注聚污水處理技術調研報告

李宇星

[摘 要]調研工作分為資料收集、技術交流及現(xiàn)場調研三個階段。在現(xiàn)場調研階段，項目組對國內開展聚合物驅采最早、含聚污水處理研究最深入的油田，及開展聚合物驅油先導性試驗的平臺及終端進行了現(xiàn)場調研，并編制完成《調研報告》。

[關鍵詞]污水處理 調研報告 聚合物

中圖分類號：TP151.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0032-02

引言：報告編制的目的是調研采用聚合物驅采的油田在采出液見聚后對后續(xù)的原油處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)帶來的影響，分析含聚污水處理的難點，調研含聚污水處理技術現(xiàn)狀、發(fā)展方向及工程案例，明確聚合物驅存在的風險及實現(xiàn)含聚污水達標排放或回注的可行性及代價。

一、研究目的

石油開采發(fā)展至今經歷了三個階段：一次采油，指原油靠地層的壓力噴發(fā)出來，其采收率為5%-15%；在自噴的后期，將水由水井注入來維持地層壓力稱之為二次采油，其采收率為30%-40%；此后地層的殘余原油仍占60%-70%，為此提出了三次采油技術，即強化采油。三次采油是在注水保持地層壓力的基礎上，注入特殊流體，使得分散的、束縛在毛細管中的殘余原油重新聚集而被采出。其主要方法有化學驅采油、混相驅采油、熱力采油和微生物采油等。聚合物驅油屬于化學驅采油，是提高原油采收率的重要方法之一。

二、含聚污水處理技術

含聚污水處理分為物理方法、化學方法和生物方法三類。物理處理法是通過物理作用，分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質（包括油膜和油珠），常用的方法包括：重力分離法、離心分離法和過濾法等?；瘜W處理方法是目前必不可少的處理程序，在污水量不斷增加的情況下，藥劑投放量也隨之增加，導致處理成本升高。生物處理法適用于水資源相對缺乏的油田地區(qū)，具有操作方便、易于管理、成本低、無二次污染等特點；該方法的關鍵在于培養(yǎng)可以在含油污水中生存、能高效降解多種有機物的菌種。以下分類介紹幾種較為常用的含聚污水處理技術。

1.物理處理

（1）重力沉降法

重力沉降法也叫自然除油法。它是根據油和水的密度不同，利用油水密度差使油上浮，達到油水分離的目的。重力沉降法是一種最常見、最簡單易行的除油方法，對粒徑在100μm以上的浮油去除效果十分有效，一般作為油水分離的預處理操作單元。合理的水力設計和污水的停留時間是影響除油效率的兩個重要因素。重力沉降法包括：自然除油罐和斜板除油罐等。

（2）粗粒化除油

粗?；鞘购畚鬯ㄟ^裝有填充物（粗粒化材料）的裝置，在污水流經填充物時，使油珠由小變大的過程。經過粗粒化后的污水，其含油量及污油性質并不變化，只是更容易用重力分離法除油。粗粒化處理的對象主要是水中的分散油。

隨著脫水效果及污水用離心泵提升次數的不同，油珠粒徑分布有較大的差異。但是含聚污水大部分是10μm以上的分散油和浮油。浮油在除油罐中幾分鐘便可去除，分散油雖然不用混凝法而可以靠自然沉降去除，乳化油則必須用化學混凝法去除，而且沉降時間要長。

（3）汽浮除油

氣浮是在含聚污水中通入空氣（或者氮氣）使水中產生微細氣泡，有時還需加入浮選劑或混凝劑，使污水中顆粒為0.25–25μm的乳化油和分散油以及水中的懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣體一起上浮到水面并加以回收，從而達到含聚污水除油除懸浮物的目的。氣浮除油主要包括：溶氣氣浮法和電解氣浮法等。

（4）水力旋流器除油

水力旋流器是利用油水密度差，在液流調整旋轉時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離。含聚污水切向或螺旋向進入圓筒渦旋段，并沿旋流管軸向螺旋態(tài)流動。在同心縮徑段，由于圓錐截面的收縮，使流體增速，促使已形成的螺旋態(tài)向前流動，由于油水密度差，密度較大的水及固體顆粒靠近管壁，而密度較小的油則集中到中心部位。流體進入細錐段，截面不斷減小，流速持續(xù)增大，小油珠繼續(xù)移到中心匯成油心。流體進入平行尾段，由于流體恒速流動，對上一段產生一定的回壓，使低壓油心向污油出口排除。高速旋轉的物體能產生離心力。含懸浮物（或分散油）的水在高速旋轉時，由于顆粒和水的質量不同，因此受到的離心力大小也不同，質量大的被甩到外圍，質量小的則留在內圍，通過不同的出口分別引導出來，從而回收了水中的懸浮物（或分散油），并凈化了水質。當固體顆粒含量大于200mg/L時，水力旋流器最好是立式安裝。當污水處理量過大時，可以選擇多個水力旋流器并聯(lián)來加大處理量。

（5）過濾

過濾是指污水流過一定厚度且多孔的粒狀物質的過濾床，濾料通常是由石英砂、無煙煤、磁鐵礦、石榴石或鋁礬土組成，并由墊層支撐。雜質被截留在這些介質的空隙里和介質上，從而使水得到進一步凈化。濾池不但能去除水中的油類、懸浮物和膠體物質，而且還可以去除細菌、藻類、病毒、鐵和錳的氧化物、在預處理中加入的化學藥品、重金屬等其他物質。

（6）深度凈化

對于采取注水方式開發(fā)的低滲透、特低滲透油藏而言，為了滿足注水水質要求，必須在常規(guī)污水處理工藝基礎上，對水質進行深度處理凈化。一般油田污水處理深度凈化多采用二級深床過濾、吸附、細濾、微濾、超濾等。

2.化學方法

（1）混凝

混凝含指“凝聚”和“絮凝”過程。一般認為水中膠體失去穩(wěn)定性，即“脫穩(wěn)”的過程稱為“凝聚”；而脫穩(wěn)膠體中粒子和微小懸浮物聚集的過程稱為“絮凝”。在實際生產過程中，“凝聚”和“絮凝”是同時發(fā)生的，很難將兩者截然分開。

（2）化學氧化法

化學氧化是指利用強氧化劑氧化分解污水中的油、有機物和COD等污染物以達到凈化污水的一種方法。

3.生物處理法

生物處理方法是利用微生物的代謝作用，使水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機污染物質轉化為穩(wěn)定的無害物質。目前比較成熟且使用較多的是活性污泥法、生物濾池法和厭氧生物處理技術。

三、現(xiàn)場調研

作為最早進行注聚的油田，A油田在聚合物驅油以及聚驅產出液的處理上有著豐富的經驗。在聚合產出液的研究和應用上，A油田在行業(yè)內也是處于全國前列。同時，根據前期資料的調研了解到A油田在聚合物驅油產出水回注處理上已經能夠達到行業(yè)內的回注標準。基于以上原因，項目組選擇了A油田作為調研目標。

含聚污水處理技術調研項目組于2012年9月17日到2012年9月20日在A油田進行含聚污水處理技術調研。調研包括：A第二采油廠第五作業(yè)區(qū)聚南II-II聯(lián)合站和第一采油廠北一區(qū)含聚污泥處理站。A油田作為世界上最早的注聚油田之一，有著二十年的聚合物驅油經驗。在此期間，聚合物驅油配套服務也有了突破性的飛躍以及積累了豐富和寶貴的經驗。隨著A油田開發(fā)的不斷深入和國人環(huán)保意識的不斷增強，油田采出水處理系統(tǒng)作為油田生產的重要環(huán)節(jié)，受到了越來越多的重視。

A油田第二采油廠第五作業(yè)區(qū)聚南Ⅱ-Ⅱ聯(lián)合站污水處理車間出水水質能達到A油田的回注標準（《A油田油藏水驅注水水質標準及分析方法》Q/SYDQ0605-2006）。污水處理系統(tǒng)各項指標見表1：

總結

1、含聚污泥在原油處理系統(tǒng)中沉降、附著不僅增加了日常清理工作量，而且會導致分離器、電脫水器等設施效率降低，在輸油管路中析出會造成管道堵塞，甚至報廢等嚴重問題；

2、換熱器結焦導致電脫水器脫水效率降低，影響原油脫水，使得外輸原油含水率升高；同時，含聚油泥在下游生產設施中繼續(xù)析出，影響下游生產運行；

3、聚合物的存在使污水體系的乳化程度增強，懸浮固體增多、顆粒變細，使得油、水、顆粒物分離難度增加，需要投加更多的藥劑；不僅增加水處理成本，也使含聚油泥產生量增加；含聚油田含水率更高、脫水難度更大，并且在沉降罐中大量沉積，容易滋生硫酸鹽還原菌，加速設備腐蝕。

參考文獻

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