油田污水低產泥處理技術及應用

王莉莉 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院

1 前言

目前，隨著油田含水率的增加，油田開發產出大量污水，據統計，國內油田開發產出污水超過了500×104m3/d，如此大量污水的處理帶來許多環保問題，如產生大量的含油污泥，據統計中石化油田產出水處理系統產生的污泥量達到了21×104m3/a。而含油污泥作為危險廢物，環境污染大，處理難度大，處理費用高，油田含油污泥處理費用高達1000～2000元/t。大量含油污泥的處理與處置已經成為制約油田污水處理的瓶頸問題。

油田采出的含油污水水質復雜，在從地層采出到地面集輸的過程中，攜帶了大量的乳化小油滴及懸浮固體，這類雜質單靠重力很難去除，需要投加大量水處理藥劑。污水處理藥劑的投加不僅處理成本高，且帶來了新的問題，藥劑投加后，廢水中的部分成分與藥劑發生反應，生成大量沉淀、絮體等，增大了含油污泥的產量。藥劑投加后，還可能會影響污水中回收原油的品質，使得這部分原油無法回收至原油處理系統，造成了經濟上的浪費。

因此，改進污水處理工藝，從源頭上控制污泥產量將成為油田含油污水處理技術的發展趨勢，本文從減少藥劑投加方面，介紹了油田實際應用的產泥量少的幾種低產泥污水處理技術。

2 電化學預氧化污水處理技術

電化學預氧化處理工藝是在富含Cl（-＞3000mg/L）的污水中通入直流電，產生次氯酸等強氧化性物質，通過氧化還原反應去除水中Fe2+、S2-等不穩定離子，同時具有殺菌作用。該工藝主要適用于強腐蝕性污水處理。而傳統的“純藥劑改性”工藝需要投加大量的石灰或者NaOH，這些堿類物質生成大量沉淀、與污水中原有的懸浮固體、原油等一起，產生大量的含油污泥。

電化學預氧化工藝較傳統的“純藥劑改性”工藝加藥量降低約30%～40%，污泥產生量減少10%；沿程水質穩定；缺點就是電極板壽命短，維護成本高。該工藝運行成本為1.4～1.6元/m3，其中藥劑費為0.8～1.0 元 /m3。

3 多功能超細化污水處理技術

多功能超細化污水處理技術原理是在裝置中將空氣與污水快速超細化混合，形成微米級氣泡，可以使CO2從污水中解析，污水pH值升高，降低腐蝕；空氣中的O2進入污水形成溶解氧，引發氧化反應，可以脫硫除鐵和殺菌，實現沿程水質的穩定。該工藝主要適用于強腐蝕性污水處理。

多功能超細化污水處理技術，可在不添加堿性藥劑的情況下提高污水pH值，解決了腐蝕問題，降低污泥產生量50%以上，降低了制水成本。

該工藝在某油田污水站進行工業化應用，污水站采用“自然除油+超細化凈化+一級過濾”流程，處理規模5000m3/d。

應用后污水主要技術指標如下：

①pH值由5.9-6.3提高到7.0以上，大大減輕了污水腐蝕，污水腐蝕速率由0.126mm/a降低到0.045mm/a，下降了64.3%。

②污泥量(含水75%)由2.56t/d下降到1.2t/d，減少了53.1%。

③較傳統的加藥工藝處理成本降低0.2元/m3。

4 高梯度聚結氣浮污水處理技術

高梯度聚結水處理技術是一種純物理工藝的集成，將材料聚結、旋流聚結和微氣浮技術有機集成，在不投加任何凈化藥劑的條件下，可對高度乳化的含油污水進行高效處理。該工藝主要適用于含聚污水。其技術特點是純物理除油技術，不加藥；不產生老化油和油泥；環保節能、成本低。

該技術在某油田污水站開展了10000m3/d的現場試驗，經檢測，水中含油的平均去除率保持在80%以上，且回收的油品性質沒有發生明顯改變。運行費用0.1元/m3(僅為電費)。與傳統工藝相比，提高除油率一倍以上，節省運行成本0.7元/m3。由于不加藥，不產生老化油，可節省老化油和污泥處置費0.3 元 /m3。

5 雙級氣浮處理工藝

含聚采出水粘度大、油珠粒徑小、乳化程度大，造成污水處理難度加大，常規重力沉降難以達標，一般采用氣浮處理。

雙級氣浮處理工藝集合了渦凹氣浮及溶氣氣浮的優點，是對傳統氣浮工藝的改進，適用于含聚污水處理。利用渦凹氣浮底部散氣葉輪的高速轉動在水中形成真空區，液面上的空氣通過曝氣機輸入水中，填補真空，產生的50～100μm的微氣泡去除污水中較大顆粒的油珠和懸浮物，同時利用散氣葉輪的高速轉動將污水中的聚合物剪切降粘，利用二級溶氣氣浮產生的30～50μm微氣泡粘附污水中的絮體，通過設置在氣浮選機空腔中的斜板將污水中顆粒粒徑比較小的乳化油及比較穩定的懸浮物分離，輕質絮體上浮到液面自動刮油機刮走，較重、較大的固體顆粒由底部刮渣機排走。

該技術在中國石化河南油田首次成功應用，處理規模可達34000m3/d，與原淺層氣浮技術對比，處理水質更優，兩種氣浮技術處理效果見表1所示。該技術減少浮選劑25～30mg/l，降低污水處理藥耗0.42元/m3，減少了因投加浮選劑產生的氣浮浮渣約5～7 m3/天，減少污泥處置費用。

表1 不同氣浮技術運行效果對比表

6 微生物+膜過濾技術

油類是一種烴類有機物，可以利用微生物的新陳代謝等生命活動將其分解為二氧化碳和水。生化技術無需投加混凝劑等藥劑，污泥產量低。含油廢水常見的處理工藝為微生物+膜過濾工藝，平均運行成本約2.7元/m3，污泥產量約0.11L/m3。

該工藝適用于稀油污水，其優點是自動化程度高，操作管理容易，抗沖擊力強，系統產生污泥量小，出水水質好，與原有的“物化+超濾”處理工藝相比，系統節能降耗≥30%，降低水處理藥劑成本≥0.8元/m3，污泥減量50%以上。

微生物+膜過濾工藝處理效果見表2所示。

表2 微生物+膜過濾工藝處理效果

7 結論

從污水處理技術源頭上控制污泥產量是降低污泥產量、減少運行成本的有效手段。本文介紹了藥劑投加量少的低產泥污水處理技術。

電化學預氧化污水處理技術適用于強腐蝕性污水水質改性，相比于純投加藥劑改性的處理工藝加藥量可降低30%～40%，污泥產生量減少10%。

多功能超細化污水處理工藝適用于強腐蝕性污水水質改性，污泥量減少53%。

高梯度聚結氣浮污水處理技術適用于含聚污水，不需投加藥劑，可節省老化油和污泥處置費0.3 元 /m3。

雙級氣浮處理工藝適用于含聚污水，集合了渦凹氣浮及溶氣氣浮的優點，不需投加藥劑，降低污水處理藥耗0.42元/ m3。

微生物+膜過濾工藝，適用于稀油污水，污泥減量50%以上。