河南油田稠油联合站污水分段处理工艺技术及应用效果

2014-12-16李晓峰赵联峰贾文放

石油地质与工程 2014年5期

李晓峰，赵联峰，贾文放

（中国石化河南油田分公司第二采油厂，河南唐河473400）

1 稠联污水处理系统现状

稠联污水处理系统投产于1988年，2008年、2011年对系统进行两次扩建后，设计日处理液量8 000 m3。目前实际日均处理已达10550 m3，系统处于超负荷运行状态，水质排放达不到设计的处理指标。另外外排污水含有较大的热量，造成了热能的浪费［1－2］。

目前采用的是“三级沉降、两级过滤、两级净化沉降”工艺。该流程是重力沉降流程，靠油水密度差进行沉降处理，不能有效地把稠油污水中的溶解油、悬浮物等成分分离出来。

2010年年底稠联每天污水已达11 000～12 000 m3，每天开发回注污水2 600 m3，生化处理达标外排3 000 m3／d，每天还有约6 000 m3污水无出路。稠油采用的是热采开发工艺，需要把清水加热到350℃的高压蒸汽回注到油层，每天需要加热20℃的清水3 500 m3，造成了清水与燃料的浪费。另外，处理后的污水水质不达标，悬浮物浓度高达65 mg／L，远远高于10 mg／L的标准［3］。因此，有必要对系统的处理工艺进行完善。

2 稠联污水处理现场试验

对稠联各段污水水质进行了分析（表1），稠油污水有分段处理的基本条件。

2．1 气浮试验

2011年3月，辽宁华孚环境工程有限公司对该站的含油污水进行了0．5 m3／h的气浮试验应用研究，流程分别为：原油脱出水 →500 m3缓冲罐→700 m3沉降罐→溶汽浮选机→中间水箱→大孔弱酸树脂软化（D113）→出水水箱外排；原油脱出水 →500 m3缓冲罐→3 000 m3沉降罐→溶汽浮选机→中间水箱→大孔弱酸树脂软化（D113）→出水水箱外排。

表1 稠联污水水质分析数据 mg／L

溶汽浮选机进水设了两个点，分别是700 m3沉降罐和3 000 m3沉降罐。试验结果表明：①试验出水指标达到了设计目标，即石油类和悬浮物均小于20 mg／L；②本次试验，系统运行可靠，处理效果稳定，可在实际生产中应用推广；③气浮处理单元，具有一定的抗水质、水量负荷冲击的能力；

2．2 离子交换试验

用净化污水对树脂处理的情况进行了试验，试验在净化污水外输泵出口连续进行，结果表明：D113改进型弱酸阳离子树脂的处理效果，能够有效去除稠油污水中的的硬度。

2．3 试验主要结论

试验结果表明：稠联含油污水经调节、沉降后经气浮处理，再经弱酸大孔树脂交换软化，出水水质分别达到开发回注、生化处理外排、注汽锅炉回用的水质标准。大孔弱酸树脂相对于强酸树脂来说更适合稠联污水，它的抗污染能力相对更优于强酸树脂，出水清澈。

3 稠油污水处理工艺技术改造

3．1 使用的主要技术

3．1．1 稠油污水气浮处理技术

气浮装置是一种用于污水处理的固－液和液－液分离的设备（图1）。该装置通过高压回流溶气水减压产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面，进行固－液或液－液分离［4］。

ADF（斜板溶气气浮）气浮装置工作前应盛满清水。启动后，溶气泵进入工作状态，当溶气泵的出水压力超过0．6 MPa，并稳定10 min后，ADF气浮装置开始进含油污水。含油污水与通过释放器进入接触区的回流溶气水及其释放的微气泡充分混合，悬浮物与微气泡结合形成气浮体，进入布水区，此时较大的气浮体迅速上升至集渣区，较小的气浮体进入斜板分离区，根据浅池原理，这些气浮体中的大部分气浮体将在此被去除。密度较大的颗粒将下沉至气浮装置底部，通过自动排泥阀将其排出。

3．1．2 高温、高含盐、高含有机物污水硬度去除技术

硬度的有效去除是稠油污水循环利用的关键，锅炉用水首先对硬度提出了严格的要求。如果锅炉给水中存在钙镁离子，则经过一段时间运行后，炉管上会生成水垢。油田注汽锅炉清水给水标准（SY0027－94）中规定：给水硬度应小于0．1 mg／L。而稠油污水经常规处理后，污水中硬度高达100 mg／L左右，因此，必须采取有效技术去除污水硬度，实现污水替代清水回用锅炉目的。与清水常规软化技术相比，稠油污水软化具有很大的技术难度，主要在于稠油污水中含有机物浓度高、矿化度高、水温高，表现为COD（化学需氧量：是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量）300～500 mg／L，含盐量3 000～4 000 mg／L，水温50～65℃，因此稠油污水的软化关键在于选择耐污染、易再生、适应高温、高COD、高含盐稠油污水的离子交换树脂及适合稠油污水的软化装置。D113改进型弱酸阳离子树脂适合稠联污水的软化处理。