彩南油田污水處理系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及改進(jìn)

劉建超

(中油(新疆)石油工程有限公司設(shè)計(jì)分公司)

0 引 言

彩南油田是我國(guó)第一個(gè)沙漠整裝油田，其含油污水處理系統(tǒng)于1996年建成投產(chǎn)，處理后的達(dá)標(biāo)水回注油田，并于2004年進(jìn)行了工藝改造。改造后的處理能力為10 000 m3/d，其中主要構(gòu)筑物設(shè)施按設(shè)計(jì)規(guī)模一次建成，反應(yīng)罐及配套的機(jī)泵分兩期建設(shè)，一期處理規(guī)模為7 200 m3/d，二期至今未實(shí)施。處理后的達(dá)標(biāo)水全部回注油田。

隨著近年油田的滾動(dòng)開發(fā)，2008年以后污水量上升較快，水量由2008年的6 000 m3/d上升到2011年的8 000 m3/d，導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備反應(yīng)罐超負(fù)荷運(yùn)行，處理效果差；加之近年含油污水溶解氣含量增加，給污水處理帶來很大難度。近一年來，污水處理后凈化水懸浮物達(dá)到30 mg/L左右，細(xì)菌含量超標(biāo)嚴(yán)重，不滿足Q/SY XJ0039—2001《彩南油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。

為此，對(duì)彩南油田已建污水處理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，通過分析油田污水水質(zhì)及各處理單元的除油、除懸浮物效果，查找污水系統(tǒng)存在的問題[1-2]，提出改進(jìn)建議，為系統(tǒng)改造提供技術(shù)支持。

1 污水處理運(yùn)行狀況

彩南污水處理系統(tǒng)采用預(yù)催化-強(qiáng)化絮凝凈水技術(shù)為核心的“重力除油-混凝反應(yīng)-斜板沉降-壓力過濾”工藝。整個(gè)系統(tǒng)分為重力除油、反應(yīng)沉降、過濾、加藥、污泥處理及污水回收單元5個(gè)部分。

彩南污水處理工藝流程，見圖1。

1.1 處理流程及水質(zhì)特點(diǎn)

預(yù)催化-強(qiáng)化絮凝凈水技術(shù)是針對(duì)彩南油田產(chǎn)出污水處理回注的現(xiàn)狀而建立的一項(xiàng)以藥劑為主的水處理方法[1]。該技術(shù)針對(duì)彩南含油污水水質(zhì)特點(diǎn)，篩選高效對(duì)路的水處理劑，并以藥劑篩選結(jié)果確定含油污水處理工藝流程，確保改造后含油污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果，使全部含油污水符合Q/SY XJ0039—2001《彩南油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，達(dá)標(biāo)回注。彩南污水處理工藝流程如圖1所示。其水質(zhì)特點(diǎn)見表1。

圖1 彩南污水處理工藝流程

表1 原水水質(zhì)全分析結(jié)果

注：污水密度1.002 5 g/cm3，水溫42℃，pH=8.04。

從表1可以看出，彩南油田采出污水屬中高礦化度污水，氯離子含量較高，說明該污水具有腐蝕性。碳酸氫根離子含量較高，而鈣、鎂離子含量很低，說明該污水結(jié)垢趨勢(shì)不明顯，屬重碳酸鈉水型。

1.2 污水處理情況

針對(duì)目前廢水處理站的進(jìn)出水水質(zhì)以及關(guān)鍵設(shè)備出水水質(zhì)(含油量、SS、DO、S2-、總鐵以及SRB和TGB等指標(biāo))進(jìn)行抽樣分析，水質(zhì)常規(guī)分析見表2，具體處理情況見表3。

表2 污水原水水質(zhì)常規(guī)分析結(jié)果

從表2可以看出，彩南污水處理系統(tǒng)來水油、懸浮物、硫酸鹽還原菌、總鐵、硫化物含量超標(biāo)，不符合Q/SY XJ0039—2001《彩南油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，溶解氧未檢出，腐生菌含量未超標(biāo)，符合Q/SY XJ0039—2001《彩南油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

表3 彩南污水處理系統(tǒng)各單元含油、懸浮物指標(biāo)處理情況

從表3可以看出，各處理單元出口含油指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，而反應(yīng)罐、斜板沉降罐及注水罐出水懸浮物指標(biāo)不能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

2 存在的問題及分析

2.1 水量增大，系統(tǒng)處理能力不足

目前，污水系統(tǒng)的污水來水量基本在8 000～9 000 m3/d，而正在運(yùn)行的反應(yīng)罐、機(jī)泵及加藥設(shè)施等按照一期7 500 m3/d的設(shè)計(jì)規(guī)?？紤]，實(shí)際來水量已經(jīng)超過彩南污水處理系統(tǒng)部分主要設(shè)備的處理能力。

2.2 水質(zhì)變化，處理工藝不能適應(yīng)水質(zhì)處理要求

彩南油田含油污水處理系統(tǒng)是典型的稀油污水，通過水質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊油氣比較高(大多數(shù)在50～300)，采出液經(jīng)過三相分離器后，脫出水水質(zhì)含油≤500 mg/L、懸浮物在200 mg/L左右，溶解氣含量由2009年的1.4%上升至6.1%，污水直接進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。

近年來，污水中溶解氣含量較高[3]，且趨勢(shì)逐漸明顯，影響水質(zhì)凈化過程形成的絮體沉降，是影響污水處理效果的主要因素。具體表現(xiàn)在含溶解氣污水經(jīng)反應(yīng)泵提升至反應(yīng)罐后，壓力下降，溶解氣釋放，絮體上浮，浮渣懸浮在反應(yīng)罐上部，而反應(yīng)罐上部又沒有排除浮渣的設(shè)施，造成水質(zhì)處理效果差。

2.3 反應(yīng)罐、斜板沉降罐多處滲漏、腐蝕穿孔

污水處理系統(tǒng)自2003年改造以來，運(yùn)行10多年，各罐體及內(nèi)部附件出現(xiàn)多處滲漏、腐蝕穿孔情況。其中反應(yīng)罐內(nèi)筒及罐體、斜板罐罐體均出現(xiàn)了不同程度的滲漏甚至穿孔，且斜板罐內(nèi)的斜板由于長(zhǎng)期腐蝕，多次出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

2.4 纖維球過濾器不適宜作為一級(jí)過濾器，濾料易污染失效，導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)

2009年之前，由于經(jīng)過斜板罐處理后的水質(zhì)SS基本在5 mg/L左右，纖維球過濾器沒有啟用。隨著處理水量、水質(zhì)的變化，2009年7月啟用了過濾器，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，過濾器濾料污染嚴(yán)重，纖維球粘連板結(jié)失效，導(dǎo)致篩板堵塞，過濾能力降低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞，維護(hù)費(fèi)用過高，2010年12月過濾器停運(yùn)。

2.5 污泥處理系統(tǒng)不完善，未建污泥脫水設(shè)施

生產(chǎn)運(yùn)行過程中針對(duì)污泥循環(huán)問題優(yōu)化了污泥上清液的回收制度，保證回收水水質(zhì)不影響污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。但建站時(shí)未考慮污泥脫水設(shè)施，污泥直接排至事故池，對(duì)周圍環(huán)境造成了一定的影響。

3 結(jié)論及建議

1)結(jié)合彩南油田區(qū)域地質(zhì)資料，開展水量預(yù)測(cè)，結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有污水系統(tǒng)不能滿足處理能力的設(shè)備和設(shè)施，主要是反應(yīng)單元、機(jī)泵、過濾單元等的處理能力進(jìn)行相應(yīng)的改擴(kuò)建。

2)針對(duì)彩南油田含油污水溶解氣含量較高的特點(diǎn)，及反應(yīng)單元罐頂浮渣集聚影響出水水質(zhì)的問題，建議考慮目前在新疆油田應(yīng)用較好的新型旋流自氣浮工藝技術(shù)(該單元出水水質(zhì)：Oil≤15 mg/L，SS≤15 mg/L)或常規(guī)氣浮工藝技術(shù)(該單元出水水質(zhì)：Oil≤20 mg/L，SS≤20 mg/L)，并結(jié)合這兩種工藝開展進(jìn)一步的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及藥劑篩選，然后進(jìn)行綜合技術(shù)比選。

3)由于污水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間已10多年，設(shè)備及設(shè)施的老化腐蝕易導(dǎo)致出力不足和相應(yīng)的安全隱患。因此，在開展關(guān)鍵設(shè)備及設(shè)施防腐蝕措施的同時(shí)，建議考慮溶解氣腐蝕的防護(hù)[3]、新材料的優(yōu)選，例如耐礦化度、抗腐蝕的玻璃鋼罐及非金屬管材的選擇；加強(qiáng)日常的完善、維護(hù)、定期清理和其它管理工作至關(guān)重要。

4)結(jié)合目前已建過濾器存在的問題和注水水質(zhì)指標(biāo)，建議考慮兩級(jí)過濾設(shè)計(jì)，并采用新型濾料，例如精細(xì)多介質(zhì)過濾器、陶瓷濾料過濾器等的選擇[4]。同時(shí)做好過濾前水質(zhì)監(jiān)測(cè)，保證來水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求；加強(qiáng)維護(hù)管理，定期完成反洗等工作。

5)針對(duì)污泥處理系統(tǒng)設(shè)施不完善的問題，建議結(jié)合目前新疆油田應(yīng)用效果較好的污泥離心脫水技術(shù)，開展室內(nèi)藥劑篩選，為下一步的污泥減量化設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)[5-6]。

總之，通過對(duì)彩南油田已建污水系統(tǒng)存在的問題及原因分析，并針對(duì)這些問題提出了改進(jìn)建議，以期對(duì)下步的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)提供一些參考思路。