不同水型污水混合處理后水質(zhì)達(dá)標(biāo) 技術(shù)研究

鄢　雨　馮小剛　張紹鵬　古麗曼　陳紅兵　鮑　靜　房　文

中國石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠,　新疆　昌吉　831511

0　前言

準(zhǔn)東采油廠沙南油田聯(lián)合站(以下簡稱沙聯(lián)站)處理的原油類型多樣,主要包括稀油、稠油和致密油,造成多功能出水及凈化油儲罐底部污水含油、懸浮物均高于污水處理系統(tǒng)進(jìn)口設(shè)計值,同時水型不配伍,Cl-含量較高,系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕嚴(yán)重,處理后的污水難以達(dá)標(biāo)。本文對水質(zhì)不達(dá)標(biāo)原因進(jìn)行了全面分析,并從藥劑體系篩選、工藝技術(shù)優(yōu)化等方面采取針對性措施[1-4],使處理后污水水質(zhì)能夠滿足沙南油田注水要求。

1　水質(zhì)不達(dá)標(biāo)原因分析

1.1　處理工藝及藥劑體系適應(yīng)性變差

沙聯(lián)站原油處理系統(tǒng)為稀油處理工藝,2013年增加了探井稠油和吉7致密油后,工藝針對性變差,沙聯(lián)站多功能出口污水含油及懸浮物均高于污水處理系統(tǒng)設(shè)計值,污水系統(tǒng)進(jìn)口水質(zhì)惡化,原藥劑體系難以滿足污水處理需求,處理后污水達(dá)標(biāo)困難[5-8]。沙聯(lián)站多功能出口水質(zhì)情況見表1,沙聯(lián)站原水質(zhì)凈化藥劑評價結(jié)果見表2。

1.2　系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重

沙南油田和吉7井區(qū)采出水水質(zhì)全分析結(jié)果表明:

沙南油田采出水屬CaCl2水型,吉7井區(qū)采出水屬NaHCO3水型,水型不配伍,污水具有較強(qiáng)的結(jié)垢趨勢[9];同時,Cl-含量較高,污水具有較強(qiáng)腐蝕性[10-13],影響污水處理效果。沙南油田和吉7井區(qū)采出水水質(zhì)分析見表3，具體結(jié)垢、腐蝕情況見圖1～2。

表1沙聯(lián)站多功能出口水質(zhì)情況

項目含油量/(mg·L-1)懸浮固體含量/(mg·L-1)腐生菌/(個·mL-1)硫酸鹽還原菌/(個·mL-1)鐵細(xì)菌/(個·mL-1)實(shí)測值1 1706502.5×1042.5×1036.0×102設(shè)計值1 000300≤1 000≤25≤1 000

表2原水質(zhì)凈化藥劑評價結(jié)果

項目凈水劑/(mg·L-1)離子調(diào)整劑/(mg·L-1)助凝劑/(mg·L-1)絮體狀況絮體沉速水色懸浮固體含量/(mg·L-1)評價結(jié)果10010010較散小慢(47 s)清22 注:絮體沉降速度較慢(沉降速度應(yīng)小于30 s),污水凈化效果較差(室內(nèi)評價懸浮物應(yīng)低于15 mg/L)。

表3沙南油田和吉7井區(qū)采出水水質(zhì)分析

取樣點(diǎn)CO2-3/(mg·L-1)HCO-3/(mg·L-1)Cl-/(mg·L-1)SO2-4/(mg·L-1)Ca2+/(mg·L-1)Mg2+/(mg·L-1)礦化度/(mg·L-1)pH沙聯(lián)站三相分離器出口03383 335492674.35 8246吉7萬方池9622 6624 26024236311 4078

圖1　反應(yīng)罐出口管線結(jié)垢、腐蝕情況

圖2　緩沖罐進(jìn)口管線結(jié)垢、腐蝕情況

1.3　細(xì)菌難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)達(dá)標(biāo)

沙聯(lián)站污水處理系統(tǒng)采用藥劑殺菌方式控制細(xì)菌指標(biāo),容易引起污水中細(xì)菌的抗藥性,無法長期抑制細(xì)菌滋生[14-15],細(xì)菌達(dá)標(biāo)情況見表4。

表4沙聯(lián)站細(xì)菌達(dá)標(biāo)情況統(tǒng)計單位：個/mL

2　水質(zhì)達(dá)標(biāo)技術(shù)研究

2.1　藥劑體系篩選

篩選思路:取污水處理系統(tǒng)進(jìn)口水樣,從多種水質(zhì)凈化藥劑和水質(zhì)穩(wěn)定藥劑中篩選出實(shí)驗(yàn)效果最佳的藥劑,然后做不同藥劑濃度下水質(zhì)處理效果評價[16-18]。

2.1.1凈水劑篩選

凈水劑是水質(zhì)凈化藥劑體系中的核心藥劑,針對沙南油田凈水藥劑存在問題,選擇6種凈水劑進(jìn)行篩選評價,從中選出性能最優(yōu)的6#凈水劑進(jìn)行最佳濃度評價實(shí)驗(yàn),結(jié)果見圖3。

圖3　凈水劑最佳濃度篩選結(jié)果

由圖3可以看出,6#凈水劑在加藥量100～150 mg/L時效果最佳,凈化后污水懸浮物可達(dá)到10 mg/L以下。

2.1.2助凝劑篩選

助凝劑在凈水過程中,一般要與凈水劑配合使用,目的是增大絮體體積,加快絮體沉降,進(jìn)一步提高凈化效果。實(shí)驗(yàn)選擇5種助凝劑進(jìn)行篩選評價,從中選出性能最優(yōu)的5#助凝劑進(jìn)行最佳濃度評價實(shí)驗(yàn),結(jié)果見圖4。

圖4　助凝劑篩選結(jié)果

由圖4可以看出,5#助凝劑在加藥量2 mg/L時效果最佳。

2.1.3阻垢劑篩選

針對沙南油田含油污水存在失鈣率較高的問題,需要對該污水進(jìn)行阻垢劑篩選評價。選擇8種阻垢劑進(jìn)行篩選評價,從中選出性能最優(yōu)的1#助垢劑進(jìn)行最佳濃度評價實(shí)驗(yàn),結(jié)果見圖5。

圖5　阻垢劑篩選結(jié)果

2.2　主體工藝研究

2.2.1工藝流程

結(jié)合沙聯(lián)站來水易結(jié)垢、腐蝕特點(diǎn),研究采用壓力處理工藝,縮短處理流程,解決常壓流程不密閉,污水停留時間長,系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕控制難度大的問題。常壓工藝流程見圖6,壓力工藝流程見圖7。

圖6　常壓工藝流程

圖7　壓力工藝流程

2.2.2核心設(shè)備

臥式微渦旋絮凝反應(yīng)沉降裝置主要特點(diǎn):以混凝動力學(xué)理論為指導(dǎo),在反應(yīng)器中產(chǎn)生均勻各向同性紊流,在藥劑的混合及絮凝工藝中形成空間分布均勻、高密度、高強(qiáng)度的微渦旋,增大絮體的有效碰撞幾率,達(dá)到強(qiáng)化絮凝的目的;以給水處理的淺池理論為指導(dǎo),增加三段斜板沉降室,大大增加了絮體沉降的空間和時間,提高了污水處理過程中的沉降效果,保證了出水水質(zhì),臥式微渦旋絮凝反應(yīng)沉降裝置見圖8。

圖8　臥式微渦旋絮凝反應(yīng)沉降裝置

2.2.3殺菌工藝

污水處理系統(tǒng)包括化學(xué)藥劑殺菌、紫外線殺菌、電解鹽殺菌等殺菌技術(shù)。由于化學(xué)殺菌劑成本較高,細(xì)菌易產(chǎn)生抗藥性,現(xiàn)僅對紫外線殺菌及電解鹽殺菌效果進(jìn)行比較。正常情況下,紫外線殺菌效果明顯,但燈管結(jié)垢后,由于紫外線透光率下降,殺菌效果變差,見圖9;細(xì)菌數(shù)量隨管線距離的增加而增加,說明紫外線殺菌對注水管網(wǎng)沿程細(xì)菌滋生無抑制作用,見圖10;電解鹽殺菌效果好[19-20],無抗藥性,同時只要保證一定的余氯量(0.3～0.8 mg/L),就能有效抑制注水管網(wǎng)沿程細(xì)菌的滋生,見圖11～12。確定電解鹽殺菌為沙聯(lián)站污水處理系統(tǒng)的殺菌工藝。

圖9　紫外線殺菌效果

圖10　紫外線殺菌對沿程細(xì)菌的抑制作用

圖11　電解鹽殺菌效果

圖12　電解鹽殺菌對沿程細(xì)菌的抑制作用

2.3　工藝優(yōu)化研究

2.3.1收油工藝優(yōu)化

在調(diào)儲罐安裝自動收油裝置。優(yōu)化前,調(diào)儲罐為間歇收油,油層厚度變化范圍為0～220 cm,造成油層過厚時出水含油超標(biāo),油層消失時曝氧腐蝕；優(yōu)化后,實(shí)現(xiàn)連續(xù)收油,使油層厚度控制在20～35 cm的合理范圍內(nèi),見圖13。

圖13　收油工藝優(yōu)化前后效果

2.3.2注水工藝優(yōu)化

為解決處理后污水在注水罐二次污染問題,采用泵控泵跨罐密閉注水技術(shù),達(dá)到注水泵進(jìn)口壓力和流量的自動調(diào)控,實(shí)現(xiàn)凈化水沿線全流程密閉輸送,使注水泵進(jìn)口細(xì)菌數(shù)量分別由優(yōu)化前的600、3 000、1 500個/mL降至25、250、200個/mL。具體情況見圖14～15。

圖14　注水工藝優(yōu)化前效果

圖15　注水工藝優(yōu)化后效果

2.3.3反洗工藝優(yōu)化

圖16　過濾器反洗用水量

2.3.4防腐技術(shù)改進(jìn)

針對采出水腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn),站內(nèi)儲罐內(nèi)構(gòu)件及工藝管道采用非金屬材料,緩解設(shè)備及管線腐蝕結(jié)垢問題。

3　水質(zhì)處理效果

表5沙聯(lián)站水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況統(tǒng)計表

項目懸浮固體含量/(mg·L-1)含油量/(mg·L-1)硫酸鹽還原菌/(個·mL-1)鐵細(xì)菌/(個·mL-1)腐生菌/(個·mL-1)平均腐蝕率/(mm·a-1)控制值≤8.0≤5.0≤25≤n×103≤n×103≤0.076實(shí)測值2.1～6.7微量0～2550～6060～1000.003 2

4　結(jié)論

1)通過對沙聯(lián)站污水水質(zhì)及處理系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查,找出注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要原因。

2)研制出新型藥劑體系,能夠滿足沙聯(lián)站污水處理要求。

3)通過優(yōu)化、簡化工藝流程,應(yīng)用非金屬管材,提高污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性。

4)應(yīng)用自動調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)凈化水沿線全流程密閉輸送。

5)電解鹽殺菌工藝,不存在抗藥性,用料廉價,殺菌效率高,能夠節(jié)約殺菌成本。