不同水型污水混合处理后水质达标 技术研究

鄢　雨　冯小刚　张绍鹏　古丽曼　陈红兵　鲍　静　房　文

中国石油新疆油田分公司准东采油厂,　新疆　昌吉　831511

0　前言

准东采油厂沙南油田联合站(以下简称沙联站)处理的原油类型多样,主要包括稀油、稠油和致密油,造成多功能出水及净化油储罐底部污水含油、悬浮物均高于污水处理系统进口设计值,同时水型不配伍,Cl-含量较高,系统结垢腐蚀严重,处理后的污水难以达标。本文对水质不达标原因进行了全面分析,并从药剂体系筛选、工艺技术优化等方面采取针对性措施[1-4],使处理后污水水质能够满足沙南油田注水要求。

1　水质不达标原因分析

1.1　处理工艺及药剂体系适应性变差

沙联站原油处理系统为稀油处理工艺,2013年增加了探井稠油和吉7致密油后,工艺针对性变差,沙联站多功能出口污水含油及悬浮物均高于污水处理系统设计值,污水系统进口水质恶化,原药剂体系难以满足污水处理需求,处理后污水达标困难[5-8]。沙联站多功能出口水质情况见表1,沙联站原水质净化药剂评价结果见表2。

1.2　系统管网结垢、腐蚀严重

沙南油田和吉7井区采出水水质全分析结果表明:

沙南油田采出水属CaCl2水型,吉7井区采出水属NaHCO3水型,水型不配伍,污水具有较强的结垢趋势[9];同时,Cl-含量较高,污水具有较强腐蚀性[10-13],影响污水处理效果。沙南油田和吉7井区采出水水质分析见表3，具体结垢、腐蚀情况见图1～2。

表1沙联站多功能出口水质情况

项目含油量/(mg·L-1)悬浮固体含量/(mg·L-1)腐生菌/(个·mL-1)硫酸盐还原菌/(个·mL-1)铁细菌/(个·mL-1)实测值1 1706502.5×1042.5×1036.0×102设计值1 000300≤1 000≤25≤1 000

表2原水质净化药剂评价结果

项目净水剂/(mg·L-1)离子调整剂/(mg·L-1)助凝剂/(mg·L-1)絮体状况絮体沉速水色悬浮固体含量/(mg·L-1)评价结果10010010较散小慢(47 s)清22 注:絮体沉降速度较慢(沉降速度应小于30 s),污水净化效果较差(室内评价悬浮物应低于15 mg/L)。

表3沙南油田和吉7井区采出水水质分析

取样点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)矿化度/(mg·L-1)pH沙联站三相分离器出口03383 335492674.35 8246吉7万方池9622 6624 26024236311 4078

图1　反应罐出口管线结垢、腐蚀情况

图2　缓冲罐进口管线结垢、腐蚀情况

1.3　细菌难以实现持续达标

沙联站污水处理系统采用药剂杀菌方式控制细菌指标,容易引起污水中细菌的抗药性,无法长期抑制细菌滋生[14-15],细菌达标情况见表4。

表4沙联站细菌达标情况统计单位：个/mL

2　水质达标技术研究

2.1　药剂体系筛选

筛选思路:取污水处理系统进口水样,从多种水质净化药剂和水质稳定药剂中筛选出实验效果最佳的药剂,然后做不同药剂浓度下水质处理效果评价[16-18]。

2.1.1净水剂筛选

净水剂是水质净化药剂体系中的核心药剂,针对沙南油田净水药剂存在问题,选择6种净水剂进行筛选评价,从中选出性能最优的6#净水剂进行最佳浓度评价实验,结果见图3。

图3　净水剂最佳浓度筛选结果

由图3可以看出,6#净水剂在加药量100～150 mg/L时效果最佳,净化后污水悬浮物可达到10 mg/L以下。

2.1.2助凝剂筛选

助凝剂在净水过程中,一般要与净水剂配合使用,目的是增大絮体体积,加快絮体沉降,进一步提高净化效果。实验选择5种助凝剂进行筛选评价,从中选出性能最优的5#助凝剂进行最佳浓度评价实验,结果见图4。

图4　助凝剂筛选结果

由图4可以看出,5#助凝剂在加药量2 mg/L时效果最佳。

2.1.3阻垢剂筛选

针对沙南油田含油污水存在失钙率较高的问题,需要对该污水进行阻垢剂筛选评价。选择8种阻垢剂进行筛选评价,从中选出性能最优的1#助垢剂进行最佳浓度评价实验,结果见图5。

图5　阻垢剂筛选结果

2.2　主体工艺研究

2.2.1工艺流程

结合沙联站来水易结垢、腐蚀特点,研究采用压力处理工艺,缩短处理流程,解决常压流程不密闭,污水停留时间长,系统结垢、腐蚀控制难度大的问题。常压工艺流程见图6,压力工艺流程见图7。

图6　常压工艺流程

图7　压力工艺流程

2.2.2核心设备

卧式微涡旋絮凝反应沉降装置主要特点:以混凝动力学理论为指导,在反应器中产生均匀各向同性紊流,在药剂的混合及絮凝工艺中形成空间分布均匀、高密度、高强度的微涡旋,增大絮体的有效碰撞几率,达到强化絮凝的目的;以给水处理的浅池理论为指导,增加三段斜板沉降室,大大增加了絮体沉降的空间和时间,提高了污水处理过程中的沉降效果,保证了出水水质,卧式微涡旋絮凝反应沉降装置见图8。

图8　卧式微涡旋絮凝反应沉降装置

2.2.3杀菌工艺

污水处理系统包括化学药剂杀菌、紫外线杀菌、电解盐杀菌等杀菌技术。由于化学杀菌剂成本较高,细菌易产生抗药性,现仅对紫外线杀菌及电解盐杀菌效果进行比较。正常情况下,紫外线杀菌效果明显,但灯管结垢后,由于紫外线透光率下降,杀菌效果变差,见图9;细菌数量随管线距离的增加而增加,说明紫外线杀菌对注水管网沿程细菌滋生无抑制作用,见图10;电解盐杀菌效果好[19-20],无抗药性,同时只要保证一定的余氯量(0.3～0.8 mg/L),就能有效抑制注水管网沿程细菌的滋生,见图11～12。确定电解盐杀菌为沙联站污水处理系统的杀菌工艺。

图9　紫外线杀菌效果

图10　紫外线杀菌对沿程细菌的抑制作用

图11　电解盐杀菌效果

图12　电解盐杀菌对沿程细菌的抑制作用

2.3　工艺优化研究

2.3.1收油工艺优化

在调储罐安装自动收油装置。优化前,调储罐为间歇收油,油层厚度变化范围为0～220 cm,造成油层过厚时出水含油超标,油层消失时曝氧腐蚀；优化后,实现连续收油,使油层厚度控制在20～35 cm的合理范围内,见图13。

图13　收油工艺优化前后效果

2.3.2注水工艺优化

为解决处理后污水在注水罐二次污染问题,采用泵控泵跨罐密闭注水技术,达到注水泵进口压力和流量的自动调控,实现净化水沿线全流程密闭输送,使注水泵进口细菌数量分别由优化前的600、3 000、1 500个/mL降至25、250、200个/mL。具体情况见图14～15。

图14　注水工艺优化前效果

图15　注水工艺优化后效果

2.3.3反洗工艺优化

图16　过滤器反洗用水量

2.3.4防腐技术改进

针对采出水腐蚀性强的特点,站内储罐内构件及工艺管道采用非金属材料,缓解设备及管线腐蚀结垢问题。

3　水质处理效果

表5沙联站水质达标情况统计表

项目悬浮固体含量/(mg·L-1)含油量/(mg·L-1)硫酸盐还原菌/(个·mL-1)铁细菌/(个·mL-1)腐生菌/(个·mL-1)平均腐蚀率/(mm·a-1)控制值≤8.0≤5.0≤25≤n×103≤n×103≤0.076实测值2.1～6.7微量0～2550～6060～1000.003 2

4　结论

1)通过对沙联站污水水质及处理系统现状的调查,找出注水水质不达标的主要原因。

2)研制出新型药剂体系,能够满足沙联站污水处理要求。

3)通过优化、简化工艺流程,应用非金属管材,提高污水处理系统适应性。

4)应用自动调控技术,实现净化水沿线全流程密闭输送。

5)电解盐杀菌工艺,不存在抗药性,用料廉价,杀菌效率高,能够节约杀菌成本。