高腐蝕污水處理設備進出口檢測及分析評價

楊 博

（陜西省延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安 710075）

油田污水處理改性工藝主要處理適用于腐蝕性較強的污水，其原理是在重力流程中通過投加堿性藥劑提高污水的pH 值[1-5]，使其由酸性變為堿性，從而達到控制或降低腐蝕、提高混凝沉降效果，實現水質穩定及凈化的目的。堿性藥劑可促使偏酸性的采出水生成CaCO3、MgCO3等鹽垢沉淀物，同時還有破乳、抑制腐蝕性細菌生長的作用，該技術包括：離子調整技術、旋流混合技術、電化學處理技術和自動加藥排泥技術[6-10]。富縣采油廠馮坪污水處理站建于1999 年，2010 年采用水質改性技術進行改造，設計處理規模500 m3/d，實際處理水量300 m3/d，處理水源為原油脫出水。

1 進出口水質分析

在富縣采油廠污水處理站設備進出口設置檢測點，連續5 d 進行采樣分析，從得出的水質檢測數據分析[11，12]結果（見表1）。該站污水水質屬于氯化鈣型，礦化度在33 000 mg/L～38 000 mg/L，其中氯離子含量在22 000 mg/L 左右，來水水質略偏酸，其pH 值在5.8～6.6，從總體處理效果來看：

（1）出水水質含油量基本達標，但出水水質不穩定，5 d 的連續采樣中有2 d 超標2.8 倍；

（2）出水水質懸浮固體含量超標，5 d 的連續采樣分析中4 d 嚴重超標，與注水水質標準相比，懸浮固體含量平均超標達5.2 倍，最高超標達7.9 倍；

（3）出水水質pH 值在6.1～6.4，腐蝕速率指標不穩定，存在超標現象；

（4）井口水質存在惡化現象，懸浮固體含量反彈嚴重，平均為29.53 mg/L（5 d 采樣最高值為57.00 mg/L），腐蝕速率也有所增加，說明處理水質穩定性較差，處理效果不穩定。

1.1 含油指標（見圖1～圖3）

1.2 含懸浮物指標（見圖4～圖6）

從各控制節點水質來看，來水含油量和懸浮固體含量低于設計指標，但各節點水質波動較大，濾前預處理效果明顯沒有達到設計要求，其中實際濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，遠遠高于設計過濾器進水水質懸浮固體含量小于5 mg/L 的要求。

2 處理工藝

2.1 預處理單元

目前該工藝處理水源主要為原油脫出水、作業措施廢水、延河水，水源種類多、成分復雜，根據不同水源有針對性進行預處理后再混合均質。對于措施廢液采取三級沉降預處理后，提升至儲水罐按比例外輸調儲罐混合均質。水源混合均質配比方式為：一是在原油脫出水、措施廢水外輸口裝有精密流量計，按比例輸至儲水罐，最大比例可達4:1；二是在污水處理站調儲罐處添加清水，水源為延河水，根據實際欠缺水量，通過流量計嚴格控制清污水的混合比例。從采油廠水質檢測數據來看，進站含油量、懸浮固體含量和pH 值相對穩定，說明各水質前期預處理效果比較好，所采取的水源混合措施方案比較合理、落實比較到位。

表1 污水處理站離子含量分析表Tab.1 Sewage treatment station ion content analysis table

圖1 節點實際水質與設計值含油量指標對比圖Fig.1 Comparison chart of oil content in the actual water quality and design value

圖2 各控制節點含油量水質波動圖Fig.2 Water quality fluctuation diagram of oil content of each control node

2.2 水質改性單元

水質改性單元主要由預反應器、旋流分離器和緩沖水罐組成（見圖7）。在預反應器中投加pH 調整劑、離子調整劑、助凝劑，藥劑充分反應后，進入后段旋流分離器分離，旋流分離器利用旋流原理對經預反應器混凝的出水進行旋流分離懸浮物，在分離器出口加入穩定劑，穩定水性[13-15]。

圖3 各控制節點除油處理效果分析圖Fig.3 The control node in addition to oil treatment effect analysis

圖4 節點實際水質與設計值懸浮固體含量指標對比圖Fig.4 Comparison of the suspended solid content in the actual water quality and the design value of the node

圖5 各控制節點懸浮固體含量水質波動圖Fig.5 Water quality fluctuation of the suspended solid content of each control node

2.3 旋流分離器處理效果

水力旋流正常運行需要有穩定的工作場，其進水水量和壓力的波動都會影響到分離效果，另外懸浮固體含量跳躍式變化也會對分離效果有直接影響。從處理效果來看（見表2），旋流器出水懸浮固體含量波動較大，遠沒有達到設計出水水質要求，旋流分離器運行不穩定，其設備有待改進、運行參數有待優化，建議在其后段增加沉降罐，以穩定改性沉降出水，減少過濾負荷。

2.4 各節點腐蝕速率測定

從各節點腐蝕速率分析來看（見表3），連續3 d 的采樣分析，各控制節點并未呈直線下降趨勢，其中出水水質腐蝕速率也不穩定，過濾器出水有2 d 超標、井口有2 d 超標，說明水質改性效果還需要改進提高。

圖6 各控制節點去除懸浮固體效果分析圖Fig.6 Analysis of the effect of the control node to remove suspended solids

圖7 水質改性工藝流程圖Fig.7 Water quality modification process flow chart

表2 旋流分離器進出水指標Tab.2 Import and export of cyclone separator

表3 各控制節點腐蝕速率分析表Tab.3 Table of corrosion rate analysis for each control node

2.5 過濾單元

過濾單元為雙濾料過濾器+PEU 燒結管過濾器組成二級過濾，其中雙濾料過濾器中充填φ0.45 mm 石英砂和磁鐵粉，燒結管過濾器濾管規格為PEU16-3119，目前雙濾料過濾器運行正常，每天反洗1 次；燒結管過濾器停運。燒結管過濾器停運的主要原因是由于改性后的污水中懸浮物密度大、顆粒細，沉降后比較密實，因此容易導致濾料板結，燒結管濾管極易堵塞，再生困難。從過濾器運行來看，雙濾料過濾器設計濾速為11.2 m/h，實際濾速為5.2 m/h，濾前預處理效果明顯沒有達到設計要求，其中實際濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，遠遠高于設計過濾器進水水質懸浮固體含量小于5 mg/L 的要求。從過濾出水來看（見表4），其出水水質沒有達到設計要求，懸浮固體含量平均超標12 倍、含油量平均超標3 倍。

3 結論

（1）從實際處理效果來看，其出水含油量平均為3.78 mg/L（2.10 mg/L～8.40 mg/L），懸浮固體含量平均為24.54 mg/L（1.00 mg/L～57.00 mg/L），懸浮固體含量、腐蝕速率均超標，出水水質也沒有達到設計“ 3、2、2”注水水質標準。另改性后的污水中懸浮物密度會變大，沉降后比較密實，過濾器濾料容易板結，在過濾器布水和集水構件上結垢。根據污水特點和水質要求，需要充分考慮過濾器對改性水質的適應性，解決濾料容易板結、結垢的問題。目前選用雙濾料過濾器采取定時反洗方式（每天反洗一次），其反洗控制方式不利于過濾器的正常運行和滿足出水水質穩定的要求，應該采取過濾壓差控制反洗頻率。出水水質除含油量基本達標外，懸浮固體含量、腐蝕速率均超標，從井口采樣來看，水質沿程惡化明顯，說明處理后水質不夠穩定，水質改性工藝有待調整優化。

表4 過濾器進出水指標Tab.4 Filter import and export index

（2）從各控制節點來看，水質波動較大，濾前預處理效果明顯沒有達到設計要求，其中濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，一是可能改性藥劑投加等未能隨著進水水質變化及時調整；二是改性后沉降段有待加強，沉降參數有待優化。

（3）從采樣來看，水質沿程惡化明顯，其中懸浮固體含量和腐蝕速率兩項指標反彈明顯，說明處理后水質不夠穩定，水質改性工藝有待調整優化。

由于改性工藝需要調整水中離子，同時該站水源多樣而復雜，注水水質配伍性指標對注水持續開發至關重要，該廠尚未開展改性水質配伍性評價，建議應給予重視。在改性水質配伍性良好的基礎下，對現有工藝流程和主要處理設備進行優化調整，以確保處理效果滿足油田開發要求。