不同水型污水混合處理后水質達標 技術研究

鄢　雨　馮小剛　張紹鵬　古麗曼　陳紅兵　鮑　靜　房　文

中國石油新疆油田分公司準東采油廠,　新疆　昌吉　831511

0　前言

準東采油廠沙南油田聯合站(以下簡稱沙聯站)處理的原油類型多樣,主要包括稀油、稠油和致密油,造成多功能出水及凈化油儲罐底部污水含油、懸浮物均高于污水處理系統進口設計值,同時水型不配伍,Cl-含量較高,系統結垢腐蝕嚴重,處理后的污水難以達標。本文對水質不達標原因進行了全面分析,并從藥劑體系篩選、工藝技術優化等方面采取針對性措施[1-4],使處理后污水水質能夠滿足沙南油田注水要求。

1　水質不達標原因分析

1.1　處理工藝及藥劑體系適應性變差

沙聯站原油處理系統為稀油處理工藝,2013年增加了探井稠油和吉7致密油后,工藝針對性變差,沙聯站多功能出口污水含油及懸浮物均高于污水處理系統設計值,污水系統進口水質惡化,原藥劑體系難以滿足污水處理需求,處理后污水達標困難[5-8]。沙聯站多功能出口水質情況見表1,沙聯站原水質凈化藥劑評價結果見表2。

1.2　系統管網結垢、腐蝕嚴重

沙南油田和吉7井區采出水水質全分析結果表明:

沙南油田采出水屬CaCl2水型,吉7井區采出水屬NaHCO3水型,水型不配伍,污水具有較強的結垢趨勢[9];同時,Cl-含量較高,污水具有較強腐蝕性[10-13],影響污水處理效果。沙南油田和吉7井區采出水水質分析見表3，具體結垢、腐蝕情況見圖1～2。

表1沙聯站多功能出口水質情況

項目含油量/(mg·L-1)懸浮固體含量/(mg·L-1)腐生菌/(個·mL-1)硫酸鹽還原菌/(個·mL-1)鐵細菌/(個·mL-1)實測值1 1706502.5×1042.5×1036.0×102設計值1 000300≤1 000≤25≤1 000

表2原水質凈化藥劑評價結果

項目凈水劑/(mg·L-1)離子調整劑/(mg·L-1)助凝劑/(mg·L-1)絮體狀況絮體沉速水色懸浮固體含量/(mg·L-1)評價結果10010010較散小慢(47 s)清22 注:絮體沉降速度較慢(沉降速度應小于30 s),污水凈化效果較差(室內評價懸浮物應低于15 mg/L)。

表3沙南油田和吉7井區采出水水質分析

取樣點CO2-3/(mg·L-1)HCO-3/(mg·L-1)Cl-/(mg·L-1)SO2-4/(mg·L-1)Ca2+/(mg·L-1)Mg2+/(mg·L-1)礦化度/(mg·L-1)pH沙聯站三相分離器出口03383 335492674.35 8246吉7萬方池9622 6624 26024236311 4078

圖1　反應罐出口管線結垢、腐蝕情況

圖2　緩沖罐進口管線結垢、腐蝕情況

1.3　細菌難以實現持續達標

沙聯站污水處理系統采用藥劑殺菌方式控制細菌指標,容易引起污水中細菌的抗藥性,無法長期抑制細菌滋生[14-15],細菌達標情況見表4。

表4沙聯站細菌達標情況統計單位：個/mL

2　水質達標技術研究

2.1　藥劑體系篩選

篩選思路:取污水處理系統進口水樣,從多種水質凈化藥劑和水質穩定藥劑中篩選出實驗效果最佳的藥劑,然后做不同藥劑濃度下水質處理效果評價[16-18]。

2.1.1凈水劑篩選

凈水劑是水質凈化藥劑體系中的核心藥劑,針對沙南油田凈水藥劑存在問題,選擇6種凈水劑進行篩選評價,從中選出性能最優的6#凈水劑進行最佳濃度評價實驗,結果見圖3。

圖3　凈水劑最佳濃度篩選結果

由圖3可以看出,6#凈水劑在加藥量100～150 mg/L時效果最佳,凈化后污水懸浮物可達到10 mg/L以下。

2.1.2助凝劑篩選

助凝劑在凈水過程中,一般要與凈水劑配合使用,目的是增大絮體體積,加快絮體沉降,進一步提高凈化效果。實驗選擇5種助凝劑進行篩選評價,從中選出性能最優的5#助凝劑進行最佳濃度評價實驗,結果見圖4。

圖4　助凝劑篩選結果

由圖4可以看出,5#助凝劑在加藥量2 mg/L時效果最佳。

2.1.3阻垢劑篩選

針對沙南油田含油污水存在失鈣率較高的問題,需要對該污水進行阻垢劑篩選評價。選擇8種阻垢劑進行篩選評價,從中選出性能最優的1#助垢劑進行最佳濃度評價實驗,結果見圖5。

圖5　阻垢劑篩選結果

2.2　主體工藝研究

2.2.1工藝流程

結合沙聯站來水易結垢、腐蝕特點,研究采用壓力處理工藝,縮短處理流程,解決常壓流程不密閉,污水停留時間長,系統結垢、腐蝕控制難度大的問題。常壓工藝流程見圖6,壓力工藝流程見圖7。

圖6　常壓工藝流程

圖7　壓力工藝流程

2.2.2核心設備

臥式微渦旋絮凝反應沉降裝置主要特點:以混凝動力學理論為指導,在反應器中產生均勻各向同性紊流,在藥劑的混合及絮凝工藝中形成空間分布均勻、高密度、高強度的微渦旋,增大絮體的有效碰撞幾率,達到強化絮凝的目的;以給水處理的淺池理論為指導,增加三段斜板沉降室,大大增加了絮體沉降的空間和時間,提高了污水處理過程中的沉降效果,保證了出水水質,臥式微渦旋絮凝反應沉降裝置見圖8。

圖8　臥式微渦旋絮凝反應沉降裝置

2.2.3殺菌工藝

污水處理系統包括化學藥劑殺菌、紫外線殺菌、電解鹽殺菌等殺菌技術。由于化學殺菌劑成本較高,細菌易產生抗藥性,現僅對紫外線殺菌及電解鹽殺菌效果進行比較。正常情況下,紫外線殺菌效果明顯,但燈管結垢后,由于紫外線透光率下降,殺菌效果變差,見圖9;細菌數量隨管線距離的增加而增加,說明紫外線殺菌對注水管網沿程細菌滋生無抑制作用,見圖10;電解鹽殺菌效果好[19-20],無抗藥性,同時只要保證一定的余氯量(0.3～0.8 mg/L),就能有效抑制注水管網沿程細菌的滋生,見圖11～12。確定電解鹽殺菌為沙聯站污水處理系統的殺菌工藝。

圖9　紫外線殺菌效果

圖10　紫外線殺菌對沿程細菌的抑制作用

圖11　電解鹽殺菌效果

圖12　電解鹽殺菌對沿程細菌的抑制作用

2.3　工藝優化研究

2.3.1收油工藝優化

在調儲罐安裝自動收油裝置。優化前,調儲罐為間歇收油,油層厚度變化范圍為0～220 cm,造成油層過厚時出水含油超標,油層消失時曝氧腐蝕；優化后,實現連續收油,使油層厚度控制在20～35 cm的合理范圍內,見圖13。

圖13　收油工藝優化前后效果

2.3.2注水工藝優化

為解決處理后污水在注水罐二次污染問題,采用泵控泵跨罐密閉注水技術,達到注水泵進口壓力和流量的自動調控,實現凈化水沿線全流程密閉輸送,使注水泵進口細菌數量分別由優化前的600、3 000、1 500個/mL降至25、250、200個/mL。具體情況見圖14～15。

圖14　注水工藝優化前效果

圖15　注水工藝優化后效果

2.3.3反洗工藝優化

圖16　過濾器反洗用水量

2.3.4防腐技術改進

針對采出水腐蝕性強的特點,站內儲罐內構件及工藝管道采用非金屬材料,緩解設備及管線腐蝕結垢問題。

3　水質處理效果

表5沙聯站水質達標情況統計表

項目懸浮固體含量/(mg·L-1)含油量/(mg·L-1)硫酸鹽還原菌/(個·mL-1)鐵細菌/(個·mL-1)腐生菌/(個·mL-1)平均腐蝕率/(mm·a-1)控制值≤8.0≤5.0≤25≤n×103≤n×103≤0.076實測值2.1～6.7微量0～2550～6060～1000.003 2

4　結論

1)通過對沙聯站污水水質及處理系統現狀的調查,找出注水水質不達標的主要原因。

2)研制出新型藥劑體系,能夠滿足沙聯站污水處理要求。

3)通過優化、簡化工藝流程,應用非金屬管材,提高污水處理系統適應性。

4)應用自動調控技術,實現凈化水沿線全流程密閉輸送。

5)電解鹽殺菌工藝,不存在抗藥性,用料廉價,殺菌效率高,能夠節約殺菌成本。