新型處理技術(shù)在大港油田污水處理中的應(yīng)用

李青王存雷吳隆榮

（1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院；2.中國石油大港油田分公司檢測監(jiān)督評價中心）

新型處理技術(shù)在大港油田污水處理中的應(yīng)用

李青1王存雷2吳隆榮2

（1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院；2.中國石油大港油田分公司檢測監(jiān)督評價中心）

為增強污水處理效果，縮短處理流程，通過對徑向流核桃殼過濾器、高效流砂過濾器等多種技術(shù)原理介紹，同時結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用情況進行分析，渦凹氣浮＋高效流砂過濾技術(shù)、徑向流核桃殼過濾器、水力旋流器、復(fù)合式油水分離器數(shù)種新型污水處理技術(shù)在大港油田得到了應(yīng)用，并取得了良好的處理效果。

污水處理；水質(zhì)指標(biāo)；徑向流；旋流

0 引 言

大港油田陸上現(xiàn)有污水處理站20座，目前形成了以重力沉降、壓力聚結(jié)、旋流除油和核桃殼過濾器去除懸浮物為主體的污水處理工藝技術(shù)，產(chǎn)出污水11.58×104m3／d，回注水10.58×104m3／d。

各站處理工藝基本能夠滿足水質(zhì)指標(biāo)要求，個別水質(zhì)超標(biāo)原因可能是由于核桃殼過濾器濾料漏失或原油浸透纖維球，影響過濾效果。

近幾年，通過技術(shù)改造和系統(tǒng)維修，大港油田的注水水質(zhì)有明顯提高，但由于不同區(qū)域、不同的污水水質(zhì)造成現(xiàn)有污水處理工藝穩(wěn)定性較差，一般一年左右就需要維修改造，特別是南部油田的高凝稠油污水的處理，現(xiàn)有的核桃殼加纖維球過濾工藝很難適應(yīng)。

1 新型污水處理技術(shù)在大港油田的應(yīng)用

加強油田污水整體配套工藝技術(shù)研究，特別是運行高效低耗、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的污水處理新工藝、新設(shè)備的研究與應(yīng)用，減少工藝設(shè)施，縮短工藝流程，實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)集成化是今后污水處理技術(shù)的攻關(guān)方向［1-3］。

1.1 渦凹氣浮＋高效流砂過濾技術(shù)

1.1.1 技術(shù)原理

渦凹氣浮工作原理：懸浮物和油在加藥混凝后通過微氣泡的粘附浮上作用完成與水的分離［4］。

設(shè)備特點：低噪聲、占地面積省、無需循環(huán)泵、無需空壓機、無需地下管線、操作簡單、處理效率高、易安裝維護。裝置結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 渦凹氣浮裝置結(jié)構(gòu)

高效流砂過濾器工作原理：

原水過濾：原水由高位槽或提升泵泵入過濾器底部的配水環(huán)，經(jīng)導(dǎo)流槽和分配器均勻向上逐漸逆流經(jīng)過濾床，原水中的雜質(zhì)被不斷截留和吸附，最終濾液從過濾器頂部的溢流堰排放，完成過濾過程。

濾料清洗和再生：截污量最大的底部濾料通過設(shè)在底部的壓縮空氣提砂裝置提送至頂部的洗砂器中清洗，洗砂水由排污管排放，洗干凈的砂重新散落分布到整個濾床截面，實現(xiàn)了濾料的清洗和循環(huán)流動的過程。該技術(shù)工藝流程短，運轉(zhuǎn)部件少，操作簡單方便，基本免維護以及輔助工藝簡單。高效流砂過濾器與傳統(tǒng)過濾器的比較見表1。

通過調(diào)研，該技術(shù)在大慶油田得到了現(xiàn)場應(yīng)用。

1.1.2 現(xiàn)場應(yīng)用

采油一廠唐家河聯(lián)合站新建一套處理能力6 000 m3／d的污水處理系統(tǒng)，采用高效流砂過濾配套氣浮技術(shù)，主體設(shè)備為P-55型連續(xù)式高效流砂過濾器8具，氣浮池一座、混凝池一座。

污水系統(tǒng)流程見圖2。

表1 高效流砂過濾器與傳統(tǒng)過濾器的比較

圖2 唐家河聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)流程

設(shè)計指標(biāo)：污水系統(tǒng)處理能力6 000 m3／d；渦凹氣浮出口：含油≤10 mg／L，懸浮物≤15 mg／L；流砂過濾器出口：含油≤8 mg／L，懸浮物≤5 mg／L。實際運行指標(biāo)：污水系統(tǒng)處理量2 160 m3／d；渦凹氣浮出口：含油3～5 mg／L，懸浮物20～30 mg／L；流砂過濾器出口：含油1～3 mg／L，懸浮物≤2～3 mg／L。

此外，已經(jīng)完成了該技術(shù)在馬西污水站、棗63-1區(qū)塊、舍女寺油田污水處理工藝方案的編制。

1.2 徑向流核桃殼過濾器

1.2.1 技術(shù)原理

該裝置根據(jù)混凝動力學(xué)原理和微渦旋原理設(shè)計，由粗細兩級串聯(lián)組成。污水經(jīng)提升泵加壓后，首先進入粗濾罐渦流器中，進行混凝和油水分離，混凝分離后的污水進入微懸浮球設(shè)備再次除油，并通過微渦旋促成礬花大顆粒生成，然后下流進環(huán)形空間進行重力沉降除渣，大密度顆粒沉降到罐底。水側(cè)流進濾筒過濾，由核桃殼截留住細小油珠和顆粒，凈化后的水通過集水盒排出然后再進入細濾罐中，重復(fù)以上凈化過程［5］。

該技術(shù)具有以下優(yōu)點：

◆旋渦徑向流核桃殼過濾技術(shù)實現(xiàn)了反沖洗過程中的濾料罐體外循環(huán)，使濾料沖洗更徹底，操作省時省水，用水量僅為其它類似過濾裝置的三分之一。

◆充裝濾料機械化，省時省力，裝滿一具濾罐所用時間僅為其它過濾器人工裝料的1／20。

1.2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

官一污設(shè)計處理規(guī)模9 000 m3／d，主要工藝流程為：污水經(jīng)沉降罐后，由污水提升泵提升至徑向流過濾器，經(jīng)過兩級過濾后進入濾后水罐。該設(shè)備運行后，出口水質(zhì)指標(biāo)達到含油3～5 mg／L，懸浮物10～15 mg／L，減少了1級提升，節(jié)電約100 k W·h／a，節(jié)約費用約60萬元。

1.3 水力旋流器

1.3.1 技術(shù)原理

旋流器利用油水密度差，在液流高速旋轉(zhuǎn)時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離，主要用于去除水中80%以上的非乳化油。旋流器的關(guān)鍵部件為旋流管，由進口、旋流腔、收縮腔、尾椎、尾管、底流口、溢流口等部件組成。油水混合液由旋流腔上的進口進入分離器，在一定的壓差條件下，形成螺旋流動，經(jīng)收縮腔、尾椎兩極收縮，使流體增速并自分離器的內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的離心力場。根據(jù)斯托克定律，在油水混合液中重相水在強大離心力作用下被拋向旋流管的內(nèi)壁，從底流口排出，輕相油向分離器中心聚結(jié)，從溢流口流出，從而實現(xiàn)油水分離［6］。

物料在旋流器內(nèi)停留時間短，效率高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占地少，投資少，沒有轉(zhuǎn)動部件，因而容易制造、維護和修理，易于實現(xiàn)連續(xù)化操作及自動控制等。

1.3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

南三污水處理站采用旋流除油＋核桃殼過濾＋纖維球過濾處理流程，見圖3。

污水設(shè)計處理能力為1 500 m3／d，目前實際處理量：700～1 000 m3／d。

南三污旋流器入口含油的平均值為187.1 mg／L，經(jīng)過旋流器處理后，出口含油平均值為47.4 mg／L，達到了處理后設(shè)計指標(biāo)≤50 mg／L。

1.4 復(fù)合式油水分離器

1.4.1 技術(shù)原理

該技術(shù)采用粗粒化濾料吸附、側(cè)向流油水分離原理實現(xiàn)油水分離，達到除油效果；使用改性纖維球過濾器去除污水中懸浮物。

1.4.2 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)棗二聯(lián)污水處理量和注水水質(zhì)指標(biāo)的要求，在棗二聯(lián)試驗應(yīng)用了CHQ80／0.6Z型復(fù)合式油水分離器。

棗二聯(lián)污水站設(shè)計處理規(guī)模為6 000 m3／d。處理后水質(zhì)含油7.8 mg／L，懸浮物9.8 mg／L。

圖3 南三污水處理站工藝流程

復(fù)合式油水分離＋纖維球過濾技術(shù)的應(yīng)用需要處理好以下三個方面的技術(shù)問題：

◆油水分離器部分的脫油效果必須保證纖維球不會被重度污染；

◆纖維球“憎油”效果良好，且不易出現(xiàn)機械破損；

◆實現(xiàn)纖維球過濾時的“壓實”作用，確保形成有效的濾層。

2 結(jié)束語

◆渦凹氣浮＋高效流砂過濾技術(shù)、徑向流核桃殼過濾器、水力旋流器、復(fù)合式油水分離器等新型污水處理技術(shù)在大港油田得到了應(yīng)用，并取得了良好的處理效果。

◆含聚污水的油水穩(wěn)定性變強，用常規(guī)工藝處理難度大，目前還沒有成熟的含聚污水處理工藝，下一步應(yīng)繼續(xù)增加對含聚污水處理技術(shù)的研究力度。

［1］ 張文.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（2）：108-110.

［2］ 王海峰，王增林，張建.國內(nèi)外油田污水處理技術(shù)發(fā)展概況［J］.油氣田環(huán)境保護，2011，21（2）：14-16.

［3］ 侯腱膨，陳東明，付曉.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀和新進展［J］，內(nèi)蒙古石油化工，2010（10）：16-18.

［4］ 黃正智，陳勇，李權(quán).渦凹氣浮-流砂過濾法在含油乳化液廢水處理中的應(yīng)用［J］.廣東水利水電，2005（4）：17-19.

［5］ 李孝東，李才雄，何永明，等.徑向流核桃殼過濾技術(shù)應(yīng)用效果良好［J］.石油鉆采工藝，2008（6）：19-21.

［6］ 李楓.油田污水處理復(fù)合式水力旋流器分離機理及特性研究［D］.大慶：大慶石油學(xué)院，2008.

1005-3158（2014）03-0038-03

2013-04-08）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.03.012

李青，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)任中國石油大港油田公司采油工藝研究院地面室副主任。通信地址：天津大港油田幸福路1278號采油工藝研究院地面工藝室，300280