污水及水處理藥劑減量優化研究

1XS101平臺水處理系統存在的問題

XS101平臺是高含硫化氫氣田的采輸 + 凈化一體化生產運行裝置，日處理量 50×10⁴m³/d ，采用“醇胺法脫硫 + 克勞斯硫磺回收\"凈化工藝，具有完備的水處理裝置。但在生產過程中，存在污水產生量大、水藥劑消耗量大等問題，導致水處理回用及拉運處置成本較高。

1.1水系統工藝流程復雜，水資源消耗量大

XS101平臺水處理系統是平臺內所有裝置動力源和熱力源的重要組成部分，也是含硫天然氣脫硫凈化的基礎條件之一，分為氣田水處理系統和化學水處理系統[1]。其中，氣田水處理系統含硫污水量約為 16.5m³/d ，處理量約為 6022m³/ 年。化學水處理系統包括循環水、除鹽水、凝結水、除氧水、公用工程污水回收系統及初期雨水等，化學水處理量為 627580m³， 年。

1.2藥劑指標偏高，污水 + 藥劑成本驟增

化學水處理系統各水質控制指標較為復雜，常用的加注藥劑有磷酸鹽等20種。鍋爐除氧水磷酸鹽質量濃度控制在 5～15mg/L ，由于藥劑加注不規律，加注量不明確，導致實際磷酸鹽質量濃度為 300～ 500mg/L ，嚴重超標，極大地增加了水系統生產運行藥劑成本，且投產初期存在氣田水堵塞物，導致HCl，NaOH，H₂O₂ 、PAC及PAM藥劑消耗量升高，藥劑費用約108萬元/年。

XS101平臺污水產生量主要由處理后的含硫污水、含鹽廢水及污水回用濃水等組成，目前每日污水產生量為 170～180m³/d ，年污水產生量約 8884m³ （包含污染雨水及檢維修產生的污水），YJ污水處理廠拉運及處理費79.8元/ '_m³ ，預計XS101平臺水系統拉運處理成本約710萬元/年。

2污水及水處理藥劑減量優化思路

2.1 技術思路

基于氨法脫硫工藝經驗積累及全面分析，從生產污水產生量及水處理藥劑用量兩大方面入手，計劃開展水處理工藝流程、工藝參數、藥劑指標優化研究，分析水資源消耗量超標原因，解決污水產生量大導致的拉運處理費用高等問題，在保障安全穩定生產的前提下，降低水處理系統生產運行成本。

2.2技術路線圖（圖1）

圖1技術路線圖

3污水減量優化研究

3.1優化堿洗含鹽廢水產生量

根據尾氣堿洗原理，開展化驗分析洗滌塔中鹽含量的變化實驗，防止鹽結晶析出，造成管線堵塞。通過優化，將堿液消耗量由 0.5～0.6m³/h 減少至0.13～0.14m³/h ，節約堿液成本約10萬元/年，將除鹽水補水量由 6m³/h 減少至 2m³/h ，節約水費約9萬元/年，含鹽廢水拉運量由 34.15m³/d 減少至22.49m³/d ，節約拉運及處理費31.3萬元/年。

SO₂+2NaOH?Na₂SO₃+H₂O

2Na₂SO₄+O₂?2Na₂SO₄

3.2降低水系統工藝濃水產生量

通過開展水系統工藝優化研究，降低了污水回用、堿洗塔、氣田水等污水產生量，外運處理水量由170m³/d 減少至 110m³/d ，效果顯著。其中，優化后循環水置換量由 130m³/d 減少至 100m³/d ，除鹽水站產水率由 60% 提高到 71% ，污水回用單元調整運行參數，提高污水回用回收率由 65% 提高到 80% 。降低濃水產生量工藝措施見圖2。

圖2降低濃水產生量工藝措施

4藥劑減量優化研究

4.1 氣田水預處理加藥優化

XS101平臺所產采氣地層水為含硫廢水，需進行脫硫處理才能滿足安全生產要求。本項自采用“負壓氣提一級脫硫 + 雙氧水氧化二級脫硫 + 混凝絮凝沉淀\"工藝完成氣田水預處理[2]。氣田水每方水使用的加藥量價格190.6元/方，噸水污泥處理成本264元/方，共計454.6元/方。

通過工藝優化，污泥不再進行混凝沉淀，污水 + 污泥混輸，不產生危廢。同時，準確添加藥劑量控制藥劑成本，降低雙氧水釋放大量氧氣帶來的閃爆安全隱患。

對雙氧水進行杯試實驗，嚴格控制氣提塔進水ΔpH 、氣水比及塔內壓力。氣提塔進水pH調控為4.5～5，氣水比由10：1調控至13：1，氣提塔壓力調控 -20～+20kPa ，脫硫效果更佳[3]。氣田水預處理單元優化調整后處理價格為213.32元 'm³ ，比原工藝454.6元/ 'm³ 降低241.28元 χ_m^′ ?，F年氣田水產量 2920m³ ，每年可節約至少70.5萬元。

4.2污水回用加藥優化

XS101平臺污水回用單元預處理采用一體化混凝沉淀反應器（ Q=18m³/h ）進行除硬，使用熟石灰調節 pH ，使用該藥劑存在以下問題：熟石灰易沉淀、凝固板結，導致多介質過濾器易產生污堵，反洗頻率增加且產生的污泥量大（約 2～3m³/d? ，污泥拉運成本高，藥劑用量大等多方面問題，極大地增加生產運行成本。

針對該藥劑在使用過程中存在的問題，擬采用氫氧化鈉進行替換，并對這兩種藥劑的使用效果進行杯試實驗對比，實驗數據如表1所示。

表1兩種藥劑實驗效果對比數據

續表

在同等水樣調節pH至10.5，熟石灰的用量是氫氧化鈉的2倍。投加熟石灰后產生的污泥量較投加氫氧化鈉后產生的污泥量增加 40% 左右。

藥劑成本優化對比：根據實驗數據計算，藥劑優化后噸水藥劑成本增加0.67元。而替換藥劑后噸水污泥處置費降低0.09元，噸水化學清洗藥劑費降低0.75元，噸水設備損耗藥劑費降低0.14元。綜合考慮使用氫氧化鈉藥劑調節 pH ，噸水處理費用降低0.31元[4]

XS101平臺污水回用單元一體化混凝沉淀反應器預處理所使用的石灰藥劑優化為氫氧化鈉，成果如下。

噸水處理成本降低：0.31元 ^′m³×360m³， /天 Σ=Σ 111.6元/天。

污泥罐設置上清液回流泵，回流至一體化沉淀器繼續處理，減少污水外運量約 9m³ /天。成本降低9m³ /天 ×79.8 元 /m³=718.2 元/天。

5 結論

（1）通過開展水處理工藝流程、工藝參數、藥劑指標優化研究，污水回用量拉運量由 113m³/d 減少至70m³/d ，含鹽廢水拉運量由 34m³/d 減少至 22m³/d 污水總拉運量由 170m³/d 減少至 110m³/d ，年度預計減少污水拉運及處理總量達 20075m³ ，節約處理費用約124.3萬元。

（2）開展氣田水預處理加藥優化及污水回用加藥優化，采用“負壓氣提一級脫硫 + 雙氧水氧化二級脫硫 + 混凝絮凝沉淀”工藝，污水回用優化石灰藥劑為氫氧化鈉，精準控制藥劑成本，也降低雙氧水帶來的生產安全隱患，每年可節約藥劑費至少70.5萬元。

（3）從生產污水產生量及水處理藥劑用量兩方面入手，從根本上解決了胺法脫硫水處理費用超標問題，降本創效且水系統運行穩定，具有較高的經濟及安全效益。

參考文獻：

[1］張銅祥.油田含硫污水處理技術研究[D].西安：西安石油大學，2012.

［2］陳福亮.超濾膜工藝在污水回用中的應用中試[J].資源節約與環保，2018（7）：94-95.

［3］楊文忠，劉紅斌.熱電廠除鹽水制備系統節能降耗新工藝探索及實踐[J].能源研究與管理，2010（2）：24-28.

[4］李麗，黃玲，彭振華，等.高含硫污水處理系統穩定性影響因素及對策[J].中國石油和化工，2015（2）：52-54.