氣提預氧化技術在油田污水處理中的運用分析

鄧佳美

摘 要：油田注采水普遍存在腐蝕、結垢、細菌、懸浮物以及含油超標等問題。當污水中含有HCO3-和溶解CO2、H2S等氣體時，污水往往呈酸性，具有較強的腐蝕性，在處理過程中，一旦物理條件發(fā)生變化，CO2溢出會導致結垢。腐蝕結垢產物又導致懸浮物增加。因此，由于水質的復雜性，同時含有碳酸氫根和氯離子的油田污水，往往也同時存在腐蝕、結垢、懸浮物超標等問題。氣提預氧化裝置具有脫除CO2、氧化S2-、Fe2+等不穩(wěn)定物質、提高污水的pH值，從而降低污水腐蝕性，提高污水水質的穩(wěn)定性等功能。

關鍵詞：油田污水處理；氣提預氧化；硫化氫；侵蝕二氧化碳

1 脫除油田污水中的S2-、Fe2+的常用方法

已有研究表明，含HCO3-和溶解CO2等酸性氣體的油田污水，其腐蝕性主要源于酸性條件下H+引起的電化學腐蝕。而當污水pH值提高到7.0以上時，腐蝕速率顯著下降。同時，在堿性環(huán)境下，污水中的CaCO3、MgCO3以及黏土顆粒等，更容易絮凝沉淀。另外，酸性污水中往往還會含有Fe2+和S2-等不穩(wěn)定離子，這兩種離子沉淀后會導致懸浮物增加、水變黑；

因此，對含HCO3-和溶解CO2油田污水處理技術的研究，集中體現在如何脫出CO2、提高pH；如何去除Fe2+和S2-等關鍵性因素上。

目前提高油田酸性污水pH值、去除S2-、Fe2+的方法主要有三種：

一種是直接向污水中加入堿性物質，包括NaOH和Ca（OH）2等。但是該方法的使用受到污水中HCO3-含量的限制，當HCO3-含量高時，會消耗大量堿性物質，使得加堿量劇增，提高污水pH值的經濟性變差。同時，向污水中引入Ca（OH）2等物質，會產生嚴重結垢現象和大量沉淀，增加了污水處理負擔。

另一種方法是電化學預氧化技術，在對Fe2+、S2-等不穩(wěn)定物質進行預氧化的同時，附加產生一定的NaOH，但由于產生的量有限，對于含CO2、HCO3-離子較高的污水，提高pH值還是要靠再投加一定量堿性物質。使得該方法同樣存在結垢嚴重等問題，且電耗較高。

第三種方法是采用傳統(tǒng)曝氣技術，氧化S2-、Fe2+，或者用氣提塔或填料塔氣提出CO2等酸性氣體，提高污水pH值。該方法存在設備大、速度慢、效率低，同時因為反應速度慢，也存在設備結垢等問題。

2 氣提預氧化技術特點

在總結分析水質改性、傳統(tǒng)氣提、電化學預氧化試驗的基礎上，研究開發(fā)一種新技術，兼具上述成熟技術的優(yōu)勢，摒除其缺點。該裝置具有提高污水pH值時，不添加化學藥劑；反應速度快，裝置緊湊高效；達到去除CO2，提高污水pH值的目的，協(xié)同解決腐蝕結垢以及懸浮物等問題。

2.1 技術思路

氣提預氧化裝置原理：用空氣快速從污水中氣提解吸出CO2，不添加化學藥劑，快速提高pH值實現改性而減少結垢，同時定量氧化脫除Fe2+和S2-等不穩(wěn)定物質，實現沿程水質穩(wěn)定。工藝過程：在污水進入反應器同時，將一定量的空氣打入污水中，氣體與污水在反應器內流動，內部特殊的結構為氣液兩相提供了充分接觸的機會和強烈的湍流條件，使氣、液間質的傳遞快速有效的進行。根據亨利定律，通過降低CO2的氣相分壓，進而降低CO2在水中的溶解度，析出的CO2通過旋流分離排出。通過空氣與污水的快速超細化混合，引發(fā)的化學反應：

①CO2從污水中快速解吸，導致pH值升高和成垢離子沉淀兩類反應；

②空氣中的O2進入污水形成溶解氧DO，引發(fā)氧化反應，脫硫除鐵和殺菌。

2.2 主要技術特點

①提高pH值時，不添加藥劑。3～5秒內，快速將污水pH值提高到7.0～7.5；

②有效驅除轉化游離CO2，有效抑制污水腐蝕性；

③可控活性氧含量，抑制厭氧菌滋生；

④徹底消除污水發(fā)黑現象；

⑤提高水質穩(wěn)定性，有效降低后續(xù)流程可能導致的水質指標惡化；

⑥氣提預氧化裝置的操作彈性大，適應2～3倍的流量變化，pH值在5.5～7.5范圍變化，操作簡易，運行穩(wěn)定。

3 氣提預氧化技術的運用效果

勝利油田某污水站于1989年10月建成投產，采用重力混凝沉降工藝。2013年10月該站進行了擴建，采用“重力除油+氣提預氧化+混凝沉降+過濾”處理工藝，設計污水處理規(guī)模5000m3/d，目前該站實際處理量為4300m3/d，處理后水質達到含油量≤10.0mg/L，懸浮固體含量≤4.0mg，粒徑中值≤2.5μm。該污水站S2-含量14.5mg/L，Fe2+含量3.6mg/L，侵蝕CO2含量384mg/L，使用氣提預氧化裝置后，污水中的Fe2+、S2-均被氧化，經檢測含量均<0.1mg/L；CO2被解析脫除，侵蝕CO2降到50mg/L以下；污水的pH由6.39值升高至7.12，水性由酸性變成了堿性。經該裝置處理后，降低了污水的腐蝕性，污水中不穩(wěn)定離子氧化去除，目前該污水站水質能穩(wěn)定達標。

4 結語

氣提預氧化裝置具有脫除CO2、氧化S2-、Fe2+等不穩(wěn)定物質、抑制SRB菌生長、氣浮除油有利于絮凝沉降等多功能性，從而協(xié)同解決腐蝕、水質不穩(wěn)定等問題，改變了以往酸性污水采用加堿改性的方式，過程不添加化學藥劑，高效節(jié)能、綠色環(huán)保，具有油田污水處理的普遍適用性，與其它預氧化方式相比，運行費用大幅降低。

參考文獻：

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