榆林氣田污水回注系統(tǒng)工藝改造及應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

王 娜，毛先榮，張 昆，李富生，周繼勇，高 亮，李 丹

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

榆林氣田榆林天然氣處理廠污水處理裝置始建于2003年，當(dāng)年建成1號(hào)裝置，處理能力為100 m3/d，2004年建成2號(hào)裝置，處理能力為150 m3/d。隨著氣田開(kāi)發(fā)的不斷深入，設(shè)備逐步老化以及氣田水質(zhì)的變化，經(jīng)處理后的污水逐漸不能達(dá)到回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，急需開(kāi)展相關(guān)的工藝優(yōu)化研究，優(yōu)選最佳的污水處理方法、處理工藝流程和相應(yīng)的處理設(shè)備，確保處理廠生活污水處理系統(tǒng)快速、高效、環(huán)保運(yùn)行。

1 污水回注系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 污水回注系統(tǒng)工藝

榆林天然氣處理廠污水回注系統(tǒng)工藝流程為：甲醇回收裝置塔底水經(jīng)纖維球過(guò)濾器（2具）過(guò)濾后進(jìn)回注罐，之后回注地層；當(dāng)纖維球過(guò)濾器壓差超過(guò)0.1 MPa時(shí)，用回注罐來(lái)水對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗，反洗污水進(jìn)入卸車(chē)池，其工藝流程（見(jiàn)圖1）。

圖1 回注污水處理工藝流程圖

1.2 存在問(wèn)題

（1）現(xiàn)場(chǎng)在纖維球過(guò)濾器進(jìn)、出口分別取過(guò)濾前后的水樣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器過(guò)濾性能差、運(yùn)行不穩(wěn)定，還存在后端污染的現(xiàn)象。

（2）纖維球過(guò)濾器自2006年投運(yùn)以來(lái)，從未更換過(guò)濾料。2010年檢修時(shí)打開(kāi)設(shè)備人孔后發(fā)現(xiàn)，濾料已經(jīng)變質(zhì)，設(shè)備底部沉積了大量污泥，且內(nèi)壁及攪拌葉片等腐蝕嚴(yán)重，由于作業(yè)空間有限，很難更換濾料。

（3）現(xiàn)有纖維球?yàn)V料由短纖維捆扎而成，在反復(fù)的搓洗過(guò)程中，短纖維極易脫落，可能對(duì)污水產(chǎn)生二次污染。

（4）纖維球?yàn)V料球心密實(shí)、球表疏松，過(guò)濾過(guò)程中雜質(zhì)和油污會(huì)粘附在球心，如若不按時(shí)反洗，濾料上的雜質(zhì)和油污會(huì)越積越多，影響過(guò)濾效果。

2 回注水水質(zhì)分析

回注水的組成、性質(zhì)直接決定著工藝優(yōu)化處理方案的確定和設(shè)備的選型?，F(xiàn)場(chǎng)采集塔底污水和回注污水，進(jìn)行污水組份分析，分析結(jié)果（見(jiàn)表1）。

由此可見(jiàn)，回注污水屬于高礦化度的污水，污水呈酸性（pH＜7.0），鐵離子、成垢離子含量非常高（其中Ca2+＞2 000 mg/L），油份含量與機(jī)雜含量高（＞40 mg/L），處理后的回注污水達(dá)不到回注標(biāo)準(zhǔn)。回注水的不合格指標(biāo)主要為機(jī)雜和油份含量，故選取適合水質(zhì)和綜合過(guò)濾處理設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用評(píng)價(jià)。

表1 回注水及塔底水水質(zhì)分析結(jié)果

3 污水回注系統(tǒng)工藝優(yōu)化

3.1 工藝優(yōu)化措施

（1）為了確保過(guò)濾效果，保證達(dá)標(biāo)回注，在纖維球過(guò)濾器增設(shè)高效精細(xì)膜過(guò)濾器，其濾芯采用金屬膜過(guò)濾管，數(shù)量為25支，規(guī)格φ50×500 mm。同時(shí)，增加相應(yīng)的污水過(guò)濾管線、反洗管線，并與纖維球過(guò)濾器過(guò)濾、反洗管線連接，原工藝流程可繼續(xù)使用。

（2）2012年10月底，對(duì)2具纖維球過(guò)濾器進(jìn)行更換，新設(shè)備在過(guò)濾器下部設(shè)置了手孔，方便填料更換。

（3）對(duì)原有纖維球?yàn)V料進(jìn)行改性處理。新型改性纖維球?yàn)V料是由改性纖維絲扎結(jié)而成的，容量85～95 kg/m3，截污量 7～11 kg/m3，球徑 40～50 mm，球體外觀為白（略帶金黃）色球狀，運(yùn)行時(shí)濾層孔隙率沿水流方向逐漸變小，形成了較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態(tài)，過(guò)濾效果好，濾速高。

3.2 改造后的工藝流程

2011年10月份，對(duì)污水回注系統(tǒng)進(jìn)行了工藝改造，工藝流程圖（見(jiàn)圖2）。在2具纖維球過(guò)濾器的后端及回注灌的前級(jí)安裝高效精細(xì)膜過(guò)濾器，彌補(bǔ)纖維球過(guò)濾器過(guò)濾精度不夠的不足，實(shí)現(xiàn)回注污水含油和機(jī)雜達(dá)標(biāo)回注。

圖2 改造后污水回注系統(tǒng)工藝流程示意圖

3.3 改造后運(yùn)行制度

改造后，過(guò)濾器選擇了以進(jìn)出水壓差作為反洗的依據(jù),當(dāng)壓差超過(guò)0.15 MPa時(shí)，即進(jìn)行反洗。其基本工藝流程由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成：

過(guò)濾：將上一環(huán)節(jié)處理的廢水用泵吸入過(guò)濾器，經(jīng)纖維球和濾膜過(guò)濾，清液進(jìn)入清液池，液體中的固體物質(zhì)及一些含油顆粒都被截流在纖維球和濾膜表面，形成濾泥。

反清洗：排液過(guò)程中形成負(fù)壓，使清液反流，將濾泥全部反沖從表面脫落。

排泥：反清洗后脫離表面的含油污泥沉積在過(guò)濾器底部，當(dāng)達(dá)到一定質(zhì)量時(shí)，被迅速排出。

4 改造后應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

污水回注系統(tǒng)工藝改造完成后，進(jìn)行了考核實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明效果良好。表2、表3為工藝優(yōu)化前后，油份和機(jī)雜含量情況對(duì)比表。

表2 工藝優(yōu)化前后油份情況對(duì)比

由表2可以看出，油份含量在纖維球過(guò)濾器及膜過(guò)濾器前后的變化十分明顯，降幅最大達(dá)到75%，經(jīng)處理后的油份含量在25 mg/L以下，滿足回注水對(duì)油份含量的要求。

表3 工藝優(yōu)化前后機(jī)雜情況對(duì)比

由表3可以看出，油份含量在纖維球過(guò)濾器及膜過(guò)濾器前后的變化明顯，降幅最大達(dá)到94%，經(jīng)處理后的油份含量在5 mg/L以下，滿足回注水對(duì)油份含量的要求。

從纖維球過(guò)濾器前和膜過(guò)濾器后采集回注水，處理效果（見(jiàn)圖3）。

圖3 處理前后回注水效果對(duì)比

由圖3可以看出，處理后的回注水清澈透明，處理后的效果明顯較好，機(jī)雜和油份含量達(dá)到回注指標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)工藝改造，增加了一級(jí)過(guò)濾，大大提高了回注水達(dá)標(biāo)率，避免了環(huán)境污染。

（2）工藝改造后，回注污水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的效果。

［1］楊寶軍，湯慧萍，等.中國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第一卷）［C］.2011.

［2］鄧波，丁慧，等.油田采出水的精細(xì)過(guò)濾技術(shù)［J］.水處理技術(shù)，2006，32（1）：73-75.