“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水的中試應(yīng)用

郭偉，王曉梅，袁甲.中國(guó)石油天然氣管道局天津設(shè)計(jì)院，天津300457.中國(guó)石油大港油田公司石油工程研究院，天津30080

“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水的中試應(yīng)用

郭偉1，王曉梅2，袁甲1
1.中國(guó)石油天然氣管道局天津設(shè)計(jì)院，天津300457
2.中國(guó)石油大港油田公司石油工程研究院，天津300280

為有效提高鉆修井廢水的處理效率，滿足排放或回用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)油田鉆修井廢水的處理工藝進(jìn)行了研究。首先介紹了油田鉆修井廢水特性及其主要處理工藝現(xiàn)狀；對(duì)“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水中試試驗(yàn)流程和試驗(yàn)情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝對(duì)鉆修井廢水具有良好的處理效果，可實(shí)現(xiàn)處理后各項(xiàng)指標(biāo)滿足相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；最后對(duì)該工藝工業(yè)化應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了預(yù)測(cè)，每年可節(jié)約回注清水的費(fèi)用約160萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此該工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：大港油田；廢水；曝氣；微絮凝；兩級(jí)三合一凈化工藝；中試試驗(yàn)

1 油田鉆修井廢水概況

在油田所產(chǎn)生的各種污水中，鉆井、修井作業(yè)產(chǎn)生的鉆修井廢水成分復(fù)雜，處理難度較大。鉆修井廢水主要來源于泥漿替換過程流失的廢棄泥漿、自然降水、隨鉆井過程涌出的地層水、壓裂液、測(cè)試放噴過程中產(chǎn)生的廢液、沖洗鉆井設(shè)備、檢修等排放的廢水等。鉆修井廢水主要污染物為懸浮固體（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、石油類等，其特性是COD濃度高、Cl-含量高，pH值高，具有高色度、高懸浮物、高含鹽性、高穩(wěn)定性，并且生化降解難度大等特點(diǎn)。

2 國(guó)內(nèi)油田鉆修井廢水主要處理工藝

目前國(guó)內(nèi)常用的鉆修井廢水的處理方法主要有化學(xué)處理法、生化處理法、絮凝處理法、直接填埋法、固液分離法、焚燒法、地層滲透法、坑內(nèi)密封法等。主要的處理過程為離心處理、吸附處理、酸化處理、氧化處理和中和處理等［1-3］。

國(guó)內(nèi)油氣田常用的鉆修井廢水處理工藝見表1。

表1　國(guó)內(nèi)油氣田鉆修井廢水處理工藝

3 “曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化”工藝處理大港油田鉆修井廢水中試

大港油田某污水處理站針對(duì)油田污水處理中較難處理的鉆修井廢水進(jìn)行了研究并開展了中試試驗(yàn)。

3.1工藝流程

中試試驗(yàn)主體流程采用“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化”工藝，運(yùn)行排量5 m3/h，主體的工藝流程見圖1。

圖1　“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化”工藝流程

（1）鉆修井廢水經(jīng)過已建一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)沉降池的自然沉降后，通過泵提升進(jìn)入到曝氣罐，通過鼓風(fēng)機(jī)向罐內(nèi)通入空氣，空氣在水中釋放壓縮雙電層，將有機(jī)膠質(zhì)進(jìn)行脫穩(wěn)，懸浮物、石油類從膠質(zhì)內(nèi)分離出來；同時(shí)在氧氣的作用下，亞鐵離子氧化成鐵離子，部分硫化物通過曝氣揮發(fā)，降低了亞鐵離子和硫化物的含量。

（2）曝氣罐出水通過水泵提升與供風(fēng)系統(tǒng)送入的壓縮空氣一起進(jìn)入旋流凈化器的強(qiáng)力混勻器進(jìn)行氣液混勻，污水及氣體通過混勻器產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞、混合，將氣體大分子切割成細(xì)小的氣體小分子，使氣體以微細(xì)顆粒狀態(tài)均勻地懸浮于液體中。氣體以切向方向進(jìn)入旋流凈化器內(nèi)旋流分離，分離出來的浮油及浮沫通過排污管排出。

（3）旋流凈化器出水與計(jì)量泵送入的復(fù)合高分子無機(jī)化合物（凈水劑、助凝劑、氧化劑復(fù)配）在混勻器內(nèi)混合后，再與計(jì)量泵送入的聚丙烯酰胺藥劑混合，生成絮凝礬體后進(jìn)入高效微絮凝處理機(jī)再進(jìn)行低強(qiáng)度的旋流溶氣分離，細(xì)小的油粒、懸浮物等雜質(zhì)被絮凝礬體裹挾，通過釋放的微細(xì)氣泡浮至微絮凝處理機(jī)頂部，當(dāng)微絮凝處理機(jī)的液位控制閥抬高水位時(shí)，頂部聚集的油渣通過刮渣機(jī)將浮渣排到排污管道，再排入一級(jí)沉降池，進(jìn)入泥漿處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理。

（4）高效微絮凝處理機(jī)出水自流進(jìn)入延時(shí)氧化反應(yīng)罐，在氧化罐內(nèi)殘余的氧化劑進(jìn)一步分解污水中的膠質(zhì)，殘余的空氣將污水中再次分離的懸浮物顆粒裹挾浮在液面，通過溢流控制閥的控制將其溢流排出。

（5）延時(shí)反應(yīng)罐出水再通過泵的提升進(jìn)入兩級(jí)三合一凈化器進(jìn)行過濾，進(jìn)一步去除廢水中殘留的污染物，第一級(jí)三合一凈化器采用粗顆粒的過濾介質(zhì)（粒徑0.8～1.0 mm），第二級(jí)三合一凈化器采用微細(xì)的過濾介質(zhì)（粒徑0.5～0.8 mm）。過濾出水可以達(dá)到油田港東地區(qū)注水要求。

3.2三級(jí)沉降池的原水水質(zhì)

原水水質(zhì)見表2。

表2　原水水質(zhì)

3.3處理后水質(zhì)指標(biāo)

本中試試驗(yàn)設(shè)計(jì)的處理后出水水質(zhì)指標(biāo)要達(dá)到Q/SYDG2022-2013《大港油田注水水質(zhì)指標(biāo)》的要求，具體水質(zhì)指標(biāo)見表3。

表3　處理后水質(zhì)指標(biāo)［5］

3.4“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化器”工藝處理效果

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)過程的三個(gè)主控出水水質(zhì)詳見表4。

表4　實(shí)驗(yàn)過程出水水質(zhì)

2014年5月12、13日為試驗(yàn)效果摸索調(diào)整期，廠家根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了藥劑加入量、處理排量、微絮凝處理機(jī)出水液位、三合一凈化器反洗周期的摸索，5月14日以后，試驗(yàn)步入正軌。

中試運(yùn)行初期（5月14日-29日），主要控制指標(biāo)共檢測(cè)了8個(gè)油樣：其中含油量達(dá)標(biāo)率100％，懸浮固體含量達(dá)標(biāo)率62.5％，粒徑中值達(dá)標(biāo)率50％。

5月29日-6月9日懸浮物出現(xiàn)連續(xù)不合格，經(jīng)分析后于6月11日對(duì)三合一凈化器用清水進(jìn)行反沖洗，運(yùn)行一段時(shí)間后，6月12日-17日測(cè)得的水樣中粒徑中值指標(biāo)有所超標(biāo)，經(jīng)分析于6月17日下午對(duì)微絮凝機(jī)進(jìn)行了排污，隨后的3 d三項(xiàng)主控指標(biāo)（含油量、懸浮固體含量、粒徑中值）達(dá)標(biāo)率均為100％。

“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化器”工藝處理效果水樣對(duì)比如圖2所示。

圖2　“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化器”工藝處理效果水樣對(duì)比

3.5“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一凈化工藝”處理工業(yè)化應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本中試試驗(yàn)所在污水處理站計(jì)劃新建一座規(guī)模為800 m3/d的鉆修井廢水處理站，按照每年裝置開工300 d來進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)污水量預(yù)測(cè)，新建鉆修井廢水處理工程年需處理廢水總量20.29萬m3，這部分處理合格的污水全部用于回注地層，每年可節(jié)約等量的清水，按照工業(yè)用水7.85元/m3成本計(jì)算，每年可節(jié)約回注清水的費(fèi)用約160萬元，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

4 結(jié)束語

采用“曝氣+微絮凝+兩級(jí)三合一”凈化工藝對(duì)大港油田某污水站開展了鉆修井廢水處理試驗(yàn)，結(jié)果表明該工藝既能有效地提高污水的處理效率，滿足排放或回用標(biāo)準(zhǔn)，又能降低處理成本，同時(shí)又可節(jié)約大量的清水資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］郭偉.超濾+反滲透+三效蒸發(fā)器污水處理工藝在天然氣處理終端的應(yīng)用［J］.石油工程建設(shè)，2015，41（4）：59-61.

［2］唐麗.新疆油田稠油污水處理回用蒸汽鍋爐的跟蹤研究［J］.石油工程建設(shè).2014，40（1）：61-65.

［3］鄭旭華，鄭璐.鉆井廢水的無害化處理研究［J］.當(dāng)代化工，2013，42（10）：1 456-1 460.

［4］姬濤，潘永寶，吳魁，等.油田鉆井作業(yè)廢水特性及處理措施探討［J］.綠色科技，2014，51（8）：181-182.

［5］Q/SYDG2022-2013，大港油田注水水質(zhì)指標(biāo)［S］.

“Aeration+Micro-flocculation+Two Sets of Trinity Purification Process”Applied in Treating Drilling and Workover Wastewater ofDagang Oilfield

GUO Wei1，WANG Xiaomei2，YUAN Jia1
1.China Petroleum Pipeline Bureau Tianjin Design Institute，Tianjin 300457，China
2.Petroleum Engineering Research Institute of Dagang Oilfield，Tianjin 300280，China

In order to improve the efficiency of treating drilling and workover wastewater and satisfy the standards of water discharge or reuse，the study on treatment process of drilling and workover wastewater is carried out.Firstly，the characteristics of drilling and workover wastewater in oilfields and the current situation of main treatment processes are introduced in this paper.Then the pilot test procedure applying“aeration+micro-flocculation+two sets of trinity purification process”for treating drilling and workover wastewater of Dagang Oilfield is analyzed in detail.The pilot test indicates that the process gains good treatment results，enabling the wastewater quality indexes to meet the relevant demand of standard.Finally the economic benefits of the process industrialized application is predicted.It will save about 1.6 million Yuan due to saving injection of clean water.The new process has very good economic and social benefits，so it has a very wide application prospect.

Dagang Oilfield；wastewater；aeration；micro-flocculation；two sets of trinity purification process；pilot test

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.017

郭偉（1980-），男，山西平遙人，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于天津城市建設(shè)學(xué)院給水排水專業(yè)，從事工業(yè)與民用給排水相關(guān)設(shè)計(jì)工作。Email：gweei@163.com

2015-12-14；

2016-04-10