聯合站污水系統腐蝕成因分析及治理措施

艾潮 張曉娟 肖雄輝（西北油田分公司采油一廠，新疆巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣 841600）

聯合站污水系統腐蝕成因分析及治理措施

艾潮 張曉娟 肖雄輝（西北油田分公司采油一廠，新疆巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣 841600）

針對塔河一號聯合站污水處理系統來水腐蝕性強、導致管線設備腐蝕嚴重的情況，對腐蝕的主要影響因素進行分析，從“電化學預氧化處理、優化加藥、完善工藝流程”三個環節進行腐蝕治理，實現改善水質、降低腐蝕速率的目的。

油田污水；腐蝕；電化學預氧化

塔河一號聯合站污水處理系統2004年建成投產，承擔著塔河油田采油一廠集輸系統污水處理任務。目前塔河油田已進入開發中后期，產出水量不斷上升，產出污水具有較強的腐蝕和結垢特性，處理水質不能穩定達標，不僅對注水和油井生產造成不利影響，同時也影響了油氣田的安全和正常生產。

1 污水系統運行現狀

1.1 污水處理工藝及流程現狀

一號聯合站內現有兩套污水處理系統，均采用“收油、沉降和過濾”的工藝。一套是2005年12月投產的6500方污水處理系統，由于該系統管線設備腐蝕嚴重，目前已停運。

圖1 一號聯6500方污水處理系統流程示意圖

現運行的9000方污水處理系統于2009年11月建成投產，目前該系統實際日均處理量已達到10000方，處于超負荷運行狀態，設備內部構件腐蝕嚴重，水質不能穩定達標。

圖2 一號聯9000方污水處理系統流程示意圖

1.2 腐蝕情況

2010年后，污水系統金屬管線腐蝕穿孔頻發，高頻次的腐蝕穿孔導致污水處理和注水系統設備、管線維修工作量增加，運行效率下降，嚴重影響系統的平穩生產和安全運行。

圖3 一號聯污水系統腐蝕情況

由于處理后的注水水質不能穩定達標，水體具有較強腐蝕和結垢特性，長期回注不僅導致地層堵塞，地面管網、設施及水井井筒的腐蝕與結垢，而且還使水井注水壓力升高，吸水能力下降。

2 污水系統腐蝕成因分析

2.1 污水系統來水腐蝕性強

一號聯污水系統來水具有低pH值、高礦化度、高Cl-含量的特點，水體中溶解有腐蝕性氣體，導致污水具有很強的腐蝕性。

2.1.1 pH值對腐蝕的影響

從圖4可以看出：污水系統來水pH值近年來整體呈現逐步下降趨勢，污水水質顯酸性，具有腐蝕性，在金屬設備表面發生析氫電化學腐蝕，反應為2H++Fe→Fe2++H2↑。目前一號聯來水水質pH值約為5.5，設備、管線長期處于惡劣的腐蝕環境中，腐蝕嚴重。

圖4 一號聯污水系統來水pH情況

2.1.2 Cl-對腐蝕的影響

一號聯污水系統來水Cl-含量一直居高不下，約為12-14× 104mg/L，一方面增加了電解質的離子強度，加速腐蝕發生的進程；另一方面Cl-半徑較小，易穿透保護膜，可以破環本來就比較脆弱的腐蝕產物膜，使金屬管線表面鈍化膜穩定性下降，加速腐蝕。

圖5 一號聯污水系統來水Cl-情況

2.1.3 高礦化度對腐蝕的影響

一號聯污水處理系統來水礦化度高，約為20-25×104mg/L，造成溶液的礦化度和離子濃度高，電導率大，有利于電荷的轉移，加速了電化學反應，加快了腐蝕速度。

高礦化度的溶液易產生污垢，污垢本身沒有腐蝕性，但在系統管壁中垢層覆蓋不均勻，容易使垢下貧氧區和無垢富氧區形成氧濃差電池，加快局部腐蝕。

模型中梁體材料為C50混凝土，彈性模量為3.45×104 MPa，泊松比0.167；錨墊板為Q235鋼材，彈性模量為2.1×105 MPa，泊松比0.28。模型未考慮普通鋼筋影響。

檢測項目N a++ K+（m g / L）C l-（m g / L）H C O3-（m g / L）C a2+（m g / L）M g2+（m g / L）S O42-（m g / L）礦化度（m g / L）

表1 一號聯污水系統來水成分分析

2.2 加藥體系單一

目前污水處理系統只添加了凈水劑（A、B）、緩蝕劑三種藥劑，藥劑品種單一，制約了污水處理效果，且加藥罐內壁防腐層破裂脫落，藥劑過于粘稠，導致加藥計量泵泵效下降、加藥精度無法控制，制約了污水處理效果。

2.3 系統老化嚴重，處理負荷大

污水處理系統的管線和處理設備大多采用普通金屬材質，耐腐蝕性較差，隨著運行時間的增加，管線和設備故障頻發，系統不能長期穩定運行，導致部分污水排放到蒸發池，污水曝氧后又返回到處理流程，造成水中溶解氧含量升高，腐蝕加劇。

目前系統日均實際處理量已達10000方，達到設計負荷的111%，系統超負荷運行，污水在系統內的停留時間縮短，對整體流程的沖擊較大，嚴重影響了系統收油和懸浮物沉降，導致水質不穩定。

3 治理措施

結合污水處理系統目前現狀情況，一號聯采取“重力斜板除油+壓力除油+預氧化水質改性+過濾”污水處理工藝設計思路，從“電化學預氧化處理、優化加藥、完善工藝流程”三個環節入手，開展腐蝕治理工程，實現減緩腐蝕、控制水質穩定達標的目的。

3.1 電化學預氧化處理

針對來水水質的特點，污水系統新建3套電化學預氧化裝置，并將9000方污水處理系統的2000 m3收油罐改造為SSF懸浮污泥過濾裝置，對電化學預氧化處理中產生的泥質進行處理。

3.2 優化加藥

本次加藥工藝優化的主要思路是“先氧化、后改性、再控制、最終水質穩定達標”，最終確定的藥劑為：pH值調整劑、絮凝劑和助凝劑、水質穩定劑。同時新建一座藥劑混凝反應器，在旋流反應條件下，將各種藥劑在罐內充分反應，三種藥劑協同作用，去除污油、懸浮顆粒、游離CO2、HCO3-、鐵離子等，穩定水質，控制系統的腐蝕和結垢。

3.3 完善工藝流程

由于污水系統設備內部構件腐蝕嚴重，本次工程更換兩套污水工藝收油罐腐蝕嚴重的內構件及斜板，維修壓力除油沉降罐，并做內防腐處理，將雙濾料過濾器和核桃殼過濾器濾料更換為大粒徑輕質濾料無煙煤和小粒徑重質石英砂兩種濾料，增加濾層過濾有效深度。

針對污水系統處理負荷大的問題，本次工程利用兩套處理工藝已建設備設施，對處理流程進行改造：（1）利用6500方污水處理系統1000方、700方進行重力除油；（2）利用兩套處理系統的壓力除油沉降罐進一步強化除油；（3）新建3套電化學預氧化裝置，并將9000方系統的2000方收油罐改造為SSF懸浮污泥過濾裝置；（4）利用9000方系統雙濾料過濾器和6500方系統核桃殼過濾器對水質進行過濾。改造后污水處理系統設計日處理量為15000方。

4 治理效果

治理完成后對一號聯水質指標及腐蝕速率進行了檢測，結果見表2。

表2 一號聯水質指標及腐蝕速率監測結果

從表2可以看出在系統來水各項指標基本不變的情況下，腐蝕治理后外輸水懸浮物、含油量、總鐵及腐蝕速率均呈下降趨勢，pH值上升，實現了改善水質、提高污水pH值、減緩管線腐蝕速率的目的。

5 結語

5.1 一號聯污水系統來水含油量高、懸浮物含量高、礦化度高，現有處理工藝無法實現污水深層凈化。同時污水系統運行負荷大，設備老化腐蝕，抗沖擊能力弱，致使水質不達標，注水系統腐蝕問題突出。

5.2 結合一號聯污水處理系統目前現狀，采取“重力斜板除油+壓力除油+預氧化水質改性+過濾”處理工藝，從“電化學預氧化處理、優化加藥、完善工藝流程”三個環節進行治理，提高pH值，降低腐蝕速率，保證處理后水質穩定達標，滿足注水開發生產要求，達到了腐蝕治理的目的。

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