“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水的中試應用

郭偉，王曉梅，袁甲.中國石油天然氣管道局天津設計院，天津300457.中國石油大港油田公司石油工程研究院，天津30080

“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水的中試應用

郭偉1，王曉梅2，袁甲1
1.中國石油天然氣管道局天津設計院，天津300457
2.中國石油大港油田公司石油工程研究院，天津300280

為有效提高鉆修井廢水的處理效率，滿足排放或回用標準，對油田鉆修井廢水的處理工藝進行了研究。首先介紹了油田鉆修井廢水特性及其主要處理工藝現狀；對“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化工藝”處理大港油田鉆修井廢水中試試驗流程和試驗情況進行了詳細分析，試驗結果表明，該工藝對鉆修井廢水具有良好的處理效果，可實現處理后各項指標滿足相關水質標準；最后對該工藝工業化應用經濟效益進行了預測，每年可節約回注清水的費用約160萬元，具有良好的經濟效益和社會效益，因此該工藝具有廣闊的應用前景。關鍵詞：大港油田；廢水；曝氣；微絮凝；兩級三合一凈化工藝；中試試驗

1 油田鉆修井廢水概況

在油田所產生的各種污水中，鉆井、修井作業產生的鉆修井廢水成分復雜，處理難度較大。鉆修井廢水主要來源于泥漿替換過程流失的廢棄泥漿、自然降水、隨鉆井過程涌出的地層水、壓裂液、測試放噴過程中產生的廢液、沖洗鉆井設備、檢修等排放的廢水等。鉆修井廢水主要污染物為懸浮固體（SS）、化學需氧量（COD）、石油類等，其特性是COD濃度高、Cl-含量高，pH值高，具有高色度、高懸浮物、高含鹽性、高穩定性，并且生化降解難度大等特點。

2 國內油田鉆修井廢水主要處理工藝

目前國內常用的鉆修井廢水的處理方法主要有化學處理法、生化處理法、絮凝處理法、直接填埋法、固液分離法、焚燒法、地層滲透法、坑內密封法等。主要的處理過程為離心處理、吸附處理、酸化處理、氧化處理和中和處理等［1-3］。

國內油氣田常用的鉆修井廢水處理工藝見表1。

表1　國內油氣田鉆修井廢水處理工藝

3 “曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化”工藝處理大港油田鉆修井廢水中試

大港油田某污水處理站針對油田污水處理中較難處理的鉆修井廢水進行了研究并開展了中試試驗。

3.1工藝流程

中試試驗主體流程采用“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化”工藝，運行排量5 m3/h，主體的工藝流程見圖1。

圖1　“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化”工藝流程

（1）鉆修井廢水經過已建一級、二級、三級沉降池的自然沉降后，通過泵提升進入到曝氣罐，通過鼓風機向罐內通入空氣，空氣在水中釋放壓縮雙電層，將有機膠質進行脫穩，懸浮物、石油類從膠質內分離出來；同時在氧氣的作用下，亞鐵離子氧化成鐵離子，部分硫化物通過曝氣揮發，降低了亞鐵離子和硫化物的含量。

（2）曝氣罐出水通過水泵提升與供風系統送入的壓縮空氣一起進入旋流凈化器的強力混勻器進行氣液混勻，污水及氣體通過混勻器產生強烈的碰撞、混合，將氣體大分子切割成細小的氣體小分子，使氣體以微細顆粒狀態均勻地懸浮于液體中。氣體以切向方向進入旋流凈化器內旋流分離，分離出來的浮油及浮沫通過排污管排出。

（3）旋流凈化器出水與計量泵送入的復合高分子無機化合物（凈水劑、助凝劑、氧化劑復配）在混勻器內混合后，再與計量泵送入的聚丙烯酰胺藥劑混合，生成絮凝礬體后進入高效微絮凝處理機再進行低強度的旋流溶氣分離，細小的油粒、懸浮物等雜質被絮凝礬體裹挾，通過釋放的微細氣泡浮至微絮凝處理機頂部，當微絮凝處理機的液位控制閥抬高水位時，頂部聚集的油渣通過刮渣機將浮渣排到排污管道，再排入一級沉降池，進入泥漿處理系統進行凈化處理。

（4）高效微絮凝處理機出水自流進入延時氧化反應罐，在氧化罐內殘余的氧化劑進一步分解污水中的膠質，殘余的空氣將污水中再次分離的懸浮物顆粒裹挾浮在液面，通過溢流控制閥的控制將其溢流排出。

（5）延時反應罐出水再通過泵的提升進入兩級三合一凈化器進行過濾，進一步去除廢水中殘留的污染物，第一級三合一凈化器采用粗顆粒的過濾介質（粒徑0.8～1.0 mm），第二級三合一凈化器采用微細的過濾介質（粒徑0.5～0.8 mm）。過濾出水可以達到油田港東地區注水要求。

3.2三級沉降池的原水水質

原水水質見表2。

表2　原水水質

3.3處理后水質指標

本中試試驗設計的處理后出水水質指標要達到Q/SYDG2022-2013《大港油田注水水質指標》的要求，具體水質指標見表3。

表3　處理后水質指標［5］

3.4“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化器”工藝處理效果

現場實驗過程的三個主控出水水質詳見表4。

表4　實驗過程出水水質

2014年5月12、13日為試驗效果摸索調整期，廠家根據檢測結果進行了藥劑加入量、處理排量、微絮凝處理機出水液位、三合一凈化器反洗周期的摸索，5月14日以后，試驗步入正軌。

中試運行初期（5月14日-29日），主要控制指標共檢測了8個油樣：其中含油量達標率100％，懸浮固體含量達標率62.5％，粒徑中值達標率50％。

5月29日-6月9日懸浮物出現連續不合格，經分析后于6月11日對三合一凈化器用清水進行反沖洗，運行一段時間后，6月12日-17日測得的水樣中粒徑中值指標有所超標，經分析于6月17日下午對微絮凝機進行了排污，隨后的3 d三項主控指標（含油量、懸浮固體含量、粒徑中值）達標率均為100％。

“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化器”工藝處理效果水樣對比如圖2所示。

圖2　“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化器”工藝處理效果水樣對比

3.5“曝氣+微絮凝+兩級三合一凈化工藝”處理工業化應用經濟效益預測

本中試試驗所在污水處理站計劃新建一座規模為800 m3/d的鉆修井廢水處理站，按照每年裝置開工300 d來進行計算，根據污水量預測，新建鉆修井廢水處理工程年需處理廢水總量20.29萬m3，這部分處理合格的污水全部用于回注地層，每年可節約等量的清水，按照工業用水7.85元/m3成本計算，每年可節約回注清水的費用約160萬元，所產生的經濟效益非常可觀。

4 結束語

采用“曝氣+微絮凝+兩級三合一”凈化工藝對大港油田某污水站開展了鉆修井廢水處理試驗，結果表明該工藝既能有效地提高污水的處理效率，滿足排放或回用標準，又能降低處理成本，同時又可節約大量的清水資源，具有良好的經濟效益和社會效益。

［1］郭偉.超濾+反滲透+三效蒸發器污水處理工藝在天然氣處理終端的應用［J］.石油工程建設，2015，41（4）：59-61.

［2］唐麗.新疆油田稠油污水處理回用蒸汽鍋爐的跟蹤研究［J］.石油工程建設.2014，40（1）：61-65.

［3］鄭旭華，鄭璐.鉆井廢水的無害化處理研究［J］.當代化工，2013，42（10）：1 456-1 460.

［4］姬濤，潘永寶，吳魁，等.油田鉆井作業廢水特性及處理措施探討［J］.綠色科技，2014，51（8）：181-182.

［5］Q/SYDG2022-2013，大港油田注水水質指標［S］.

“Aeration+Micro-flocculation+Two Sets of Trinity Purification Process”Applied in Treating Drilling and Workover Wastewater ofDagang Oilfield

GUO Wei1，WANG Xiaomei2，YUAN Jia1
1.China Petroleum Pipeline Bureau Tianjin Design Institute，Tianjin 300457，China
2.Petroleum Engineering Research Institute of Dagang Oilfield，Tianjin 300280，China

In order to improve the efficiency of treating drilling and workover wastewater and satisfy the standards of water discharge or reuse，the study on treatment process of drilling and workover wastewater is carried out.Firstly，the characteristics of drilling and workover wastewater in oilfields and the current situation of main treatment processes are introduced in this paper.Then the pilot test procedure applying“aeration+micro-flocculation+two sets of trinity purification process”for treating drilling and workover wastewater of Dagang Oilfield is analyzed in detail.The pilot test indicates that the process gains good treatment results，enabling the wastewater quality indexes to meet the relevant demand of standard.Finally the economic benefits of the process industrialized application is predicted.It will save about 1.6 million Yuan due to saving injection of clean water.The new process has very good economic and social benefits，so it has a very wide application prospect.

Dagang Oilfield；wastewater；aeration；micro-flocculation；two sets of trinity purification process；pilot test

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.017

郭偉（1980-），男，山西平遙人，高級工程師，2003年畢業于天津城市建設學院給水排水專業，從事工業與民用給排水相關設計工作。Email：gweei@163.com

2015-12-14；

2016-04-10