紅淺稠油污水高效利用技術(shù)及運(yùn)行管理優(yōu)化

夏瑋 梁愛國 史建英 黃寰宇（新疆油田公司采油一廠）

引言

紅淺稠油污水處理站位于新疆油田紅淺作業(yè)區(qū)。目前主要承擔(dān)紅淺、紅003井區(qū)和四2區(qū)的稠油污水處理任務(wù)。紅淺稠油污水處理與原油處理站合建，建站之初應(yīng)用污水氣浮處理技術(shù)，在該站建成了一套紅淺污水處理系統(tǒng)，處理后的污水直接外排。外排污水不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境。

為此，新疆油田公司于2009年對紅淺稠油污水處理系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。在紅淺稠油處理站新建一座處理能力為2×104m3/d的稠油污水處理系統(tǒng)，采用離子調(diào)整—旋流反應(yīng)水處理技術(shù)，處理后的污水全部回用鍋爐，實(shí)現(xiàn)了污水的資源化利用。同時，對污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理進(jìn)行優(yōu)化研究，取得了較好的效果，滿足了稠油污水處理系統(tǒng)安全平穩(wěn)生產(chǎn)的需求。

1 紅淺稠油污水處理回用鍋爐工藝及配套技術(shù)

1.1 稠油污水處理回用鍋爐工藝技術(shù)

紅淺稠油污水回用鍋爐工程采用離子調(diào)整—旋流反應(yīng)水處理技術(shù)，該技術(shù)采用化學(xué)和物理方法相結(jié)合方式，處理后含油污水達(dá)到了高壓鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)，污水處理工藝運(yùn)行平穩(wěn)，并調(diào)整污水pH值為7～8。污水處理主工藝分重力除油—旋流反應(yīng)—混凝沉降—壓力過濾—水質(zhì)軟化—提升外輸6部分。技術(shù)關(guān)鍵在于旋流反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及與之配套的污水處理藥劑性能。

1.2 新型污水反應(yīng)罐及其工作原理

紅淺稠油污水處理工藝的反應(yīng)罐創(chuàng)新性地采用了分置式反應(yīng)罐，將反應(yīng)器部分與沉降部分分置，從而克服了內(nèi)置式反應(yīng)罐沉降筒環(huán)空面積小、沉降效果較差、維修不便的缺點(diǎn)。

分置式反應(yīng)罐集反應(yīng)、沉降、吸附、排泥、收油等多種功能為一體，其工作原理是：污水在進(jìn)入反應(yīng)器前先添加絮凝劑，使其在管道內(nèi)充分混合，然后在反應(yīng)器內(nèi)分別添加助沉劑和助凝劑，保證3種藥劑的充分反應(yīng)時間。

其創(chuàng)新點(diǎn)是在重力流程的基礎(chǔ)上增加了水力旋流和污泥攔截層的設(shè)計，將混凝、反應(yīng)、加藥、沉降、顆粒吸附有機(jī)結(jié)合，減輕了后續(xù)沉降罐的負(fù)荷，保證過濾器進(jìn)水水質(zhì)。

1.3 污水處理藥劑優(yōu)選

污水處理藥劑是離子調(diào)整—旋流反應(yīng)水處理技術(shù)的關(guān)鍵，根據(jù)處理工藝的設(shè)計原理，分別開展了除油劑、凈水劑、助沉劑、助凝劑[1]4種藥劑的室內(nèi)評價工作。

經(jīng)過多次的篩選試驗(yàn)，最終確定了處理紅淺稠油污水的凈水藥劑體系，該藥劑體系分別由除油劑、凈水劑HLJ-1、助沉劑ZC-3和助凝劑923SH組成，其中反相破乳劑的優(yōu)選濃度為25mg/L，凈水劑的優(yōu)選濃度為200mg/L，助沉劑的優(yōu)選濃度為100mg/L，助凝劑的優(yōu)選濃度的5～8mg/L。

1.4 高效過濾技術(shù)

紅淺稠油污水回用鍋爐工程中首次將改性纖維束過濾器運(yùn)用于污水處理系統(tǒng)。改性纖維束過濾器采用改性纖維作濾原，保持了原油纖維呈柔性、可壓縮，孔隙率大、截污能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，工作時濾層孔隙上疏松、下致密，符合理想濾層孔隙分布的特點(diǎn)。正常過濾時由液壓裝置將纖維束壓緊，反洗再生時，可通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對濾料的往復(fù)拉伸，達(dá)到搓洗的目的，提高反沖洗效果[2]。

1.5 軟化水處理技術(shù)優(yōu)化

紅淺稠油污水軟化處理工藝在充分調(diào)研常規(guī)72t/h軟化水處理裝置的基礎(chǔ)上，研制出216t/h軟化水處理裝置。該裝置是目前油田行業(yè)最大的軟化水處理裝置，其工藝先進(jìn)、簡潔，再生時罐體采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，1臺泵可帶4組再生，大大降低了能耗；其使用的樹脂是SST-60強(qiáng)酸性苯乙烯耐溫耐油高效樹脂，既能提高制水量又能提高使用壽命，有效降低了生產(chǎn)成本。

2 紅淺稠油污水處理回用鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行管理優(yōu)化

2.1 污水處理工藝的隔油、排泥、清罐周期的優(yōu)化

稠油污水系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的正常運(yùn)行，離不開合理的隔油、排泥、清罐周期，根據(jù)對紅淺稠油污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)，針對不同設(shè)備的特性，優(yōu)化了污水處理系統(tǒng)隔油、排泥、清罐周期。優(yōu)化后，不但污水處理系統(tǒng)的隔油、排泥作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，而且針對重點(diǎn)罐，適當(dāng)延長其排泥和隔油時間，使污水系統(tǒng)更平穩(wěn)地運(yùn)行。

2.2 藥劑體系的管理優(yōu)化

藥劑體系是污水處理的關(guān)鍵部分。為了確保藥劑質(zhì)量，技術(shù)管理部門對藥劑進(jìn)行不定期抽樣化驗(yàn)?；鶎訂挝慌蓪Ｈ斯芾硭巹?，觀察藥劑品質(zhì)，核對藥劑合格證，確保藥劑質(zhì)量達(dá)標(biāo)。合理的藥劑濃度是水質(zhì)合格處理的關(guān)鍵，稠油處理站根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及時對加藥濃度進(jìn)行調(diào)整，在保證水質(zhì)處理效果的同時，優(yōu)化了污水藥劑濃度。

2.3 過濾器管理方式優(yōu)化

一級過濾器管理方式的優(yōu)化。首先，對雙濾料過濾器進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，每天6次，要求過濾器出水懸浮物含量不大于5mg/L，過濾壓差不大于0.15MPa；其次，過濾器每天反洗1次，每個月對濾罐進(jìn)行一次開罐檢查，查看濾料的污染和流失情況，做好過濾器的維護(hù)工作，當(dāng)過濾器的工作壓差大于等于0.15MPa時，進(jìn)行手動反洗，保證過濾器過濾效果。

二級過濾器管理方式的優(yōu)化。首先，對改性纖維球過濾器進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，每天6次，要求過濾器出水懸浮物含量不大于2mg/L；其次，每天過濾器反洗一次，每個月對改性纖維束過濾器濾料進(jìn)行加藥浸泡清洗，保證改性纖維束濾料清洗干凈，每季度對濾罐進(jìn)行一次開罐檢查，查看纖維束的污染及松散情況，做好過濾器的維護(hù)工作。

3 效益評價

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）節(jié)約清水401.5×104m3/a，可供19臺鍋爐使用，約可節(jié)省水費(fèi)1497.6萬元/a（清水費(fèi)用3.73元/m3）。

2）稠油污水溫度高，可實(shí)現(xiàn)熱能的再利用，處理后回用鍋爐可以減少一部分燃料，經(jīng)測算，預(yù)計可節(jié)約天然氣4.8×104m3/d，節(jié)約天然氣費(fèi)用6.24萬元/d（天然氣費(fèi)用1.3元/m3），年節(jié)約天然氣費(fèi)用2277.6萬元。

3）處理站站區(qū)實(shí)現(xiàn)熱水采暖后，節(jié)約蒸汽量43.7t/d，節(jié)約蒸汽費(fèi)用127.6萬元/a（蒸汽費(fèi)用80元/m3)。

三項合計，紅淺稠油污水處理系統(tǒng)建成后，年可節(jié)約費(fèi)用3902.8萬元，除去年處理成本722.7萬元，年經(jīng)濟(jì)效益3180.1萬元，投資回收期為3.14年，效益顯著。

3.2 社會效益

紅淺稠油污水處理回用工程是油田開發(fā)的配套工程，也是一個環(huán)保項目，屬于環(huán)境治理的社會公益項目，是一項資源再利用的項目，具有巨大的社會效益和環(huán)保效益。該項目建成投產(chǎn)后將改善本地區(qū)的自然環(huán)境，加強(qiáng)水資源及熱能的再利用，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。投入生產(chǎn)運(yùn)行兩年多來，已累計節(jié)水1003.75×104m3，節(jié)約天然氣5694×104m3，節(jié)約蒸汽4×104m3。

隨著國家對節(jié)能降耗以及環(huán)境保護(hù)的日益重視，稠油污水處理項目在技術(shù)和運(yùn)行管理方面的研究成果對油田的節(jié)能減排起到了積極的示范作用并提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)論

1）紅淺稠油污水回用鍋爐處理工藝采用離子調(diào)整—旋流反應(yīng)水處理技術(shù)的同時創(chuàng)新性地采用了分置式反應(yīng)罐，優(yōu)選出高效的污水處理藥劑，并首次在新疆油田公司污水處理工藝中應(yīng)用改性纖維束過濾器和216t/h軟化水處理裝置，保證了稠油污水的達(dá)標(biāo)處理。

2）通過對紅淺稠油污水回用鍋爐處理系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)的調(diào)試以及運(yùn)行管理的優(yōu)化，確保了污水回用鍋爐處理系統(tǒng)節(jié)能、平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]李風(fēng)亭,張善發(fā),趙艷.混凝劑與絮凝劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:33-38.

[2]Rushton A,Ward AS,Holclich RG.固液兩相過濾及分離技術(shù)[M].朱企新,許莉,譚蔚,譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:105-113.