新型處理技術(shù)在大港油田污水處理中的應(yīng)用

李青王存雷吳隆榮

（1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院；2.中國石油大港油田分公司檢測監(jiān)督評價中心）

新型處理技術(shù)在大港油田污水處理中的應(yīng)用

李青1王存雷2吳隆榮2

（1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院；2.中國石油大港油田分公司檢測監(jiān)督評價中心）

為增強(qiáng)污水處理效果，縮短處理流程，通過對徑向流核桃殼過濾器、高效流砂過濾器等多種技術(shù)原理介紹，同時結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，渦凹?xì)飧。咝Я魃斑^濾技術(shù)、徑向流核桃殼過濾器、水力旋流器、復(fù)合式油水分離器數(shù)種新型污水處理技術(shù)在大港油田得到了應(yīng)用，并取得了良好的處理效果。

污水處理；水質(zhì)指標(biāo)；徑向流；旋流

0 引 言

大港油田陸上現(xiàn)有污水處理站20座，目前形成了以重力沉降、壓力聚結(jié)、旋流除油和核桃殼過濾器去除懸浮物為主體的污水處理工藝技術(shù)，產(chǎn)出污水11.58×104m3／d，回注水10.58×104m3／d。

各站處理工藝基本能夠滿足水質(zhì)指標(biāo)要求，個別水質(zhì)超標(biāo)原因可能是由于核桃殼過濾器濾料漏失或原油浸透纖維球，影響過濾效果。

近幾年，通過技術(shù)改造和系統(tǒng)維修，大港油田的注水水質(zhì)有明顯提高，但由于不同區(qū)域、不同的污水水質(zhì)造成現(xiàn)有污水處理工藝穩(wěn)定性較差，一般一年左右就需要維修改造，特別是南部油田的高凝稠油污水的處理，現(xiàn)有的核桃殼加纖維球過濾工藝很難適應(yīng)。

1 新型污水處理技術(shù)在大港油田的應(yīng)用

加強(qiáng)油田污水整體配套工藝技術(shù)研究，特別是運行高效低耗、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的污水處理新工藝、新設(shè)備的研究與應(yīng)用，減少工藝設(shè)施，縮短工藝流程，實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)集成化是今后污水處理技術(shù)的攻關(guān)方向［1-3］。

1.1 渦凹?xì)飧。咝Я魃斑^濾技術(shù)

1.1.1 技術(shù)原理

渦凹?xì)飧」ぷ髟恚簯腋∥锖陀驮诩铀幓炷笸ㄟ^微氣泡的粘附浮上作用完成與水的分離［4］。

設(shè)備特點：低噪聲、占地面積省、無需循環(huán)泵、無需空壓機(jī)、無需地下管線、操作簡單、處理效率高、易安裝維護(hù)。裝置結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 渦凹?xì)飧⊙b置結(jié)構(gòu)

高效流砂過濾器工作原理：

原水過濾：原水由高位槽或提升泵泵入過濾器底部的配水環(huán)，經(jīng)導(dǎo)流槽和分配器均勻向上逐漸逆流經(jīng)過濾床，原水中的雜質(zhì)被不斷截留和吸附，最終濾液從過濾器頂部的溢流堰排放，完成過濾過程。

濾料清洗和再生：截污量最大的底部濾料通過設(shè)在底部的壓縮空氣提砂裝置提送至頂部的洗砂器中清洗，洗砂水由排污管排放，洗干凈的砂重新散落分布到整個濾床截面，實現(xiàn)了濾料的清洗和循環(huán)流動的過程。該技術(shù)工藝流程短，運轉(zhuǎn)部件少，操作簡單方便，基本免維護(hù)以及輔助工藝簡單。高效流砂過濾器與傳統(tǒng)過濾器的比較見表1。

通過調(diào)研，該技術(shù)在大慶油田得到了現(xiàn)場應(yīng)用。

1.1.2 現(xiàn)場應(yīng)用

采油一廠唐家河聯(lián)合站新建一套處理能力6 000 m3／d的污水處理系統(tǒng)，采用高效流砂過濾配套氣浮技術(shù)，主體設(shè)備為P-55型連續(xù)式高效流砂過濾器8具，氣浮池一座、混凝池一座。

污水系統(tǒng)流程見圖2。

表1 高效流砂過濾器與傳統(tǒng)過濾器的比較

圖2 唐家河聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)流程

設(shè)計指標(biāo)：污水系統(tǒng)處理能力6 000 m3／d；渦凹?xì)飧〕隹冢汉汀?0 mg／L，懸浮物≤15 mg／L；流砂過濾器出口：含油≤8 mg／L，懸浮物≤5 mg／L。實際運行指標(biāo)：污水系統(tǒng)處理量2 160 m3／d；渦凹?xì)飧〕隹冢汉?～5 mg／L，懸浮物20～30 mg／L；流砂過濾器出口：含油1～3 mg／L，懸浮物≤2～3 mg／L。

此外，已經(jīng)完成了該技術(shù)在馬西污水站、棗63-1區(qū)塊、舍女寺油田污水處理工藝方案的編制。

1.2 徑向流核桃殼過濾器

1.2.1 技術(shù)原理

該裝置根據(jù)混凝動力學(xué)原理和微渦旋原理設(shè)計，由粗細(xì)兩級串聯(lián)組成。污水經(jīng)提升泵加壓后，首先進(jìn)入粗濾罐渦流器中，進(jìn)行混凝和油水分離，混凝分離后的污水進(jìn)入微懸浮球設(shè)備再次除油，并通過微渦旋促成礬花大顆粒生成，然后下流進(jìn)環(huán)形空間進(jìn)行重力沉降除渣，大密度顆粒沉降到罐底。水側(cè)流進(jìn)濾筒過濾，由核桃殼截留住細(xì)小油珠和顆粒，凈化后的水通過集水盒排出然后再進(jìn)入細(xì)濾罐中，重復(fù)以上凈化過程［5］。

該技術(shù)具有以下優(yōu)點：

◆旋渦徑向流核桃殼過濾技術(shù)實現(xiàn)了反沖洗過程中的濾料罐體外循環(huán)，使濾料沖洗更徹底，操作省時省水，用水量僅為其它類似過濾裝置的三分之一。

◆充裝濾料機(jī)械化，省時省力，裝滿一具濾罐所用時間僅為其它過濾器人工裝料的1／20。

1.2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

官一污設(shè)計處理規(guī)模9 000 m3／d，主要工藝流程為：污水經(jīng)沉降罐后，由污水提升泵提升至徑向流過濾器，經(jīng)過兩級過濾后進(jìn)入濾后水罐。該設(shè)備運行后，出口水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到含油3～5 mg／L，懸浮物10～15 mg／L，減少了1級提升，節(jié)電約100 k W·h／a，節(jié)約費用約60萬元。

1.3 水力旋流器

1.3.1 技術(shù)原理

旋流器利用油水密度差，在液流高速旋轉(zhuǎn)時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離，主要用于去除水中80%以上的非乳化油。旋流器的關(guān)鍵部件為旋流管，由進(jìn)口、旋流腔、收縮腔、尾椎、尾管、底流口、溢流口等部件組成。油水混合液由旋流腔上的進(jìn)口進(jìn)入分離器，在一定的壓差條件下，形成螺旋流動，經(jīng)收縮腔、尾椎兩極收縮，使流體增速并自分離器的內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的離心力場。根據(jù)斯托克定律，在油水混合液中重相水在強(qiáng)大離心力作用下被拋向旋流管的內(nèi)壁，從底流口排出，輕相油向分離器中心聚結(jié)，從溢流口流出，從而實現(xiàn)油水分離［6］。

物料在旋流器內(nèi)停留時間短，效率高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占地少，投資少，沒有轉(zhuǎn)動部件，因而容易制造、維護(hù)和修理，易于實現(xiàn)連續(xù)化操作及自動控制等。

1.3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

南三污水處理站采用旋流除油＋核桃殼過濾＋纖維球過濾處理流程，見圖3。

污水設(shè)計處理能力為1 500 m3／d，目前實際處理量：700～1 000 m3／d。

南三污旋流器入口含油的平均值為187.1 mg／L，經(jīng)過旋流器處理后，出口含油平均值為47.4 mg／L，達(dá)到了處理后設(shè)計指標(biāo)≤50 mg／L。

1.4 復(fù)合式油水分離器

1.4.1 技術(shù)原理

該技術(shù)采用粗?；癁V料吸附、側(cè)向流油水分離原理實現(xiàn)油水分離，達(dá)到除油效果；使用改性纖維球過濾器去除污水中懸浮物。

1.4.2 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)棗二聯(lián)污水處理量和注水水質(zhì)指標(biāo)的要求，在棗二聯(lián)試驗應(yīng)用了CHQ80／0.6Z型復(fù)合式油水分離器。

棗二聯(lián)污水站設(shè)計處理規(guī)模為6 000 m3／d。處理后水質(zhì)含油7.8 mg／L，懸浮物9.8 mg／L。

圖3 南三污水處理站工藝流程

復(fù)合式油水分離＋纖維球過濾技術(shù)的應(yīng)用需要處理好以下三個方面的技術(shù)問題：

◆油水分離器部分的脫油效果必須保證纖維球不會被重度污染；

◆纖維球“憎油”效果良好，且不易出現(xiàn)機(jī)械破損；

◆實現(xiàn)纖維球過濾時的“壓實”作用，確保形成有效的濾層。

2 結(jié)束語

◆渦凹?xì)飧。咝Я魃斑^濾技術(shù)、徑向流核桃殼過濾器、水力旋流器、復(fù)合式油水分離器等新型污水處理技術(shù)在大港油田得到了應(yīng)用，并取得了良好的處理效果。

◆含聚污水的油水穩(wěn)定性變強(qiáng)，用常規(guī)工藝處理難度大，目前還沒有成熟的含聚污水處理工藝，下一步應(yīng)繼續(xù)增加對含聚污水處理技術(shù)的研究力度。

［1］ 張文.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（2）：108-110.

［2］ 王海峰，王增林，張建.國內(nèi)外油田污水處理技術(shù)發(fā)展概況［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2011，21（2）：14-16.

［3］ 侯腱膨，陳東明，付曉.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀和新進(jìn)展［J］，內(nèi)蒙古石油化工，2010（10）：16-18.

［4］ 黃正智，陳勇，李權(quán).渦凹?xì)飧?流砂過濾法在含油乳化液廢水處理中的應(yīng)用［J］.廣東水利水電，2005（4）：17-19.

［5］ 李孝東，李才雄，何永明，等.徑向流核桃殼過濾技術(shù)應(yīng)用效果良好［J］.石油鉆采工藝，2008（6）：19-21.

［6］ 李楓.油田污水處理復(fù)合式水力旋流器分離機(jī)理及特性研究［D］.大慶：大慶石油學(xué)院，2008.

1005-3158（2014）03-0038-03

2013-04-08）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.03.012

李青，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)任中國石油大港油田公司采油工藝研究院地面室副主任。通信地址：天津大港油田幸福路1278號采油工藝研究院地面工藝室，300280