河南油田稠油聯(lián)合站污水分段處理工藝技術(shù)及應(yīng)用效果

李曉峰，趙聯(lián)峰，賈文放

（中國石化河南油田分公司第二采油廠，河南唐河473400）

1 稠聯(lián)污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

稠聯(lián)污水處理系統(tǒng)投產(chǎn)于1988年，2008年、2011年對系統(tǒng)進(jìn)行兩次擴(kuò)建后，設(shè)計日處理液量8 000 m3。目前實際日均處理已達(dá)10550 m3，系統(tǒng)處于超負(fù)荷運行狀態(tài)，水質(zhì)排放達(dá)不到設(shè)計的處理指標(biāo)。另外外排污水含有較大的熱量，造成了熱能的浪費［1－2］。

目前采用的是“三級沉降、兩級過濾、兩級凈化沉降”工藝。該流程是重力沉降流程，靠油水密度差進(jìn)行沉降處理，不能有效地把稠油污水中的溶解油、懸浮物等成分分離出來。

2010年年底稠聯(lián)每天污水已達(dá)11 000～12 000 m3，每天開發(fā)回注污水2 600 m3，生化處理達(dá)標(biāo)外排3 000 m3／d，每天還有約6 000 m3污水無出路。稠油采用的是熱采開發(fā)工藝，需要把清水加熱到350℃的高壓蒸汽回注到油層，每天需要加熱20℃的清水3 500 m3，造成了清水與燃料的浪費。另外，處理后的污水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，懸浮物濃度高達(dá)65 mg／L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于10 mg／L的標(biāo)準(zhǔn)［3］。因此，有必要對系統(tǒng)的處理工藝進(jìn)行完善。

2 稠聯(lián)污水處理現(xiàn)場試驗

對稠聯(lián)各段污水水質(zhì)進(jìn)行了分析（表1），稠油污水有分段處理的基本條件。

2．1 氣浮試驗

2011年3月，遼寧華孚環(huán)境工程有限公司對該站的含油污水進(jìn)行了0．5 m3／h的氣浮試驗應(yīng)用研究，流程分別為：原油脫出水 →500 m3緩沖罐→700 m3沉降罐→溶汽浮選機(jī)→中間水箱→大孔弱酸樹脂軟化（D113）→出水水箱外排；原油脫出水 →500 m3緩沖罐→3 000 m3沉降罐→溶汽浮選機(jī)→中間水箱→大孔弱酸樹脂軟化（D113）→出水水箱外排。

表1 稠聯(lián)污水水質(zhì)分析數(shù)據(jù) mg／L

溶汽浮選機(jī)進(jìn)水設(shè)了兩個點，分別是700 m3沉降罐和3 000 m3沉降罐。試驗結(jié)果表明：①試驗出水指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)，即石油類和懸浮物均小于20 mg／L；②本次試驗，系統(tǒng)運行可靠，處理效果穩(wěn)定，可在實際生產(chǎn)中應(yīng)用推廣；③氣浮處理單元，具有一定的抗水質(zhì)、水量負(fù)荷沖擊的能力；

2．2 離子交換試驗

用凈化污水對樹脂處理的情況進(jìn)行了試驗，試驗在凈化污水外輸泵出口連續(xù)進(jìn)行，結(jié)果表明：D113改進(jìn)型弱酸陽離子樹脂的處理效果，能夠有效去除稠油污水中的的硬度。

2．3 試驗主要結(jié)論

試驗結(jié)果表明：稠聯(lián)含油污水經(jīng)調(diào)節(jié)、沉降后經(jīng)氣浮處理，再經(jīng)弱酸大孔樹脂交換軟化，出水水質(zhì)分別達(dá)到開發(fā)回注、生化處理外排、注汽鍋爐回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。大孔弱酸樹脂相對于強(qiáng)酸樹脂來說更適合稠聯(lián)污水，它的抗污染能力相對更優(yōu)于強(qiáng)酸樹脂，出水清澈。

3 稠油污水處理工藝技術(shù)改造

3．1 使用的主要技術(shù)

3．1．1 稠油污水氣浮處理技術(shù)

氣浮裝置是一種用于污水處理的固－液和液－液分離的設(shè)備（圖1）。該裝置通過高壓回流溶氣水減壓產(chǎn)生大量的微氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下，上浮至水面，進(jìn)行固－液或液－液分離［4］。

ADF（斜板溶氣氣浮）氣浮裝置工作前應(yīng)盛滿清水。啟動后，溶氣泵進(jìn)入工作狀態(tài)，當(dāng)溶氣泵的出水壓力超過0．6 MPa，并穩(wěn)定10 min后，ADF氣浮裝置開始進(jìn)含油污水。含油污水與通過釋放器進(jìn)入接觸區(qū)的回流溶氣水及其釋放的微氣泡充分混合，懸浮物與微氣泡結(jié)合形成氣浮體，進(jìn)入布水區(qū)，此時較大的氣浮體迅速上升至集渣區(qū)，較小的氣浮體進(jìn)入斜板分離區(qū)，根據(jù)淺池原理，這些氣浮體中的大部分氣浮體將在此被去除。密度較大的顆粒將下沉至氣浮裝置底部，通過自動排泥閥將其排出。

3．1．2 高溫、高含鹽、高含有機(jī)物污水硬度去除技術(shù)

硬度的有效去除是稠油污水循環(huán)利用的關(guān)鍵，鍋爐用水首先對硬度提出了嚴(yán)格的要求。如果鍋爐給水中存在鈣鎂離子，則經(jīng)過一段時間運行后，爐管上會生成水垢。油田注汽鍋爐清水給水標(biāo)準(zhǔn)（SY0027－94）中規(guī)定：給水硬度應(yīng)小于0．1 mg／L。而稠油污水經(jīng)常規(guī)處理后，污水中硬度高達(dá)100 mg／L左右，因此，必須采取有效技術(shù)去除污水硬度，實現(xiàn)污水替代清水回用鍋爐目的。與清水常規(guī)軟化技術(shù)相比，稠油污水軟化具有很大的技術(shù)難度，主要在于稠油污水中含有機(jī)物濃度高、礦化度高、水溫高，表現(xiàn)為COD（化學(xué)需氧量：是以化學(xué)方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質(zhì)的量）300～500 mg／L，含鹽量3 000～4 000 mg／L，水溫50～65℃，因此稠油污水的軟化關(guān)鍵在于選擇耐污染、易再生、適應(yīng)高溫、高COD、高含鹽稠油污水的離子交換樹脂及適合稠油污水的軟化裝置。D113改進(jìn)型弱酸陽離子樹脂適合稠聯(lián)污水的軟化處理。

3．2 處理工藝流程

污水處理流程見圖2。

污水回收流程為：弱酸軟化正洗水、過濾器反洗水→反洗回收水池→提升泵→2000 m3緩沖罐。弱酸再生排水→酸、堿中和池→提升泵→凈化水罐→注水。

事故流程為：①主要處理設(shè)施均設(shè)有超越管線；②當(dāng)來水水質(zhì)惡化時，通過及時調(diào)整加藥量改變處理效果；③當(dāng)雙濾料過濾器后出水水質(zhì)短時間不合格時，根據(jù)水質(zhì)情況，將水打回調(diào)節(jié)水罐進(jìn)行再處理［5］。

3．3 工藝流程特點

（1）針對稠油聯(lián)合站水質(zhì)水量波動性大，高含油、高含懸浮物的特殊性，采用先緩沖再沉降，斜板除油和浮選機(jī)相結(jié)合的方法，先穩(wěn)定除油再除懸浮物，達(dá)到有效順利除油、除懸浮物的作用。

（2）關(guān)鍵設(shè)備浮選機(jī)和多介質(zhì)過濾器采用進(jìn)口技術(shù)。采用高質(zhì)量、高效設(shè)備把關(guān)，保證過濾系統(tǒng)和軟化系統(tǒng)不被污染和保證出水水質(zhì)（油和懸浮物小于2 mg／L）。

（3）采用弱酸大孔樹脂軟化，抗污染能力強(qiáng)，交換容量大，工作周期長。采用二級串聯(lián)使用，樹脂利用率高，再生運行費用低，保證出水硬度為0mg／L。

（4）浮選機(jī)配備藥劑混合、反應(yīng)裝置，保證良好的水力條件，保證藥劑發(fā)揮最佳效果，減少藥劑投加量。

（5）從沉降罐到浮選機(jī)到過濾吸水池采用重力流程，減少提升次數(shù)，降低能耗，減少含油污水被剪切次數(shù)。

3．4 改造工藝實施情況

3．4．1 站內(nèi)部分工藝改造

稠聯(lián)站內(nèi)部分改造后處理規(guī)模為13 000 m3／d，實際處理10 000～12 000 m3／d。

2011年對污水處理工藝進(jìn)行了完善，站內(nèi)部分增加了2座2 000 m3緩沖罐，改造2座3 000 m3沉降罐，新建2臺ADF氣浮裝置。投運后滿足開發(fā)注水、生化處理、污水回用鍋爐系統(tǒng)的要求。2012年1月份建成并調(diào)試運行。

3．4．2 回用部分工藝完善

回用鍋爐部分處理規(guī)模為4 000 m3／d，實際處理3 200 m3／d。

污水回用部分配套雙濾料濾罐3臺，多介質(zhì)濾料濾罐3臺，弱酸樹脂軟化罐6臺；污水經(jīng)過深度處理后達(dá)到注汽鍋爐使用標(biāo)準(zhǔn)，滿足了注汽鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)。2012年9月23日進(jìn)水調(diào)試，9月28日達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，開始回用污水。目前井樓一區(qū)注汽站、三區(qū)注汽站平均有6－7臺鍋爐使用凈化污水。

4 取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4．1 提高了稠油污水分段處理指標(biāo)

工藝改造達(dá)到的設(shè)計處理指標(biāo)見表2，系統(tǒng)工藝改造應(yīng)用以后，處理的水質(zhì)分別達(dá)到開發(fā)回注、生化處理和回用注汽鍋爐的指標(biāo)要求，提高了稠油污水的綜合利用率，實際完成指標(biāo)見表2。從表2可以看出，污水含油、機(jī)雜分別達(dá)到設(shè)計要求，處理系統(tǒng)含油、機(jī)雜的去除率分別達(dá)到99．9%、99．8%。

表2 工藝完善后設(shè)計各階段設(shè)計指標(biāo)及實際完成指標(biāo)

4．2 實現(xiàn)了稠油污水回用注汽鍋爐，稠油開發(fā)達(dá)到良性循環(huán)

目前一區(qū)、三區(qū)注汽站平均每天回用稠油污水3 200 m3，一區(qū)注汽站進(jìn)站溫度52℃，進(jìn)爐49℃，按照清水年平均溫度20℃計算，利用溫差29℃，充分利用了稠油污水中的熱能，減少了注汽過程的燃料消耗，同時節(jié)約了清水費用，污水噸水處理成本為8．14元（清水噸水處理成本12．19元），年創(chuàng)效473萬元。

［1］王光然．油氣集輸［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

［2］孫廣順，蘇欲波，張代紅．油氣集輸知識讀本［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2007．

［3］孫慶和．大慶頭臺油田開發(fā)與建設(shè)文集［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2008．

［4］陳麗娜．立式沉降罐的流場模擬［D］．山東東營：中國石油大學(xué)（華東），2010．