油田污水處理新技術(shù)與應(yīng)用效果

郭棟 王桂林 宋晨（華北油田公司第五采油廠）

趙州橋油田污水處理工藝流程為：油區(qū)來(lái)水→1#沉降罐→2#沉降罐→雙濾料過(guò)濾器→注水泵→注水井。隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，采出液含水率越來(lái)越高，污水處理難度和規(guī)模也隨之增加，由于處理工藝落后，濾后水達(dá)不到回注標(biāo)準(zhǔn)，只能改注清水，污水無(wú)效回注，這不僅造成了水資源的巨大浪費(fèi)，且二次注水也導(dǎo)致了注水成本高，能耗高的問(wèn)題。在水資源嚴(yán)重短缺、環(huán)保要求日益提高的現(xiàn)狀下，從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，污水達(dá)標(biāo)回注是最佳途徑。

1 污水處理主體工藝

趙州橋油田污水處理主體工藝采用撬裝多功能一體化油田水處理裝置，該裝置由多功能向心氣浮與電極化合一含油污水處理裝置、連續(xù)流含油污水處理裝置和多功能一體化油田水處理器三部分組成，其將渦流混凝、氣浮選、過(guò)濾和電極化處理等物理法處理技術(shù)組合在一起，大大簡(jiǎn)化了水處理工藝流程。

1.1 橇裝多功能一體化油田水處理裝置原理

1.1.1 溶氣氣浮、離心分離除油和微渦旋除污降濁原理

裝置首先進(jìn)行溶氣，溶氣水進(jìn)入裝置內(nèi)進(jìn)行渦流旋轉(zhuǎn)，通過(guò)渦流旋轉(zhuǎn)將水中的浮油和分散油在離心力和溶解氣浮力的雙重作用下移向中心后上浮罐頂，從收油管排除進(jìn)行收油[1]；同時(shí)通過(guò)渦流混凝和微渦旋將水中微小顆粒聚結(jié)成大顆粒和大油珠，油珠上浮去除，顆粒則過(guò)濾去除。

1.1.2 破乳原理

水中乳化油顆粒隨水經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)時(shí)，得到電子，電子使乳化油顆粒表面的水分子激發(fā)脫落或電離形成水合電子e-aq，水合電子e-aq與O2形成超氧陰離子，超氧陰離子的氧化性很強(qiáng)，可以對(duì)乳化油顆粒中的有機(jī)油核進(jìn)行降解，生成CO2和水實(shí)現(xiàn)破乳。

1.2 橇裝多功能一體化油田水處理裝置運(yùn)行特點(diǎn)

1）懸浮物、污油去除效果較好。由氣浮、渦流混凝、過(guò)濾三重作用，污水中含油量、懸浮物去除率達(dá)到80%以上。

2）現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)。橇裝多功能一體化油田水處理裝置運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需加藥，運(yùn)行成本低，對(duì)油區(qū)來(lái)水含油量、懸浮物含量要求低且濾后水質(zhì)穩(wěn)定。

2 污水處理輔助工藝

2.1 高效三元防垢儀

趙州橋油田產(chǎn)出污水礦化度高達(dá)16000mg/L，其中Ca2+含量為500mg/L，現(xiàn)場(chǎng)40℃水溫下，碳酸鈣最大結(jié)垢量達(dá)到174mg/L，且隨著溫度升高，結(jié)垢量逐漸增大，因此選擇在過(guò)濾器出口安裝高效三元防垢儀。高效三元防垢儀采用了由九種金屬組成的合金材料，其中包括了銅、鋅、鎳等，這種材料與流體接觸時(shí)產(chǎn)生一種催化作用，使流體中各分子之間結(jié)合力場(chǎng)發(fā)生改變，同時(shí)能使固相顆粒處于懸浮、分散狀態(tài)，從而抑制垢的形成。

2.2 紫外線殺菌

由于產(chǎn)出污水中硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細(xì)菌（FB）、腐生菌（TGB）嚴(yán)重超標(biāo)，致使設(shè)備、管線的腐蝕速率達(dá)到0.08mm/a，同時(shí)其腐蝕產(chǎn)物（如硫化亞鐵和氫氧化亞鐵）與水中成垢離子相互反應(yīng)形成污垢，堵塞管道，因此采用紫外線殺菌裝置去除細(xì)菌。紫外線殺菌裝置主要是通過(guò)利用波長(zhǎng)為210～380nm的紫外線使細(xì)菌細(xì)胞的DNA發(fā)生突變使其死亡，從而達(dá)到殺菌的目的[2]。

2.3 其他輔助工藝

由于沉降罐運(yùn)行一段時(shí)間后，罐內(nèi)的污油、污泥會(huì)越來(lái)越多，若不能及時(shí)清理，就會(huì)造成濾前污水中懸浮物含量、含油量超標(biāo)，加重過(guò)濾器運(yùn)行負(fù)擔(dān)，縮短反洗周期，甚至濾后水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，因此在沉降罐內(nèi)增加了負(fù)壓排泥器，浮筒收油裝置，并配套了排泥泵和收油泵，這不僅保證了濾前水質(zhì)穩(wěn)定還減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 應(yīng)用效果

通過(guò)在趙州橋油田運(yùn)用“橇裝多功能一體化油田水處理裝置”主體工藝并配套紫外線殺菌、高效三元防垢儀、負(fù)壓排泥器、浮筒收油等輔助工藝，濾后水質(zhì)達(dá)到3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即固體懸浮物含量小于5.0mg/L，含油量小于15.0mg/L，粒徑中值小于3.0μm，SRB小于10/mL，TGB、FB小于103/mL，新技術(shù)運(yùn)用后水質(zhì)改善效果顯著，見(jiàn)表1。

表1 水質(zhì)改善前后對(duì)比

水質(zhì)達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)，污水全部有效回注，日節(jié)約清水約600m3，同時(shí)站內(nèi)三臺(tái)污水泵全部停用，日節(jié)電約3800kWh。

此外每年可減少因水質(zhì)不合格造成的注水井、地面管網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施、地層解堵等的維護(hù)費(fèi)用約80萬(wàn)元。

[1]金勝男.喇嘛甸油田污水處理新技術(shù)[J].油氣田地面工程,2012,31（7）:58-59.

[2]宋紹富.油田殺菌器及殺菌工藝研究進(jìn)展[J].石油化工應(yīng)用,2012,31（3）:1-5.