核桃殼過(guò)濾強(qiáng)腐蝕含油污水工藝優(yōu)化

王吉福　鞠成才　閻逸超　李　雷　王　平　曹立軍

中國(guó)石油塔里木油田分公司

核桃殼過(guò)濾強(qiáng)腐蝕含油污水工藝優(yōu)化

王吉福鞠成才閻逸超李雷王平曹立軍

中國(guó)石油塔里木油田分公司

某核桃殼污水處理系統(tǒng)投運(yùn)初期處理水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水中懸浮物含量≤10 mg/L，含油量≤5 mg/L，但運(yùn)行約半年之后，水質(zhì)開(kāi)始連續(xù)超標(biāo)。通過(guò)對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行防腐處理、過(guò)濾器進(jìn)水流程優(yōu)化改造、在過(guò)濾器反沖洗流程增加反沖洗劑加注裝置、增加反沖洗頻次等工藝優(yōu)化，最終使得污水處理水質(zhì)合格，懸浮物含量和含油量都在5 mg/L以下。系統(tǒng)工藝改造運(yùn)行1年多，過(guò)濾器內(nèi)部附件未發(fā)生腐蝕脫落，核桃殼濾料未發(fā)生嚴(yán)重板結(jié)。

污水處理；核桃殼過(guò)濾器；腐蝕；工藝優(yōu)化；水質(zhì)

某油田16#碎屑巖開(kāi)發(fā)區(qū)塊目前日產(chǎn)原油129 t、日產(chǎn)水2 556 t，井口產(chǎn)液量全部進(jìn)入16#轉(zhuǎn)油站。產(chǎn)出液在轉(zhuǎn)油站經(jīng)分離器進(jìn)行初步油水分離，然后再進(jìn)入1 000 m3沉降罐進(jìn)一步沉降分離。沉降分離完成后，原油及部分采出水通過(guò)離心泵管輸至1#聯(lián)合站進(jìn)行再處理，沉降罐底部污水則排入站外萬(wàn)方曬水池，日排污水量約1 200 m3。外排曬水池的污水經(jīng)過(guò)核桃殼過(guò)濾器過(guò)濾處理后再回注到地層中避免污染環(huán)境。

1　污水處理工藝現(xiàn)狀及問(wèn)題

16#轉(zhuǎn)油站核桃殼過(guò)濾污水處理系統(tǒng)于2012年10月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)污水處理能力2 000 m3/d，污水處理后水中懸浮物含量≤10 mg/L、含油量≤5 mg/L，達(dá)到碎屑巖油藏注水指標(biāo)中四級(jí)注水水質(zhì)要求［1］。

污水處理工藝流程示意圖如圖1所示，其中曬水池設(shè)計(jì)有效容量20 000 m3，污水提升泵額定排量100 m3/h，反沖洗泵額定排量100 m3/h，喂水泵額定排量85 m3/h。核桃殼過(guò)濾器主要技術(shù)參數(shù)：型號(hào)為HLJ3000ⅡZ，進(jìn)水水質(zhì)中稀油含油量和懸浮物含量要求都≤20 mg/L，過(guò)濾器進(jìn)口篩管10根，濾速20 m/h，污水處理量100 m3/h，反沖洗強(qiáng)度0.25 m3/（min·m2），反沖洗時(shí)間10～20 min，反沖洗周期8～12 h。

圖1　16#轉(zhuǎn)油站污水處理工藝

該系統(tǒng)投運(yùn)初期，污水經(jīng)核桃殼過(guò)濾器過(guò)濾后出水水質(zhì)偶爾會(huì)有幾次化驗(yàn)超標(biāo)，大部分時(shí)間都能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，如圖2所示。運(yùn)行約6個(gè)月后，核桃殼過(guò)濾器出口水質(zhì)開(kāi)始長(zhǎng)期不達(dá)標(biāo)，如圖3所示。

圖2　投運(yùn)初期過(guò)濾器出水水質(zhì)

圖3　運(yùn)行半年后過(guò)濾器出水水質(zhì)

2　原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污水處理工藝流程，從核桃殼過(guò)濾器及濾料，核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水，以及核桃殼過(guò)濾器反沖洗三個(gè)方面進(jìn)行水質(zhì)超標(biāo)分析。

2.1核桃殼過(guò)濾器及濾料

2013年6月，對(duì)2臺(tái)核桃殼過(guò)濾器進(jìn)行開(kāi)罐檢查發(fā)現(xiàn)，其中1臺(tái)核桃殼過(guò)濾器中的核桃殼濾料已經(jīng)嚴(yán)重板結(jié)成大塊濾料；另外1臺(tái)核桃殼過(guò)濾器中進(jìn)口有1根篩管發(fā)生腐蝕脫落，罐中的濾料完全消失，成為空罐。這表明16#轉(zhuǎn)油站污水具有強(qiáng)腐蝕性，核桃殼濾料再生效果差。

表1　16#轉(zhuǎn)油站核桃殼過(guò)濾器進(jìn)口污水離子分析

2013年7月1日，取核桃殼過(guò)濾器進(jìn)口進(jìn)行離子分析，分析結(jié)果如表1所示，污水氯離子濃度恰好處在高腐蝕速率區(qū)間［2］。污水的高腐蝕性導(dǎo)致核桃殼過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)口篩管脫落，當(dāng)核桃殼過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗時(shí)，濾料隨著反沖洗水一起流出過(guò)濾罐，引起過(guò)濾失效，導(dǎo)致核桃殼過(guò)濾器出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

核桃殼濾料親水性好，截污能力和除油率較高，不易在酸堿溶液中溶解，耐腐蝕，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。一方面它可以直接截留污水中的懸浮顆粒；另一方面，依靠特有的表面性能粘附污水中的污油和膠質(zhì)［3］。當(dāng)核桃殼濾料表面粘附過(guò)多的污油、膠質(zhì)后，濾料容易板結(jié)成塊狀，導(dǎo)致濾料過(guò)濾性能降低。

2.2核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流程發(fā)現(xiàn)，核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水過(guò)程是通過(guò)提升泵直接在曬水池中取水，取水點(diǎn)距離沉降罐排水口和過(guò)濾器反沖洗出口距離僅1 m左右。分析認(rèn)為，沉降罐排出的含油污水和過(guò)濾器反沖洗污水在曬水池未沉降分離即被提升泵抽走，導(dǎo)致過(guò)濾器進(jìn)口水質(zhì)較差，超過(guò)了該過(guò)濾器對(duì)進(jìn)水水質(zhì)含油量和懸浮物含量要求都≤20 mg/L的要求。

2.3核桃殼過(guò)濾器反沖洗

核桃殼過(guò)濾器反沖洗是通過(guò)罐頂攪拌器攪拌和反沖洗泵，利用濾后水沖洗完成反沖洗過(guò)程，反沖洗頻次是每日2次，每次反沖洗10 min。開(kāi)罐檢查發(fā)現(xiàn)，核桃殼過(guò)濾器運(yùn)行半年后濾料就板結(jié)成塊，核桃殼再生效果差，過(guò)濾污水能力下降。說(shuō)明僅依靠物理清洗，核桃殼濾料清洗再生非常困難。

綜上分析可知，16#轉(zhuǎn)油站污水處理工藝處理水質(zhì)連續(xù)不達(dá)標(biāo)主要原因是：

（1）污水腐蝕性強(qiáng)。污水的強(qiáng)腐蝕性導(dǎo)致核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部附件使用僅半年時(shí)間就腐蝕失效。

（2）核桃殼濾料板結(jié)嚴(yán)重。僅依靠反沖洗泵用濾后水對(duì)核桃殼進(jìn)行清洗再生作用效果差，濾料表面粘附的污油、膠質(zhì)等沖洗不干凈，導(dǎo)致濾料使用時(shí)間不長(zhǎng)就發(fā)生嚴(yán)重板結(jié)。

（3）核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水水質(zhì)較差。核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水懸浮物含量和含油量都大于20 mg/L，超過(guò)了核桃殼過(guò)濾器對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求。

3　工藝優(yōu)化及應(yīng)用效果

根據(jù)處理水質(zhì)不達(dá)標(biāo)原因，逐一找到解決辦法進(jìn)行工藝優(yōu)化，優(yōu)化后污水處理工藝流程示意圖如圖4所示。

（1）針對(duì)16#轉(zhuǎn)油站污水強(qiáng)腐蝕性，更換核桃殼過(guò)濾器濾罐內(nèi)部附件，附件金屬部分全都采用316 L材質(zhì)，過(guò)濾罐內(nèi)壁及附件都重新刷內(nèi)涂層進(jìn)行防腐處理。

圖4　工藝優(yōu)化后污水處理流程

（2）對(duì)于核桃殼濾料板結(jié)嚴(yán)重問(wèn)題，一方面通過(guò)在反沖洗泵進(jìn)口加注反沖洗劑，采用物理清洗與化學(xué)清洗相結(jié)合方法進(jìn)行濾料再生；另一方面，增加反沖洗頻次，由原來(lái)的每日反沖洗2次增加至每日反沖洗3次。

（3）反沖洗劑加藥泵與反沖洗泵之間設(shè)計(jì)連鎖，當(dāng)反沖洗泵啟停時(shí)，反沖洗劑加藥泵連鎖啟停，降低手動(dòng)啟停泵的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間。

（4）充分利用曬水池旁邊的隔油池，將沉降罐排水及核桃殼過(guò)濾器反沖洗出水先全部排入隔油池，在重力分離作用下對(duì)污水進(jìn)行油水分離和懸浮顆粒沉降，然后再進(jìn)入曬水池。進(jìn)入曬水池的排水點(diǎn)與核桃殼過(guò)濾器提升泵的取水點(diǎn)距離約50 m，這樣曬水池也可以起到沉降分離效果。

經(jīng)上述工藝流程改造后，16#轉(zhuǎn)油站核桃殼過(guò)濾器進(jìn)水水質(zhì)及過(guò)濾后水質(zhì)大部分時(shí)間均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，濾后水懸浮物含量和含油量都≤5 mg/L，如圖5、6所示。截至2014年12月，過(guò)濾器內(nèi)部附件未發(fā)生腐蝕脫落，核桃殼濾料未發(fā)生嚴(yán)重板結(jié)。

圖5　核桃殼過(guò)濾器進(jìn)出口懸浮物含量曲線

圖6　核桃殼過(guò)濾器進(jìn)出口含油量曲線

4　結(jié)論

（1）16#開(kāi)發(fā)區(qū)塊采出水礦化度約6×104mg/L，處于高腐蝕速率區(qū)間，在污水處理工藝設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐處理可延長(zhǎng)設(shè)備檢維修周期。

（2）核桃殼濾料僅用物理清洗方法進(jìn)行濾料再生比較困難，物理清洗與化學(xué)清洗相結(jié)合方式，可使濾料得到較大程度的清洗。

（3）反沖洗劑加藥泵與反沖洗泵之間設(shè)計(jì)啟停泵連鎖，可有效降低加注反沖洗劑的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間。

（4）應(yīng)用隔油池可有效降低污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，緩解核桃殼濾料板結(jié)狀況，延長(zhǎng)濾料使用時(shí)間。

［1］碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法：SY/T5329—2012［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2012.

［2］曹懷山，譚云賢，羅楊，等.注水井腐蝕原因分析及防護(hù)對(duì)策［J］.石油與天然氣化工，2010，39（2）：151-154.

［3］黃廷林，宋維營(yíng)，趙建偉.采油廢水處理中核桃殼濾料再生技術(shù)研究［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，5（3）：238-242.

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.020

2015-03-09