榆林氣田污水回注系統工藝改造及應用效果評價

王 娜，毛先榮，張 昆，李富生，周繼勇，高 亮，李 丹

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

榆林氣田榆林天然氣處理廠污水處理裝置始建于2003年，當年建成1號裝置，處理能力為100 m3/d，2004年建成2號裝置，處理能力為150 m3/d。隨著氣田開發的不斷深入，設備逐步老化以及氣田水質的變化，經處理后的污水逐漸不能達到回注水水質標準，急需開展相關的工藝優化研究，優選最佳的污水處理方法、處理工藝流程和相應的處理設備，確保處理廠生活污水處理系統快速、高效、環保運行。

1 污水回注系統運行現狀

1.1 污水回注系統工藝

榆林天然氣處理廠污水回注系統工藝流程為：甲醇回收裝置塔底水經纖維球過濾器（2具）過濾后進回注罐，之后回注地層；當纖維球過濾器壓差超過0.1 MPa時，用回注罐來水對過濾器進行反沖洗，反洗污水進入卸車池，其工藝流程（見圖1）。

圖1 回注污水處理工藝流程圖

1.2 存在問題

（1）現場在纖維球過濾器進、出口分別取過濾前后的水樣進行分析，發現過濾器過濾性能差、運行不穩定，還存在后端污染的現象。

（2）纖維球過濾器自2006年投運以來，從未更換過濾料。2010年檢修時打開設備人孔后發現，濾料已經變質，設備底部沉積了大量污泥，且內壁及攪拌葉片等腐蝕嚴重，由于作業空間有限，很難更換濾料。

（3）現有纖維球濾料由短纖維捆扎而成，在反復的搓洗過程中，短纖維極易脫落，可能對污水產生二次污染。

（4）纖維球濾料球心密實、球表疏松，過濾過程中雜質和油污會粘附在球心，如若不按時反洗，濾料上的雜質和油污會越積越多，影響過濾效果。

2 回注水水質分析

回注水的組成、性質直接決定著工藝優化處理方案的確定和設備的選型。現場采集塔底污水和回注污水，進行污水組份分析，分析結果（見表1）。

由此可見，回注污水屬于高礦化度的污水，污水呈酸性（pH＜7.0），鐵離子、成垢離子含量非常高（其中Ca2+＞2 000 mg/L），油份含量與機雜含量高（＞40 mg/L），處理后的回注污水達不到回注標準。回注水的不合格指標主要為機雜和油份含量，故選取適合水質和綜合過濾處理設備，進行現場實際應用評價。

表1 回注水及塔底水水質分析結果

3 污水回注系統工藝優化

3.1 工藝優化措施

（1）為了確保過濾效果，保證達標回注，在纖維球過濾器增設高效精細膜過濾器，其濾芯采用金屬膜過濾管，數量為25支，規格φ50×500 mm。同時，增加相應的污水過濾管線、反洗管線，并與纖維球過濾器過濾、反洗管線連接，原工藝流程可繼續使用。

（2）2012年10月底，對2具纖維球過濾器進行更換，新設備在過濾器下部設置了手孔，方便填料更換。

（3）對原有纖維球濾料進行改性處理。新型改性纖維球濾料是由改性纖維絲扎結而成的，容量85～95 kg/m3，截污量 7～11 kg/m3，球徑 40～50 mm，球體外觀為白（略帶金黃）色球狀，運行時濾層孔隙率沿水流方向逐漸變小，形成了較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態，過濾效果好，濾速高。

3.2 改造后的工藝流程

2011年10月份，對污水回注系統進行了工藝改造，工藝流程圖（見圖2）。在2具纖維球過濾器的后端及回注灌的前級安裝高效精細膜過濾器，彌補纖維球過濾器過濾精度不夠的不足，實現回注污水含油和機雜達標回注。

圖2 改造后污水回注系統工藝流程示意圖

3.3 改造后運行制度

改造后，過濾器選擇了以進出水壓差作為反洗的依據,當壓差超過0.15 MPa時，即進行反洗。其基本工藝流程由以下四個環節組成：

過濾：將上一環節處理的廢水用泵吸入過濾器，經纖維球和濾膜過濾，清液進入清液池，液體中的固體物質及一些含油顆粒都被截流在纖維球和濾膜表面，形成濾泥。

反清洗：排液過程中形成負壓，使清液反流，將濾泥全部反沖從表面脫落。

排泥：反清洗后脫離表面的含油污泥沉積在過濾器底部，當達到一定質量時，被迅速排出。

4 改造后應用效果評價

污水回注系統工藝改造完成后，進行了考核實驗，結果表明效果良好。表2、表3為工藝優化前后，油份和機雜含量情況對比表。

表2 工藝優化前后油份情況對比

由表2可以看出，油份含量在纖維球過濾器及膜過濾器前后的變化十分明顯，降幅最大達到75%，經處理后的油份含量在25 mg/L以下，滿足回注水對油份含量的要求。

表3 工藝優化前后機雜情況對比

由表3可以看出，油份含量在纖維球過濾器及膜過濾器前后的變化明顯，降幅最大達到94%，經處理后的油份含量在5 mg/L以下，滿足回注水對油份含量的要求。

從纖維球過濾器前和膜過濾器后采集回注水，處理效果（見圖3）。

圖3 處理前后回注水效果對比

由圖3可以看出，處理后的回注水清澈透明，處理后的效果明顯較好，機雜和油份含量達到回注指標。

5 結論

（1）通過工藝改造，增加了一級過濾，大大提高了回注水達標率，避免了環境污染。

（2）工藝改造后，回注污水各項指標達到了預期的效果。

［1］楊寶軍，湯慧萍，等.中國功能材料科技與產業高層論壇論文集（第一卷）［C］.2011.

［2］鄧波，丁慧，等.油田采出水的精細過濾技術［J］.水處理技術，2006，32（1）：73-75.