榆林气田污水回注系统工艺改造及应用效果评价

王 娜，毛先荣，张 昆，李富生，周继勇，高 亮，李 丹

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

榆林气田榆林天然气处理厂污水处理装置始建于2003年，当年建成1号装置，处理能力为100 m3/d，2004年建成2号装置，处理能力为150 m3/d。随着气田开发的不断深入，设备逐步老化以及气田水质的变化，经处理后的污水逐渐不能达到回注水水质标准，急需开展相关的工艺优化研究，优选最佳的污水处理方法、处理工艺流程和相应的处理设备，确保处理厂生活污水处理系统快速、高效、环保运行。

1 污水回注系统运行现状

1.1 污水回注系统工艺

榆林天然气处理厂污水回注系统工艺流程为：甲醇回收装置塔底水经纤维球过滤器（2具）过滤后进回注罐，之后回注地层；当纤维球过滤器压差超过0.1 MPa时，用回注罐来水对过滤器进行反冲洗，反洗污水进入卸车池，其工艺流程（见图1）。

图1 回注污水处理工艺流程图

1.2 存在问题

（1）现场在纤维球过滤器进、出口分别取过滤前后的水样进行分析，发现过滤器过滤性能差、运行不稳定，还存在后端污染的现象。

（2）纤维球过滤器自2006年投运以来，从未更换过滤料。2010年检修时打开设备人孔后发现，滤料已经变质，设备底部沉积了大量污泥，且内壁及搅拌叶片等腐蚀严重，由于作业空间有限，很难更换滤料。

（3）现有纤维球滤料由短纤维捆扎而成，在反复的搓洗过程中，短纤维极易脱落，可能对污水产生二次污染。

（4）纤维球滤料球心密实、球表疏松，过滤过程中杂质和油污会粘附在球心，如若不按时反洗，滤料上的杂质和油污会越积越多，影响过滤效果。

2 回注水水质分析

回注水的组成、性质直接决定着工艺优化处理方案的确定和设备的选型。现场采集塔底污水和回注污水，进行污水组份分析，分析结果（见表1）。

由此可见，回注污水属于高矿化度的污水，污水呈酸性（pH＜7.0），铁离子、成垢离子含量非常高（其中Ca2+＞2 000 mg/L），油份含量与机杂含量高（＞40 mg/L），处理后的回注污水达不到回注标准。回注水的不合格指标主要为机杂和油份含量，故选取适合水质和综合过滤处理设备，进行现场实际应用评价。

表1 回注水及塔底水水质分析结果

3 污水回注系统工艺优化

3.1 工艺优化措施

（1）为了确保过滤效果，保证达标回注，在纤维球过滤器增设高效精细膜过滤器，其滤芯采用金属膜过滤管，数量为25支，规格φ50×500 mm。同时，增加相应的污水过滤管线、反洗管线，并与纤维球过滤器过滤、反洗管线连接，原工艺流程可继续使用。

（2）2012年10月底，对2具纤维球过滤器进行更换，新设备在过滤器下部设置了手孔，方便填料更换。

（3）对原有纤维球滤料进行改性处理。新型改性纤维球滤料是由改性纤维丝扎结而成的，容量85～95 kg/m3，截污量 7～11 kg/m3，球径 40～50 mm，球体外观为白（略带金黄）色球状，运行时滤层孔隙率沿水流方向逐渐变小，形成了较理想的滤料上大下小的孔隙分布状态，过滤效果好，滤速高。

3.2 改造后的工艺流程

2011年10月份，对污水回注系统进行了工艺改造，工艺流程图（见图2）。在2具纤维球过滤器的后端及回注灌的前级安装高效精细膜过滤器，弥补纤维球过滤器过滤精度不够的不足，实现回注污水含油和机杂达标回注。

图2 改造后污水回注系统工艺流程示意图

3.3 改造后运行制度

改造后，过滤器选择了以进出水压差作为反洗的依据,当压差超过0.15 MPa时，即进行反洗。其基本工艺流程由以下四个环节组成：

过滤：将上一环节处理的废水用泵吸入过滤器，经纤维球和滤膜过滤，清液进入清液池，液体中的固体物质及一些含油颗粒都被截流在纤维球和滤膜表面，形成滤泥。

反清洗：排液过程中形成负压，使清液反流，将滤泥全部反冲从表面脱落。

排泥：反清洗后脱离表面的含油污泥沉积在过滤器底部，当达到一定质量时，被迅速排出。

4 改造后应用效果评价

污水回注系统工艺改造完成后，进行了考核实验，结果表明效果良好。表2、表3为工艺优化前后，油份和机杂含量情况对比表。

表2 工艺优化前后油份情况对比

由表2可以看出，油份含量在纤维球过滤器及膜过滤器前后的变化十分明显，降幅最大达到75%，经处理后的油份含量在25 mg/L以下，满足回注水对油份含量的要求。

表3 工艺优化前后机杂情况对比

由表3可以看出，油份含量在纤维球过滤器及膜过滤器前后的变化明显，降幅最大达到94%，经处理后的油份含量在5 mg/L以下，满足回注水对油份含量的要求。

从纤维球过滤器前和膜过滤器后采集回注水，处理效果（见图3）。

图3 处理前后回注水效果对比

由图3可以看出，处理后的回注水清澈透明，处理后的效果明显较好，机杂和油份含量达到回注指标。

5 结论

（1）通过工艺改造，增加了一级过滤，大大提高了回注水达标率，避免了环境污染。

（2）工艺改造后，回注污水各项指标达到了预期的效果。

［1］杨宝军，汤慧萍，等.中国功能材料科技与产业高层论坛论文集（第一卷）［C］.2011.

［2］邓波，丁慧，等.油田采出水的精细过滤技术［J］.水处理技术，2006，32（1）：73-75.