電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝探討

歐陽云

（科盛環保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝探討

歐陽云

（科盛環保科技股份有限公司，江蘇南京 211500）

介紹一種油田污水處理工藝，采用電氧化-絮凝+高效活性污泥凈水的工藝對油田廢水進行處理，不僅減少了水處理化學藥劑的投加量，而且避免了地層水水質富營養化。

電氧化-絮凝；活性污泥法；油田廢水

當前油田污水處理常用的有兩種方法。一種是采取傳統的重力浮選+混凝沉降+壓力過濾+緩蝕阻垢藥劑投加的處理工藝，該工藝通過重力自然沉降和曝氣浮選，初步去除比重較大的懸浮物和游離油，然后投加混凝藥劑，使懸浮物結合形成較大絮凝體增大懸浮物與水的比重差，達到加速懸浮顆粒與污水分離的目的，最后通過多級過濾技術，進一步降低出水中懸浮物及油含量。而對于注入水的腐蝕、結垢及細菌問題，則通過投加一定量的緩蝕劑、防垢劑和殺菌劑來解決。

這種傳統的重力浮選+混凝沉降+壓力過濾+緩蝕阻垢藥劑投加的處理工藝，需要通過大量投加昂貴的化學藥劑來控制水質，生產成本極高，而且投加化學藥劑一般只在初期的時候效果比較好，隨著時間的推移，水中的細菌產生耐藥性，藥劑的處理效果大大降低，同時長期投加化學藥劑中一般含有有機磷等營養元素，造成底層水質的富營養化，使得細菌大量繁殖，注水系統的結垢、腐蝕等問題又將暴露出來，需要不斷的重新篩選配伍的化學劑；該工藝對于含硫、含鐵較高的水質適應性也較差，不能有效的去除這些有害離子，加劇了注水系統管道設備的腐蝕。

另外一種是水質改性技術，即以熟石灰Ca（OH）2為主要投加藥劑，將污水pH提升至8.5左右，去除污水中的CO32-、HCO3-、鐵離子、S2-并防止腐蝕的目的，同時輔以高分子絮凝劑和水質穩定劑，去除機械雜質和油，起到凈化和穩定出水水質的目的。

水質改性技術由于提升了污水的pH值，基本解決了注水系統的腐蝕問題，但是由于投加了大量的Ca（OH）2，水中過飽和濃度的Ca2+極易結垢，造成注水系統管道等堵塞，并且注入地層后會造成近井地帶地層堵塞，使油層滲透率日益降低，注水井的吸水能力下降，直接影響到油氣生產。而且Ca（OH）2的大量投加，給水中帶來了大量的不溶性固體，同時，系統pH值的大幅度提高，也給部分高價離子形成沉淀提供了條件，形成了大量的污泥，不僅給環保帶來巨大壓力，對周邊環境造成一定的傷害，而且產生高昂的污泥處理費用。

1 工藝介紹

如圖1所示，工藝流程如下：

1）廢水儲罐來水首先經提升泵提升至電絮凝設備內置電解槽內，電解槽內等距平行布置鐵和石墨電極板，不同材質電極板比例根據水質硫以及細菌含量等參數確定，污水經電解槽內電解，同時會產生電解氧化作用、電解還原作用、電解氣浮作用、電解絮凝作用。由此，污水中的陽離子如H+在電解槽內陰極附件得到電子被還原成氫氣。其余水中的起其他金屬離子K+、Na+由于在水中具有其活潑性，仍以離子態存在。而污水中具有電解失電子活性的陰離子如Cl-、OH-在電解槽內陽極附近失去電子被氧化成Cl2、O2，產生的Cl2極溶于水形成ClO-，大量的ClO-對污水具有強力的殺菌消毒作用，以此來降低去除水中的細菌。在陰陽極生成的大量H2和O2，其氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的輕質油和懸浮物而上浮，經溢流槽外排，達到除油的作用。同時由于電解過程中可溶性金屬電極電解產生大量陽離子，與水中的OH-作用，形成金屬氫氧化物膠體絮凝劑將廢水中的污染物質吸附沉淀或形成較大顆粒為后續處理提供有利條件。

圖1 電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝流程圖

2）經電氧化-絮凝處理后的廢水經過投加pH調節劑，將pH調節至7.0～7.5后，pH調節劑采用消石灰與NaOH按9∶1的比例配制，投加量根據污水pH動態調節，水中的Fe2+離子與水中的S2-結合生成FeS沉淀下來，再投加少量的凈水劑和助凝劑，凈水劑采用膨潤土復合凈水劑，投加量30p～50mg/L，計量泵定量投加，助凝劑采用高分子聚丙烯酰胺，陰離子型，分子量1 000萬以上，投加量5mg/L，計量泵定量投加，使廢水進入高效活性污泥凈水器后絮體快速沉降形成高效活性污泥濾層，此濾層靠界面物理吸附、網捕作用和電化學特性及范德華力的作用，將懸浮膠體顆粒、絮體、部分細菌菌體等等雜質全部攔截在此高效活性污泥濾層上，使出水水質達到處理要求。

3）將沉降和過濾節截留的污泥排放至污泥濃縮池；將處理后合格的水通過回注水泵回注。為了對排放的污泥能夠循環處理，對排放至污泥濃縮池內的污泥經過沉降后，用清水泵將上清液返送至污水儲罐中。對排放至污泥濃縮池內的污泥經過沉降后，采用污泥泵將底部污泥抽出并進行干化處理。

該工藝對油田廢水進行處理的出水水質指標可達到中國石油天然氣行業標準《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》（SY/T5329—1994）的注水推薦標準。

2 結論

采用電氧化-絮凝+高效活性污泥凈水技術處理油田污水，通過物理的方法實現凈化水質、控制腐蝕、抑制結垢、殺滅細菌的作用，減少水處理化學藥劑的投加量，避免地層水水質富營養化，解決細菌的抗藥性等問題，提高注入水與地層水的配伍性，降低水處理運行成本；同時去除水中鐵、硫等有害離子，避免了注水過程中水質的變化，實現水質的穩定。

式中：Lw—發油損耗，kg/a；

Q —油罐年周轉量，km3；

D—油罐直徑，m；

ρy—油品密度，kg/m3；

C—油罐壁的粘附系數[2]，m3/km2（103m2）；

2.3.1 以T701#柴油罐為例

T701#罐年出廠約83萬t，那么在油品調合到油品出廠的整個過程中，該罐年周轉量Q1=1 494.24km3，D=30m，ρy= 833.2kg/m3，C=0.527 6m3/km2，代入公式（Ⅲ）可得：

Lw=87.582t

2.4 油品儲存損耗

2.4.1 散裝液態石油產品儲存損耗國家標準[3]

表1為散裝液態石油產品儲存損耗率

表1 儲存損耗率（按月計算） %

根據儲存損耗率表可知，油品在儲存過程中的損耗是很大的。例如，一座汽油儲備庫，在夏天它的庫存為10萬m3的汽油，在靜止狀態下，一個月的損耗量=10×104×0.21%=210m3，若按照93#汽油/t（密度0.725g/mL）9 000元計算，210×0.725× 9 000=137.025萬元。因此在靜態儲存油品時會帶來很大的經濟損失，有效的減低產品庫存，是合理的降低儲存損耗，挽回經濟損失。

3 降低油品損耗的措施

從上面的粗略計算可以看出，汽、柴油在1a內因儲存、輸轉過程中的損耗，造成的經濟效益流失可達上千萬元，而且對環境保護工作起負面影響。為降低油品損耗，結合車間的實際情況可從技術、工藝等方面采取如下措施：

3.1 將現在儲存汽油的拱頂罐改為內浮頂罐

汽柴油原料罐和成品罐是拱頂罐儲存的，再加上日照時間較長，晝夜溫差大，大大增加了油品的損耗，應將其改為蒸發較小的內浮頂罐。內浮頂油罐的液面全部被浮頂所覆蓋，沒有氣體空間油品溫差變化小，內浮頂油罐和拱頂油罐相比，可減少油品蒸發損耗90%～95%左右，而且拱頂改為內浮頂罐投資回收期短，大多在1a內就可收回全部投資。

3.2 收集油品蒸氣

將儲存相同油料的油罐氣體空間用管線接通，并將一集氣罐與管線相連，構成一個集氣系統。作業時可以相互交換油氣，不使罐內吸入新鮮空氣和排出油氣。但是應該在連通每個油罐處安裝阻火器，防止因某個油罐發生火災而危機所有被連通的油罐。

3.3 安裝還原吸收器

還原吸收器是立式圓筒，內裝隔板，隔板之間填充活性炭或潤滑油等物質，當油罐呼出的氣體進入還原吸收器時，蒸汽中的部分油分子被吸收劑吸收，被吸收了油氣后的混合氣排入大氣中。當油罐吸氣時，大氣經還原吸收器攜帶部分油分子進入油罐，以減少罐內液體再蒸發。安裝還原吸收器后可減少損失40%。

3.4 在呼吸閥下安裝擋板

在呼吸閥接合管下裝設擋板是一種投資資金少、安裝容易、不影響企業生產正常運行的簡易降耗措施。在裝設擋板后，吸入罐內的空氣在油罐氣體空間的運動方向發生改變，避免了油面上的直接沖擊，是吸入的空氣在油罐氣體空間頂部沿徑向分散，然后平穩地向下運動。不僅可以減少發油后的回逆呼出，而且可以降低下次呼氣的的油氣濃度。在相同條件下，裝設呼吸閥擋板的油罐比不裝設擋板的油罐可使油品蒸發損耗降低20%～30%。

3.5 合理安排油品儲罐使用率

油品儲罐盡量裝滿，以減少內部氣體空間體積，并盡量減少倒罐次數，這樣會很大程度地減少油罐呼吸損耗。研究表明，當油品儲罐裝滿率為90%時，蒸發損耗約為0.3%，油品儲罐裝滿率為70%時，蒸發損耗可達到1%～1.5%。

3.6 合理控制儲罐的庫存

根據氣溫的變化，市場的需求，盡量降低儲備庫的庫存，使儲備庫的庫存合理有效，能滿足市場需求的一個儲量，盡可能的降低因儲量過剩而帶來的經濟損失。

4 結束語

在油品儲運中的損耗是可以通過優化工藝，改進設備，精心操作來盡量降低的，降低油品儲存損耗也不是一朝一夕的事，是煉油企業的一項長期、艱巨的工作。既要研究探討一些損耗理論，又需在石油企業生產實踐中多做扎實具體的研究工作。只要我們工作人員采取切實、可行、有效的防治措施，不斷加強油品儲存運輸的科學管理，那么油品損耗量就一定會降下來。

[1] 郭光臣.煉油廠油品儲運[M].中國石化出版社，1999.

[2] 肖素琴.油品計量員讀本[M].中國石化出版社，2011.

Treatment of Oilfield Wastewater By Electro-Oxidation-Flocculation+High-Efficiency Activated Sludge

Ou Yang-yun

This paper introduces an oilfield wastewater treatment process，which uses electro-oxidation-flocculation+highefficiency activated sludge water purification technology to treat the oilfield wastewater，not only reduces the dosage of water treatment chemicals，but also avoids the formation water eutrophication.

electro-oxidation-flocculation；activated sludge process；oilfield wastewater

X741

B

1003–6490（2016）09–0053–02

2016–07–30

歐陽云（1984—），女，江蘇溧陽人，助理工程師，主要從事污水處理工藝及生態治理技術方面研究工作。