油田綜合廢液處理技術及應用效果

大慶油田水務公司

某油田在壓裂、試油等生產作業過程中產生的綜合廢液含有大量的油類、懸浮物，且乳化嚴重，同時具有水質化學成分復雜穩定、高COD（化學需氧量）、高礦化度、高濃度胍膠等特點。目前配套環保工程只建設了綜合廢液儲存設施，尚不具備處理功能。為徹底解決油田綜合廢液處理的問題，利用現有儲存設施，根據進口水質、種類、數量和出口水質要求，設計建設1套廢液處理裝置，其廢液處理量為20 m3/h，年廢液處理量為15 000 m3。由于該油田生產廢液含有大量的油、胍膠及多種添加劑[1-2]，致使廢液具有穩定性較強、高黏度、高含油的特點，增加了廢液處理的難度[3]。該項目設計的出水水質需達到SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中滲透油層注水水質要求，即水中含油濃度≤15 mg/L，懸浮物濃度≤5 mg/L，粒徑中值≤3 μm。

1 廢液處理工藝

1.1 廢液水質

油田綜合廢液來水指標為：含油濃度≤1 000 mg/L，懸浮物濃度≤1 500 mg/L，粒徑中值≤10 μm。處理后出水指標為：含油濃度≤15 mg/L，懸浮物濃度≤5 mg/L，粒徑中值≤3 μm。出水水質需達到SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中滲透油層注水水質要求，具體指標見表1。

表1 油田綜合廢液處理工藝進出水水質Tab.1 Inlet and outlet water quality of oilfield comprehensive waste liquid treatment process

1.2 工藝流程

根據油田綜合廢液水質特點及設計回注標準要求，通過多方案對比，最終確定綜合廢液處理工藝流程（圖1）。

圖1 油田綜合廢液處理工藝流程Fig.1 Treatment process of oilfield comprehensive waste liquid

儲存池中的綜合廢液由提升泵提升至預氧化裝置[4-5]，經加藥氧化反應后進入高效氣浮裝置[6-7]；處理后的廢液由提升泵提升至磁分離裝置，經磁絮凝反應[8]及磁粉回收處理后進入緩沖水箱，接著由過濾提升泵提升至兩級過濾裝置；過濾后的水儲存至處理后水箱，一部分外輸，一部分進入反沖洗水罐。反沖洗后的廢水再經回收水泵升壓后，根據水質情況，分別進入廢液處理站的調節罐及反沖洗水處理系統，廢水全部處理或回收[9]。在預氧化、高效氣浮、磁分離裝置中分離出來的懸浮物或油污進入收渣箱，運輸至其他設備處理。

2 廢液處理裝置

2.1 預氧化裝置

預氧化裝置（1 套）主要由預氧化罐、水力旋流混合器、布水器、緩沖區組成。其處理能力為20 m3/h，規格2.8 m×4.1 m，總容積25 m3，有效水深3.7 m，有效容積22.8 m3，氧化時間1 h。通過氧化劑與廢液發生氧化作用，去除廢液中大部分浮油及大顆粒懸浮物，改變水質特性，降低廢液黏度及穩定性，為后續工藝提供有利進水條件。

2.2 高效氣浮裝置

高效氣浮裝置（1套）采用全回流溶氣技術。單臺處理量為20 m3/h，規格6.0 m×2.8 m×3.6 m，總容積60.5 m3，有效水深3.2 m，有效容積53.8 m3。配套提升泵2臺，單臺流量為20 m3/h，揚程80 m，功率7.5 kW；空壓機1 臺，流量0.02 m3/h，壓力1.2 MPa；加藥隔膜計量泵6臺，流量0.4 m3/h。廢液與高壓空氣、混凝劑、助凝劑充分混合并且逐級釋放壓力，在全回流氣浮裝置內通過釋放頭將溶氣廢液釋放，絮體上浮至表面被刮泥機收集至排渣槽，主要作用是去除大部分乳化油及中粒徑懸浮物。

2.3 磁分離裝置

磁分離裝置（1 套）主要由磁絮凝和磁粉回收兩部分構成，單臺處理量為20 m3/h。磁絮凝裝置規格為5 m×2.6 m×3 m，總容積39 m3，有效水深2.8 m，有效容積36.4 m3；磁粉回收裝置規格為4 m×4 m×5.6 m，停留時間8 min，磁粉回收率>99.5%。磁泥回流泵流量5 m3/h，揚程20 m；攪拌機4 臺，功率1.5 kW；剪切機流量40 m3/h，功率1.1 kW；磁粉回收泵流量20 m3/h，功率0.75 kW。該裝置是廢液處理的核心部分，大部分油、懸浮物、藥劑和磁粉在較短的時間內均勻混合并反應，穩漸形成較大絮體。含磁性懸浮物或磁性微絮團的污水進入磁分離流道，磁性微絮團被磁力吸附于永磁轉盤（鼓）表面[10]，廢液凈化后經出水口排出。

2.4 兩級過濾裝置

兩級過濾裝置4 座。一級過濾裝置2 座，單座裝置規格為1.6 m×3 m，容積6 m3，濾速10 m/h，內置石英砂、海綠石雙層濾料；二級過濾裝置2座，單座裝置規格為2.1 m×3 m，容積10 m3，濾速6 m/h，內置石英砂、海綠石雙層濾料。配套反沖洗水泵的流量為150 m3/h，揚程22 m，功率15 kW，且防爆。通過兩級過濾進一步深度截留油和懸浮物，確保出水水質穩定達標。

3 運行效果

該油田廢液處理工程于2019 年2 月底建成，2019 年3 月初進水調試運行，2019 年10 月進行竣工環保驗收。2019年3—10月各處理裝置日均出水水質見表2。

表2 組合工藝各裝置出水水質Tab.2 Water quality of each unit in combined process

由表2 可知，采用預氧化+高效氣浮+磁分離+兩級過濾組合工藝，最終出水水質的日均懸浮物濃度為3.4 mg/L，日均含油濃度8.6 mg/L，日均粒徑中值1.2 μm，滿足SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》中滲透油層注水水質要求，廢液可實現穩定達標回注。工藝運行過程中污泥平均產生量為13 kg/h，污泥中含有油、聚合物及多種化學添加劑，黏度較大，單獨運輸至含油污泥處理站，處理后再綜合利用。

該工程總投資440 萬元，廢液處理成本約為20～30 元/m3（未計污泥處置費用和設備折舊維修費用），其中電費5.5～6.0 元/m3，人工費1.0～1.5元/m3，藥劑費13～23元/m3。

4 結論

對于高黏度、高含油、水質波動大的油田綜合廢液，采用預氧化+高效氣浮+磁分離+兩級過濾的組合工藝進行處理。在進水懸浮物濃度1 012.8 mg/L、含油濃度986.5 mg/L、粒徑中值9.2 μm時，最終出水水質的日均懸浮物濃度為3.4 mg/L，日均含油濃度為8.6mg/L，日均粒徑中值1.2μm，各項指標均能穩定達到標準要求，運行成本控制在20～30 元/m3之間，經濟效益、環境效益顯著。