油田综合废液处理技术及应用效果

大庆油田水务公司

某油田在压裂、试油等生产作业过程中产生的综合废液含有大量的油类、悬浮物，且乳化严重，同时具有水质化学成分复杂稳定、高COD（化学需氧量）、高矿化度、高浓度胍胶等特点。目前配套环保工程只建设了综合废液储存设施，尚不具备处理功能。为彻底解决油田综合废液处理的问题，利用现有储存设施，根据进口水质、种类、数量和出口水质要求，设计建设1套废液处理装置，其废液处理量为20 m3/h，年废液处理量为15 000 m3。由于该油田生产废液含有大量的油、胍胶及多种添加剂[1-2]，致使废液具有稳定性较强、高黏度、高含油的特点，增加了废液处理的难度[3]。该项目设计的出水水质需达到SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中渗透油层注水水质要求，即水中含油浓度≤15 mg/L，悬浮物浓度≤5 mg/L，粒径中值≤3 μm。

1 废液处理工艺

1.1 废液水质

油田综合废液来水指标为：含油浓度≤1 000 mg/L，悬浮物浓度≤1 500 mg/L，粒径中值≤10 μm。处理后出水指标为：含油浓度≤15 mg/L，悬浮物浓度≤5 mg/L，粒径中值≤3 μm。出水水质需达到SY/T5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中渗透油层注水水质要求，具体指标见表1。

表1 油田综合废液处理工艺进出水水质Tab.1 Inlet and outlet water quality of oilfield comprehensive waste liquid treatment process

1.2 工艺流程

根据油田综合废液水质特点及设计回注标准要求，通过多方案对比，最终确定综合废液处理工艺流程（图1）。

图1 油田综合废液处理工艺流程Fig.1 Treatment process of oilfield comprehensive waste liquid

储存池中的综合废液由提升泵提升至预氧化装置[4-5]，经加药氧化反应后进入高效气浮装置[6-7]；处理后的废液由提升泵提升至磁分离装置，经磁絮凝反应[8]及磁粉回收处理后进入缓冲水箱，接着由过滤提升泵提升至两级过滤装置；过滤后的水储存至处理后水箱，一部分外输，一部分进入反冲洗水罐。反冲洗后的废水再经回收水泵升压后，根据水质情况，分别进入废液处理站的调节罐及反冲洗水处理系统，废水全部处理或回收[9]。在预氧化、高效气浮、磁分离装置中分离出来的悬浮物或油污进入收渣箱，运输至其他设备处理。

2 废液处理装置

2.1 预氧化装置

预氧化装置（1 套）主要由预氧化罐、水力旋流混合器、布水器、缓冲区组成。其处理能力为20 m3/h，规格2.8 m×4.1 m，总容积25 m3，有效水深3.7 m，有效容积22.8 m3，氧化时间1 h。通过氧化剂与废液发生氧化作用，去除废液中大部分浮油及大颗粒悬浮物，改变水质特性，降低废液黏度及稳定性，为后续工艺提供有利进水条件。

2.2 高效气浮装置

高效气浮装置（1套）采用全回流溶气技术。单台处理量为20 m3/h，规格6.0 m×2.8 m×3.6 m，总容积60.5 m3，有效水深3.2 m，有效容积53.8 m3。配套提升泵2台，单台流量为20 m3/h，扬程80 m，功率7.5 kW；空压机1 台，流量0.02 m3/h，压力1.2 MPa；加药隔膜计量泵6台，流量0.4 m3/h。废液与高压空气、混凝剂、助凝剂充分混合并且逐级释放压力，在全回流气浮装置内通过释放头将溶气废液释放，絮体上浮至表面被刮泥机收集至排渣槽，主要作用是去除大部分乳化油及中粒径悬浮物。

2.3 磁分离装置

磁分离装置（1 套）主要由磁絮凝和磁粉回收两部分构成，单台处理量为20 m3/h。磁絮凝装置规格为5 m×2.6 m×3 m，总容积39 m3，有效水深2.8 m，有效容积36.4 m3；磁粉回收装置规格为4 m×4 m×5.6 m，停留时间8 min，磁粉回收率>99.5%。磁泥回流泵流量5 m3/h，扬程20 m；搅拌机4 台，功率1.5 kW；剪切机流量40 m3/h，功率1.1 kW；磁粉回收泵流量20 m3/h，功率0.75 kW。该装置是废液处理的核心部分，大部分油、悬浮物、药剂和磁粉在较短的时间内均匀混合并反应，稳渐形成较大絮体。含磁性悬浮物或磁性微絮团的污水进入磁分离流道，磁性微絮团被磁力吸附于永磁转盘（鼓）表面[10]，废液净化后经出水口排出。

2.4 两级过滤装置

两级过滤装置4 座。一级过滤装置2 座，单座装置规格为1.6 m×3 m，容积6 m3，滤速10 m/h，内置石英砂、海绿石双层滤料；二级过滤装置2座，单座装置规格为2.1 m×3 m，容积10 m3，滤速6 m/h，内置石英砂、海绿石双层滤料。配套反冲洗水泵的流量为150 m3/h，扬程22 m，功率15 kW，且防爆。通过两级过滤进一步深度截留油和悬浮物，确保出水水质稳定达标。

3 运行效果

该油田废液处理工程于2019 年2 月底建成，2019 年3 月初进水调试运行，2019 年10 月进行竣工环保验收。2019年3—10月各处理装置日均出水水质见表2。

表2 组合工艺各装置出水水质Tab.2 Water quality of each unit in combined process

由表2 可知，采用预氧化+高效气浮+磁分离+两级过滤组合工艺，最终出水水质的日均悬浮物浓度为3.4 mg/L，日均含油浓度8.6 mg/L，日均粒径中值1.2 μm，满足SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中渗透油层注水水质要求，废液可实现稳定达标回注。工艺运行过程中污泥平均产生量为13 kg/h，污泥中含有油、聚合物及多种化学添加剂，黏度较大，单独运输至含油污泥处理站，处理后再综合利用。

该工程总投资440 万元，废液处理成本约为20～30 元/m3（未计污泥处置费用和设备折旧维修费用），其中电费5.5～6.0 元/m3，人工费1.0～1.5元/m3，药剂费13～23元/m3。

4 结论

对于高黏度、高含油、水质波动大的油田综合废液，采用预氧化+高效气浮+磁分离+两级过滤的组合工艺进行处理。在进水悬浮物浓度1 012.8 mg/L、含油浓度986.5 mg/L、粒径中值9.2 μm时，最终出水水质的日均悬浮物浓度为3.4 mg/L，日均含油浓度为8.6mg/L，日均粒径中值1.2μm，各项指标均能稳定达到标准要求，运行成本控制在20～30 元/m3之间，经济效益、环境效益显著。