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)來水→1#沉降罐→2#沉降罐→雙濾料過濾器→注水泵→注水井。隨著油田開發(fā)進入中后期，采出液含水率越來越高，污水處理難度和規(guī)模也隨之增加，由于處理工藝落后，濾后水達不到回注標(biāo)準，只能改注清水，污水無效回注，這不僅造成了水資源的巨大浪費，且二次注水也導(dǎo)致了注水成本高，能耗高的問題。在水資源嚴重短缺、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、過濾和電極化處理等物理法處理技術(shù)組合在一起，大大簡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

裝置首先進行溶氣，溶氣水進入裝置內(nèi)進行渦流旋轉(zhuǎn)，通過渦流旋轉(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，從收油管排除進行收油[1]；同時通過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，顆粒則過濾去除。

1.1.2 破乳原理

水中乳化油顆粒隨水經(jīng)過高壓電場時，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，可以對乳化油顆粒中的有機油核進行降解，生成CO2和水實現(xiàn)破乳。

1.2 橇裝多功能一體化油田水處理裝置運行特點

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

2）現(xiàn)場適應(yīng)性強。橇裝多功能一體化油田水處理裝置運行過程中無需加藥，運行成本低，對油區(qū)來水含油量、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16000mg/L，其中Ca2+含量為500mg/L，現(xiàn)場40℃水溫下，碳酸鈣最大結(jié)垢量達到174mg/L，且隨著溫度升高，結(jié)垢量逐漸增大，因此選擇在過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產(chǎn)生一種催化作用，使流體中各分子之間結(jié)合力場發(fā)生改變，同時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）、鐵細菌（FB）、腐生菌（TGB）嚴重超標(biāo)，致使設(shè)備、管線的腐蝕速率達到0.08mm/a，同時其腐蝕產(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菌。紫外線殺菌裝置主要是通過利用波長為210～380nm的紫外線使細菌細胞的DNA發(fā)生突變使其死亡，從而達到殺菌的目的[2]。

2.3 其他輔助工藝

由于沉降罐運行一段時間后，罐內(nèi)的污油、污泥會越來越多，若不能及時清理，就會造成濾前污水中懸浮物含量、含油量超標(biāo)，加重過濾器運行負擔(dān)，縮短反洗周期，甚至濾后水質(zhì)不達標(biāo)，因此在沉降罐內(nèi)增加了負壓排泥器，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強度。

3 應(yīng)用效果

通過在趙州橋油田運用“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、負壓排泥器、浮筒收油等輔助工藝，濾后水質(zhì)達到3級標(biāo)準，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)運用后水質(zhì)改善效果顯著，見表1。

表1 水質(zhì)改善前后對比

水質(zhì)達到回注標(biāo)準，污水全部有效回注，日節(jié)約清水約600m3，同時站內(nèi)三臺污水泵全部停用，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、地層解堵等的維護費用約80萬元。

[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展[J].石油化工應(yīng)用,2012,31（3）:1-5.