油田集輸污水處理工藝技術與適應性研究

楊軍等

摘 要：本文主要對油田目前常用污水處理工藝的原理、 試驗情況進行了對比。經過不斷的科研攻關、試驗研究、工程實施、優化完善，逐步形成了適合各類水型的污水處理系列在用成熟技術和儲備技術，基本滿足了高含水期油田各類油藏的開發需求。

關鍵詞：油田污水；污水處理工藝；氣浮；適應性比較

油田污水處理的工藝技術經歷幾十年的試驗、應用與改進，已比較成熟。目前主要采用的幾種污水處理工藝有：氣浮處理、生化處理、水質改性、旋流技術、大罐（混凝）沉降等單獨或幾種污水處理工藝的組合。根據處理后的水的用途，確定采用處理工藝。隨著稠油油藏和低滲油藏的開發力度不斷加大，已步入高含水、特高含水期開發階段，對回注水處理的要求也在不斷提高。污水呈現出“六高兩低”的特點（六高：礦化度高、含聚量高、小粒徑懸浮物高、含有乳化程度高、細菌含量高、腐蝕速率高；兩低：pH值低、油水密度差低），處理難度加大。在這種形勢下采油廠通過不斷的科研攻關、試驗研究、工程實施、優化完善，逐步形成了適合各類水型的污水處理系列技術和儲備技術，基本滿足了高含水期油田各類油藏的開發需求。

1 常規污水處理技術

常規污水的處理難度較小，技術較多，是油田應用最早、最多的技術系列，包括：重力混凝沉降除油技術、壓力密閉除油技術、懸浮污泥沉降除油技術和水力旋流除油技術。

1.1 重力混凝沉降除油技術。重力混凝沉降除油技術是目前各油田最廣泛應用的一種技

術，依靠油水比重差進行重力分離。該技術的最大特點是，耐沖擊負荷，操作簡單，管理方便，是處理常規采出水的有效技術。在來水水質含油1000mg/l左右，懸浮物300mg/l左右時，經過兩級沉降，出水達到含油20mg/l，懸浮物20mg/l。

1.2 壓力密閉除油技術。油田從70年代末期，開始探索使用壓力處理設備，“八五”期間在全行業得以推廣。為進一步提高其分離效果，從2002年開始又將微渦混合、格網反應、側向流斜板沉降等技術加以應用，使除油效率提高20%，節省水質凈化劑15%，在水質含油200mg/l左右，懸浮物100mg/l左右時，出水水質達到含油20mg/l，懸浮物20mg/l。

1.3 懸浮污泥沉降罐除油技術。為提高二次混凝沉降罐的處理效果，對中小規模的水處理站取得良好效果，出水含油量、懸浮物及懸浮物粒徑可以達到A級標準。

1.4 水力旋流除油技術。水力旋流除油技術是通過加壓旋轉，利用不同密度介質產生的不同離心力，實現油水分離的一項技術。該技術上世紀90年代在勝利油田得到工業應用并推廣，除油效率最高可達80%。該技術最大特點是設備緊湊、占地小，處理效率較高。通過二級水力旋流，可以將1000mg/l的污水含油降至50mg/l以下。在辛2污水站使用效果較好。

2 強腐蝕性污水處理技術

一般認為強腐蝕性污水是指平均腐蝕率大于等于0.126mm/a的含油污水。對于這種污水的主要處理技術包括“藥劑改性”和“電化學預氧化”兩種。

2.1 藥劑改性技術。對礦化度高、腐蝕強的油田采出水，針對性地進行“自動加藥、自動調節PH” 的水質改性技術，取得良好效果，腐蝕率控制在0.076mm/a以下。由于污水pH值控制在7.8左右，對細菌的生長具有一定抑制作用，起到了少加、甚至不加殺菌劑的效果。

2.2 電化學預氧化技術。為解決油田高鹽、高腐蝕污水的腐蝕和沿程穩定問題，在廣利污水站了采用“電化學預氧化+堿劑”技術。該技術基本原理：在富含Cl-（>3000mg/l）的污水中通入直流電，在電極上發生直接電化學反應或利用電極表面產生的HClO等強氧化性物質發生氧化還原反應，去除水中Fe2+、S2-等不穩定離子，同時具有殺菌和去除一定量游離CO2的作用，再通過投加堿劑，控制腐蝕率。同時在站內的污水罐罐體、罐內結構、管道全部采用耐腐蝕性卓越的玻璃鋼材質。

2.3 稠油污水處理技術。稠油污水一般指原油密度大于0.9216g/cm3的含油污水。對于這種污水，由于其油水密度差較小，油水自然分離時間長、效果差。采用輔助分離手段是解決這一類型污水處理問題的關鍵。勝利油田稠油污水量較小，不足總量的5%，其處理技術有兩種：“大罐聚結+混凝沉降”技術和“氣浮”技術。“大罐聚結+混凝沉降”技術的關鍵在于前段的“聚結”效果，而如何選擇親油疏水且具有不易變形、耐腐蝕的聚結材料是“大罐聚結”技術的核心內容。對于“氣浮”技術，除油和除懸浮物的能力眾所周知，關鍵是在如何控制污水腐蝕率、如何優化藥劑、提高效率，減少浮渣（油泥）的產生，稠油污水處理站處理水質均能達到注水水質要求。

2.4 精細水處理技術。精細水處理一直是低滲、特低滲油藏開發的重要問題之一。自上世紀90年代以來，勝利油田就致力于精細水處理技術的探索、研究和應用。從最早的活性炭過濾、擠壓纖維束過濾、燒結管過濾，到目前的金屬膜過濾和改進型鈦金屬纖維膜過濾技術，在最大限度降低投資和運行費用方面得到了長足進展。出水水質最高達到A1級水平，即含油<5mg/l，懸浮物<1mg/l，懸浮物粒徑<1um。

2.6 污水外排處理技術。油田外排口分布廣闊，結合其周邊地理環境，開展了水質分析、研究，形成了具有勝利特色的粉煤灰吸附加生物氧化塘及氣浮加生物氧化塘處理油田污水達標排放的技術。處理后污水COD穩定小于150mg/L，為了適應下一步山東省新排放標準提高的需求，在污水站掌握了菌種培養、馴化技術，篩選出耐高溫、耐高鹽的生物菌種，厭氧-好氧生化段運行狀況良好，連續流出水COD能夠穩定達到80mg/L的要求。處理后污水COD小于100mg/L，達到了山東省新標準要求。

2.7 污水資源化處理技術。稠油油田采出水深度處理后回用鍋爐是稠油油田開發建設的重要配套技術。近幾年形成了低礦化度稠油污水進行藥劑軟化、離子交換處理后回用鍋爐、高礦化度稠油污水進行機械壓縮技術處理后回用鍋爐等一整套先進技術。油田某污水深度處理站，成功將采出水處理后回用于注汽鍋爐，該站采用澄清、過濾、藥劑軟化、離子交換等一整套先進組合技術，解決了油田采出水用于熱采鍋爐的關鍵難題—水質軟化，出水各項指標均達到熱采鍋爐要求的標準。為解決高礦化度采出水回用鍋爐的問題，油田對加拿大阿爾伯特DEER CREEK采用機械壓縮蒸發技術將稠油采出水回用鍋爐的工程進行了考察，在美國RCC實驗室內進行了“機械壓縮”工藝實驗，取得了理想效果。采用該技術將高礦化污水處理達到注汽鍋爐用水標準技術是可行的，但由于工程投資和制水成本等問題，進行工程應用尚需等待時機。

3 認識與結論

（1）污水處理工藝技術盡可能簡單有效。在目前的管理體制及技術水平條件下，任何一項工藝技術在操作管理及工藝流程方面應越簡單越好。根據對各種水處理工藝技術的分析研究：大罐沉降配合過濾器過濾技術對處理油田污水最經濟且簡單易操作，即最經濟有效的處理工藝。（2）進入污水處理工程的水質盡可能的好。盡可能在前段采取一些有效措施，將污水含油等指標降下來，以減輕后續污水處理工程的壓力和難度。

總之，經過不斷探索、研究、應用、推廣，在油田污水處理領域積累了大量技術和運行經驗，解決了大部分生產運行過程中存在的問題。同時對現有工藝問題不斷開展科研攻關，為油田持續開采配套完善地面工藝技術。

參考文獻

1.劉威，劉峰，孫婧榕. 油田污水分析處理技術研究[J]. 科技與企業. 2012（18）