大部分氣井為水平井，采用裸眼完井，各井叢到天然氣處理廠采用濕氣輸送模式，在生產(chǎn)過程中井底泥沙被氣帶到地面管線，隨氣層水一起進(jìn)入處理廠各裝置。液體中固體懸浮顆粒含量平均在300～550 mg/L。

1.1.2 污水系統(tǒng)工藝不合理 長北處理廠甲醇富液處理廠甲醇富液由三項(xiàng)分離器分離出來后，進(jìn)入甲醇再生單元V2501緩沖后，然后再到罐區(qū)T0602A/B罐進(jìn)行沉降，沉降后去甲醇再生單元進(jìn)行處理。由于沉降時(shí)間短，固體顆粒不能完全沉降，就帶大量機(jī)雜的液體進(jìn)入甲醇再生單元。而且富液甲醇罐出水口位置不合理。用來做沉降的甲醇富液罐，出水口位置過低，沉降在罐底的機(jī)雜隨液體進(jìn)入甲醇再生單元。

1.1.3 污水處理設(shè)施不完善 進(jìn)入甲醇回收單元的污水機(jī)雜含量較高，而甲醇回收單元的廢水在回注前沒有任何后續(xù)處理裝置就直接進(jìn)入了凈水罐進(jìn)行回注，水中的固體懸浮顆粒沒有被去除。

以上三個(gè)原因?qū)е铝宋鬯刈⒈没刈⒌奈鬯泻写罅康墓腆w懸浮顆粒，而回注泵由于設(shè)計(jì)時(shí)回注清水，采用的閥板和閥座是面與面接觸，來保持密封，污水中的這些顆粒很容易破壞密封，導(dǎo)致回注泵頻繁損壞，嚴(yán)重影響裝置的運(yùn)行。

1.2 回注壓力高

長北處理廠污水采用三柱塞往復(fù)高壓泵進(jìn)行回注，為了減輕對(duì)環(huán)境和地下水資源的破壞，注水層在地下2 800 m的儲(chǔ)氣層，回注壓力平均在27.5～28.6 MPa?；刈毫Ω咭簿蜎Q定了泵的出口壓力也要高，現(xiàn)在長北處理廠選用的兩臺(tái)回注泵出口壓力設(shè)計(jì)為40 MPa，工作壓力大概在27～28 MPa，如此高的壓力決定了回注泵內(nèi)各部件的接觸壓力也很大，只要污水懸浮物高就會(huì)打壞閥板閥座，導(dǎo)致停泵。

1.3 回注污水粘度大，出現(xiàn)乳化

還對(duì)回注污水進(jìn)行了取樣分析，發(fā)現(xiàn)污水乳化嚴(yán)重，也無法滿足回注泵輸送清水介質(zhì)的要求。

通過以上分析，生產(chǎn)污水水質(zhì)差，機(jī)雜含量高；回注壓力高；回注水乳化嚴(yán)重是影響回注泵損壞的主要原因。

2 解決辦法及實(shí)施效果

2.1 針對(duì)大量泥沙隨液進(jìn)入處理廠的問題

2.1.1 找出出砂原因，制定防砂計(jì)劃并實(shí)施

（1）確定泥砂來源，紅外光譜衍射顯示，回注井S213井口樣品中懸浮固體與泥漿相似，所以污水中的懸浮固體主要來自泥漿。

（2）用鹽水代替鉆井泥漿，完鉆后用鹽水頂替第二條腿中的泥漿減少井內(nèi)泥漿量。如果開窗側(cè)鉆兩條腿都可以替換。

（3）充分利用洗井作業(yè)來清洗新井，優(yōu)化洗井標(biāo)準(zhǔn)，把固體含量由20%降到10%。利用在線分離器建立洗井天數(shù)和反出泥漿及固體含量的關(guān)系進(jìn)一步優(yōu)化洗井作業(yè)。接入新井后控制固體顆粒含量在井口安裝暫時(shí)性的固體過濾裝置。如果不用分離器，以較小的產(chǎn)量投產(chǎn)，密切監(jiān)測(cè)長北天然氣處理廠水質(zhì)，根據(jù)水質(zhì)結(jié)果決定下一步的開井計(jì)劃。如果用分離器，新井投產(chǎn)時(shí)緩慢開到最大產(chǎn)量，密切監(jiān)測(cè)長北天然氣處理廠水質(zhì)評(píng)估分離效果。

（4）用Clampon出沙設(shè)備檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)出砂情況，建立合適的生產(chǎn)制度防止出砂。

2.1.2 改造甲醇富液罐出水口，進(jìn)一步提高機(jī)雜沉降效果 在今年6月檢修期間對(duì)T0602A/B罐的出水口進(jìn)行改造，將出水口抬升70 cm，避免了罐內(nèi)液位過低時(shí)，大量機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入甲醇再生單元。同時(shí)，也根據(jù)進(jìn)入處理廠的水質(zhì)情況，對(duì)加藥配方進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)一步提高機(jī)雜沉降效果。

2.2 針對(duì)工藝不合理、污水處理設(shè)施不完善的問題

對(duì)現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)流程進(jìn)行改善。

（1）現(xiàn)有富甲醇儲(chǔ)罐目前被用來起沉降作用，但這是浮頂罐，按原設(shè)計(jì)是作為儲(chǔ)罐用的，并不能穩(wěn)定和連續(xù)地排油和排泥。需要通過停罐檢修才能除去罐底沉積的泥。富甲醇浮頂罐內(nèi)上方的浮油聚積并逐漸增厚，但也需要通過操作者的判斷和人工排油，這既難于操作又不便于判斷。所以在甲醇富液罐區(qū)新建500 m3罐作為沉降罐，具有除油和除泥功能。

這樣在來流含油量在5 000～10 000 mg/L和懸浮物含量為1 000 mg/L時(shí)，經(jīng)沉降罐處理后其出口氣田水（即富甲醇）含油量和懸浮物含量指標(biāo)可分別降至1 000 mg/L和100 mg/L以下。

（2）在新建沉降罐下游設(shè)置水力旋流器，并在污水處理單元設(shè)置氣浮裝置和精細(xì)過濾器，設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)輸泵，將新建沉降罐（T-0620）出口的富甲醇升壓送至水力旋流器，進(jìn)一步除油，處理后油含量可從1 000 mg/L降至100 mg/L。

富甲醇經(jīng)水力旋流除油后，通過現(xiàn)有的3級(jí)過濾器進(jìn)入甲醇再生塔。可考慮只保留2級(jí)過濾。塔底水去污水處理單元，經(jīng)氣浮裝置處理后含油量和懸浮物含量分別降至30和10 mg/L

在凈水罐T-4002入口設(shè)置5 μm精細(xì)過濾器以控制回注水懸浮物粒徑。這樣就可以防止甲醇塔底廢水?dāng)y帶雜質(zhì)直接進(jìn)入凈水罐進(jìn)行回注。

2.3 回注壓力高的問題

針對(duì)回注壓力高的問題，采取了回注井清洗及酸化的方法。

2.3.1 清洗S213井 用連續(xù)油管將機(jī)雜循環(huán)出來，接著進(jìn)行酸化。這樣可以重新啟動(dòng)下面的注水層，改善回注水層的污染情況。

2.3.2 酸化作業(yè) 2010年10月11號(hào)對(duì)回注井S213進(jìn)行酸化作業(yè)?？偣沧⑷?6m3酸液，注酸壓力為23MPa。（配方：20%HCl+1.5%防腐蝕劑+0.15%鐵離子控制劑）。恢復(fù)注水后壓力為26.11MPa（酸化前為27.89MPa），上次酸化后壓力為26.32 MPa,注水能力基本恢復(fù)到2008年水平，有效的降低了回注壓力。自2009年初到現(xiàn)在一共進(jìn)行過4次酸化作業(yè)，酸化后回注壓力平均降低1.81 MPa。

3 效果檢驗(yàn)

3.1 實(shí)施效果

3.1.1 干線來液中固體懸浮物明顯減少 通過與鉆井組聯(lián)合作業(yè)，制定完善的洗井程序，嚴(yán)格新井配產(chǎn)制度，干線來液中固體懸浮顆粒明顯減少，由原來的443 mg/L減少到平均215 mg/L（見圖3）。

3.1.2 甲醇處理單元來液水質(zhì)得到改善 經(jīng)過對(duì)甲醇富液罐出水口改造，加藥配方的調(diào)整，進(jìn)入甲醇處理單元含醇污水的固態(tài)懸浮顆粒明顯減少，由原來的246 mg/L減少到目前的103 mg/L。

3.1.3 回注壓力下降 經(jīng)過對(duì)S213的酸化作業(yè)和洗井作業(yè)，回注壓力有了明顯下降，平均在1.5 MPa左右（見圖4）。

3.2 效益對(duì)比

通過各種措施，保證了污水的水質(zhì)，降低了回注壓力，從而減少了回注泵維修頻率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，5個(gè)月內(nèi)維護(hù)維修成本從32.6萬元降低到20.3萬元。

通過這一系列措施，我們達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，不僅干線來液中固體懸浮物明顯減少、水質(zhì)得到了改善、回注壓力也降低了，而且還降低了不少成本，大大減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

表1 成本對(duì)比表

4 鞏固措施及建議

針對(duì)長北天然氣處理廠污水處理系統(tǒng)存在的問題，目前雖然采取了一些措施，降低了回注污水中的機(jī)雜含量，減少了回注泵的損壞次數(shù)，使得污水處理系統(tǒng)暫時(shí)能夠連續(xù)運(yùn)行，不會(huì)影響到長北天然氣處理廠的天然氣生產(chǎn)，但這些僅僅是權(quán)宜之計(jì)。要從根本上解決問題，還需要對(duì)污水處理系統(tǒng)不合理的工藝流程進(jìn)行改造。因此，在日常的工作中還要注意以下幾點(diǎn)：

（1）繼續(xù)跟蹤水質(zhì)情況，密切監(jiān)測(cè)處理廠水質(zhì)，根據(jù)水質(zhì)結(jié)果決定下一步的開井計(jì)劃。

（2）在新投產(chǎn)井井口安裝Clampon探頭監(jiān)測(cè)新井出砂情況，合理計(jì)劃生產(chǎn)。

（3）根據(jù)處理廠回注壓力情況，及時(shí)對(duì)回注井進(jìn)行酸化。

（4）繼續(xù)跟進(jìn)回注系統(tǒng)改造工作。

［1］張忠祥，錢易.城市可持續(xù)發(fā)展與水污染防治對(duì)策［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994：6-7.

［2］趙寶江.污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑分析［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010，（11）：49-52.