辛二污水站水質腐蝕結垢對策

何平 山東勝利職業學院

辛二污水站水質腐蝕結垢對策

何平 山東勝利職業學院

辛二污污水沿程水質不達標的原因總結有以下幾點：礦化度、Cl-含量高，采出液電導率大，加速電荷轉移，造成腐蝕加快；水中游離的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成為陰極去極化劑，也加速了腐蝕；Fe2+含量高，局部氧化變成Fe3+，產生絮凝作用，懸浮物含量增加。采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝，污水在一次除油罐除油后經過電化學預氧化裝置可以實現水質穩定，殺滅細菌，降低污水腐蝕傾向，再經過混凝沉降罐進一步去除含油及懸浮物，經過兩級過濾器過濾后污水水質可以達到B2級標準。該工藝技術可使辛二污水水質全面提高，滿足東辛東油田一體化治理注水水質要求，可以解決污水水質不穩定及腐蝕結垢問題，保證生產正常運行。

污水；水質；腐蝕結垢；改性技術

辛二污水站隸屬于勝利油田東辛采油廠，1989年建成投產，于2003年改造，污水處理采用重力流程，當時改造后污水實際處理量1.5×104m3/d，設計水質為C3級。辛二污水站污水腐蝕性強，外輸水腐蝕速率未達到設計要求，到達配水間的腐蝕速率最高達0.42mm/a，給地面管網、水井套管及水井管柱造成了嚴重的危害，造成水井大修頻繁，部分注水干支線頻繁穿孔，需要更換，增加了生產成本。基于上述原因，亟需提高辛二污水站水質，同時解決水質不穩定及腐蝕結垢的問題，本論文針對這個問題進行了研究分析。

1 污水現狀

通過對辛二污水站注水系統沿程水質變化情況的檢測可知，出站水質基本能達到原設計C3級標準。隨著沿程水質的惡化，腐蝕速率及懸浮物含量超出原設計標準C3，尤其是腐蝕速率到達配水間時超標將近6倍，目前水質距離B2級標準相差甚遠。并且該站污水礦化度及游離CO2含量均較高，分別為73388、285.6mg/L，pH值較低（6.82）。各項數據表明，這些都為引起腐蝕的重要因素；同時腐蝕產物及細菌代謝產物也是造成水質二次污染的主要因素。

（1）溫度對腐蝕的影響。辛二污來水50℃，站內沿程溫度在50～60℃之間波動。溫度升高，腐蝕速度將會加快，而且水溫升高還會使鈍化困難，增加局部腐蝕發生的機率，可能會導致點蝕和應力腐蝕。

（2）高鹽引起的電化學腐蝕[1]。油田采出的流體中主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等。辛二污來水中Cl-含量為40023mg/L，礦化度很高，達到73388mg/L。采出水中含鹽量越高，采出水的電導率就越高，電化學腐蝕的速度也會越高，因而腐蝕速率也會增加。采出水中Cl-、HCO3-是引起鋼鐵腐蝕，特別是局部腐蝕的主要因素，尤其Cl-在污水中含量高達54%。Cl-會吸附在金屬的某些部位上，使得所吸附的部位受到活化，導致金屬材料的電化學腐蝕，并且Cl-的穿透能力很強，能穿透保護膜，從而加速對金屬的腐蝕作用。Ca2+、Mg2+對點蝕也有一定的促進作用。

（3）pH值對腐蝕的影響。水中的pH值對金屬的腐蝕會產生很大影響。pH值代表水中氫離子濃度大小，pH值越小即水中氫離子濃度越大。氫離子是一種去極化劑，能使金屬產生腐蝕現象[2-3]。辛二污水站來水pH值為6.8～6.82，屬于弱酸性，存在嚴重的腐蝕傾向，pH值越低，腐蝕速率越大。因此pH值是影響該站腐蝕的主要因素之一。

綜上所述，辛二污污水沿程水質不達標的原因總結有以下幾點：①礦化度、Cl-含量高，采出液電導率大，加速電荷轉移，造成腐蝕加快；②水中游離的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成為陰極去極化劑，也加速了腐蝕；③Fe2+含量高，局部氧化變成Fe3+，產生絮凝作用，懸浮物含量增加；④Ca2+、Mg2+、HCO3-等成垢離子含量高，有結垢趨勢，沿程垢物析出污染水質，造成懸浮物含量增加。

2 水質腐蝕結垢解決措施

2.1 工藝選擇

辛二污污水具有腐蝕性強的特點，目前勝利油田應用的控制腐蝕技術為電化學預氧化技術和水質改性技術，電化學預氧化工藝投加藥劑量少、產生污泥少、運行成本低、對環保造成的壓力小，且此技術已在東辛采油廠2座污水站成功應用，現運行平穩，現場管理經驗豐富，預氧化技術在勝利油田的應用規模已達到3.6×104m3/d。而水質改性技術的特點是針對腐蝕性強的油田污水水質，結合現場設備對處理工藝、藥劑進行調整，使水中的懸浮物等在污水處理中除去。通過調整pH值的范圍及加藥量，可以控制腐蝕及結垢。但采用水質改性技術化學藥劑用量大，產生的污泥量較大。因此選擇采用電化學預氧化工藝。

電化學預氧化工藝的技術原理是：利用了油田污水中自身含有大量的NaCl等可溶性無機鹽這一特點，利用電化學裝置使水中發生電化學反應，生成需要的強氧化性物質，從而徹底殺滅水里面的細菌，在整個過程中不需要加入任何預氧化劑；且在pH值比較小的條件下既可以把Fe2+氧化成具有凝聚作用、可以凈化污水的的Fe3+，又可以把水中的H2S、FeS等硫化物氧化成單質硫，再加入絮凝劑，破壞污水中原來存在的CO2-、弱酸弱堿緩沖體系和膠體的平衡，在污水處理中再通過混凝沉降的方法對容易產生腐蝕、結垢的成分如H2S等硫化物和等進行分離去除，就可以實現凈化水質、消滅細菌、控制腐蝕結垢以及使污水水質穩定達標的目的。

該技術的特點是不僅可以起到凈化水質、消滅細菌、控制腐蝕結垢以及使污水水質穩定達標的作用，而且在處理過程中，由于起作用的“藥劑”是電子，不需要使用大量化學預氧化劑，從而降低了成本，且在污水處理過程中不額外增加污泥量，也減少了二次污染，符合綠色環保的要求。

針對辛二污水站外輸水具有強腐蝕性和不穩定性的特點，為保證注水水質達標和設備、管網長期運行，結合目前處理技術的應用情況，在腐蝕控制上采取電化學預氧化技術，在水質穩定上采取加藥混凝沉降技術。由此提出“自然除油＋電化學預氧化＋混凝沉降”工藝。

2.2 工藝試驗

為了驗證“自然除油＋電化學預氧化＋混凝沉降”工藝的效果情況，利用試驗裝置在辛二污水站進行了電化學預氧化＋混凝沉降污水凈化裝置試驗。由現場測試數據可知，來水經過電化學預氧化裝置及混凝沉降處理后，含油量為10mg/L，懸浮物含量達到5mg/L，腐蝕速率為0.036mm/a，Fe2＋、明顯減少。取經電化學預氧化處理后的辛二污污水，按照不同比例與辛二站轄區產出水進行混配，在70℃的烘箱中恒溫放置7d，測定恒溫放置前后水中的Ca2+、Mg2+含量變化情況，由獲取的實驗數據可知，經電化學預氧化＋混凝沉降后的污水加熱前后Ca2+、Mg2+總濃度沒有變化，說明其自身不結垢；原地層水和處理水混配污水離子濃度變化則隨著處理后污水比例的增加逐漸減少，結垢趨勢明顯減弱。

由以上實驗數據可知，采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝，污水在一次除油罐除油后經過電化學預氧化裝置可以實現水質穩定，殺滅細菌，降低污水腐蝕性的傾向，再經過混凝沉降罐進一步去除含油及懸浮物，經過兩級過濾器過濾后污水水質可以達到B2級標準。

3 結論

本文通過對辛二污水站現場取樣分析，對污水系統的來水、出水分別進行水質測試，分析目前系統的腐蝕結垢原因，進行污水處理新技術試驗及藥劑篩選，并通過實驗得出結論，采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝可以解決水質腐蝕結垢問題，完善站內處理系統，從而驗證了污水處理新技術的有效性。該工藝技術可使辛二污水質全面提高，滿足東辛東油田一體化治理注水水質要求，可以解決污水水質不穩定及腐蝕結垢問題，保證生產正常運行。

[1]齊軍．水中難降解有機物氧化處理技術的研究現狀和發展趨勢[J]．環境保護，2000，3（3）：22-27.

[2]黃明．高濃度難降解有機工業廢水處理技術評價[J]．工業水處理．2004，11（4）：12-16.

[3]陳海燕．高濃度難降解有機廢水處理技術[J]．工業水處理，2013（3）：13-16.

15954664909、suixuqiang.slyt@sinopec.com

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.053

何平：講師，2005年畢業于中國石油大學（華東）油氣儲運工程專業，從事油氣儲運專業的教學培訓工作。