電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝探討

歐陽云

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電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝探討

歐陽云

（科盛環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇南京 211500）

介紹一種油田污水處理工藝，采用電氧化-絮凝+高效活性污泥凈水的工藝對(duì)油田廢水進(jìn)行處理，不僅減少了水處理化學(xué)藥劑的投加量，而且避免了地層水水質(zhì)富營養(yǎng)化。

電氧化-絮凝；活性污泥法；油田廢水

當(dāng)前油田污水處理常用的有兩種方法。一種是采取傳統(tǒng)的重力浮選+混凝沉降+壓力過濾+緩蝕阻垢藥劑投加的處理工藝，該工藝通過重力自然沉降和曝氣浮選，初步去除比重較大的懸浮物和游離油，然后投加混凝藥劑，使懸浮物結(jié)合形成較大絮凝體增大懸浮物與水的比重差，達(dá)到加速懸浮顆粒與污水分離的目的，最后通過多級(jí)過濾技術(shù)，進(jìn)一步降低出水中懸浮物及油含量。而對(duì)于注入水的腐蝕、結(jié)垢及細(xì)菌問題，則通過投加一定量的緩蝕劑、防垢劑和殺菌劑來解決。

這種傳統(tǒng)的重力浮選+混凝沉降+壓力過濾+緩蝕阻垢藥劑投加的處理工藝，需要通過大量投加昂貴的化學(xué)藥劑來控制水質(zhì)，生產(chǎn)成本極高，而且投加化學(xué)藥劑一般只在初期的時(shí)候效果比較好，隨著時(shí)間的推移，水中的細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，藥劑的處理效果大大降低，同時(shí)長期投加化學(xué)藥劑中一般含有有機(jī)磷等營養(yǎng)元素，造成底層水質(zhì)的富營養(yǎng)化，使得細(xì)菌大量繁殖，注水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕等問題又將暴露出來，需要不斷的重新篩選配伍的化學(xué)劑；該工藝對(duì)于含硫、含鐵較高的水質(zhì)適應(yīng)性也較差，不能有效的去除這些有害離子，加劇了注水系統(tǒng)管道設(shè)備的腐蝕。

另外一種是水質(zhì)改性技術(shù)，即以熟石灰Ca（OH）2為主要投加藥劑，將污水pH提升至8.5左右，去除污水中的CO32-、HCO3-、鐵離子、S2-并防止腐蝕的目的，同時(shí)輔以高分子絮凝劑和水質(zhì)穩(wěn)定劑，去除機(jī)械雜質(zhì)和油，起到凈化和穩(wěn)定出水水質(zhì)的目的。

水質(zhì)改性技術(shù)由于提升了污水的pH值，基本解決了注水系統(tǒng)的腐蝕問題，但是由于投加了大量的Ca（OH）2，水中過飽和濃度的Ca2+極易結(jié)垢，造成注水系統(tǒng)管道等堵塞，并且注入地層后會(huì)造成近井地帶地層堵塞，使油層滲透率日益降低，注水井的吸水能力下降，直接影響到油氣生產(chǎn)。而且Ca（OH）2的大量投加，給水中帶來了大量的不溶性固體，同時(shí)，系統(tǒng)pH值的大幅度提高，也給部分高價(jià)離子形成沉淀提供了條件，形成了大量的污泥，不僅給環(huán)保帶來巨大壓力，對(duì)周邊環(huán)境造成一定的傷害，而且產(chǎn)生高昂的污泥處理費(fèi)用。

1 工藝介紹

如圖1所示，工藝流程如下：

1）廢水儲(chǔ)罐來水首先經(jīng)提升泵提升至電絮凝設(shè)備內(nèi)置電解槽內(nèi)，電解槽內(nèi)等距平行布置鐵和石墨電極板，不同材質(zhì)電極板比例根據(jù)水質(zhì)硫以及細(xì)菌含量等參數(shù)確定，污水經(jīng)電解槽內(nèi)電解，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生電解氧化作用、電解還原作用、電解氣浮作用、電解絮凝作用。由此，污水中的陽離子如H+在電解槽內(nèi)陰極附件得到電子被還原成氫氣。其余水中的起其他金屬離子K+、Na+由于在水中具有其活潑性，仍以離子態(tài)存在。而污水中具有電解失電子活性的陰離子如Cl-、OH-在電解槽內(nèi)陽極附近失去電子被氧化成Cl2、O2，產(chǎn)生的Cl2極溶于水形成ClO-，大量的ClO-對(duì)污水具有強(qiáng)力的殺菌消毒作用，以此來降低去除水中的細(xì)菌。在陰陽極生成的大量H2和O2，其氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的輕質(zhì)油和懸浮物而上浮，經(jīng)溢流槽外排，達(dá)到除油的作用。同時(shí)由于電解過程中可溶性金屬電極電解產(chǎn)生大量陽離子，與水中的OH-作用，形成金屬氫氧化物膠體絮凝劑將廢水中的污染物質(zhì)吸附沉淀或形成較大顆粒為后續(xù)處理提供有利條件。

圖1 電氧化-絮凝+高效活性污泥處理油田廢水工藝流程圖

2）經(jīng)電氧化-絮凝處理后的廢水經(jīng)過投加pH調(diào)節(jié)劑，將pH調(diào)節(jié)至7.0～7.5后，pH調(diào)節(jié)劑采用消石灰與NaOH按9∶1的比例配制，投加量根據(jù)污水pH動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，水中的Fe2+離子與水中的S2-結(jié)合生成FeS沉淀下來，再投加少量的凈水劑和助凝劑，凈水劑采用膨潤土復(fù)合凈水劑，投加量30p～50mg/L，計(jì)量泵定量投加，助凝劑采用高分子聚丙烯酰胺，陰離子型，分子量1 000萬以上，投加量5mg/L，計(jì)量泵定量投加，使廢水進(jìn)入高效活性污泥凈水器后絮體快速沉降形成高效活性污泥濾層，此濾層靠界面物理吸附、網(wǎng)捕作用和電化學(xué)特性及范德華力的作用，將懸浮膠體顆粒、絮體、部分細(xì)菌菌體等等雜質(zhì)全部攔截在此高效活性污泥濾層上，使出水水質(zhì)達(dá)到處理要求。

3）將沉降和過濾節(jié)截留的污泥排放至污泥濃縮池；將處理后合格的水通過回注水泵回注。為了對(duì)排放的污泥能夠循環(huán)處理，對(duì)排放至污泥濃縮池內(nèi)的污泥經(jīng)過沉降后，用清水泵將上清液返送至污水儲(chǔ)罐中。對(duì)排放至污泥濃縮池內(nèi)的污泥經(jīng)過沉降后，采用污泥泵將底部污泥抽出并進(jìn)行干化處理。

該工藝對(duì)油田廢水進(jìn)行處理的出水水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》（SY/T5329—1994）的注水推薦標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)論

采用電氧化-絮凝+高效活性污泥凈水技術(shù)處理油田污水，通過物理的方法實(shí)現(xiàn)凈化水質(zhì)、控制腐蝕、抑制結(jié)垢、殺滅細(xì)菌的作用，減少水處理化學(xué)藥劑的投加量，避免地層水水質(zhì)富營養(yǎng)化，解決細(xì)菌的抗藥性等問題，提高注入水與地層水的配伍性，降低水處理運(yùn)行成本；同時(shí)去除水中鐵、硫等有害離子，避免了注水過程中水質(zhì)的變化，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的穩(wěn)定。

式中：Lw—發(fā)油損耗，kg/a；

Q —油罐年周轉(zhuǎn)量，km3；

D—油罐直徑，m；

ρy—油品密度，kg/m3；

C—油罐壁的粘附系數(shù)[2]，m3/km2（103m2）；

2.3.1 以T701#柴油罐為例

T701#罐年出廠約83萬t，那么在油品調(diào)合到油品出廠的整個(gè)過程中，該罐年周轉(zhuǎn)量Q1=1 494.24km3，D=30m，ρy= 833.2kg/m3，C=0.527 6m3/km2，代入公式（Ⅲ）可得：

Lw=87.582t

2.4 油品儲(chǔ)存損耗

2.4.1 散裝液態(tài)石油產(chǎn)品儲(chǔ)存損耗國家標(biāo)準(zhǔn)[3]

表1為散裝液態(tài)石油產(chǎn)品儲(chǔ)存損耗率

表1 儲(chǔ)存損耗率（按月計(jì)算） %

根據(jù)儲(chǔ)存損耗率表可知，油品在儲(chǔ)存過程中的損耗是很大的。例如，一座汽油儲(chǔ)備庫，在夏天它的庫存為10萬m3的汽油，在靜止?fàn)顟B(tài)下，一個(gè)月的損耗量=10×104×0.21%=210m3，若按照93#汽油/t（密度0.725g/mL）9 000元計(jì)算，210×0.725× 9 000=137.025萬元。因此在靜態(tài)儲(chǔ)存油品時(shí)會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，有效的減低產(chǎn)品庫存，是合理的降低儲(chǔ)存損耗，挽回經(jīng)濟(jì)損失。

3 降低油品損耗的措施

從上面的粗略計(jì)算可以看出，汽、柴油在1a內(nèi)因儲(chǔ)存、輸轉(zhuǎn)過程中的損耗，造成的經(jīng)濟(jì)效益流失可達(dá)上千萬元，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)工作起負(fù)面影響。為降低油品損耗，結(jié)合車間的實(shí)際情況可從技術(shù)、工藝等方面采取如下措施：

3.1 將現(xiàn)在儲(chǔ)存汽油的拱頂罐改為內(nèi)浮頂罐

汽柴油原料罐和成品罐是拱頂罐儲(chǔ)存的，再加上日照時(shí)間較長，晝夜溫差大，大大增加了油品的損耗，應(yīng)將其改為蒸發(fā)較小的內(nèi)浮頂罐。內(nèi)浮頂油罐的液面全部被浮頂所覆蓋，沒有氣體空間油品溫差變化小，內(nèi)浮頂油罐和拱頂油罐相比，可減少油品蒸發(fā)損耗90%～95%左右，而且拱頂改為內(nèi)浮頂罐投資回收期短，大多在1a內(nèi)就可收回全部投資。

3.2 收集油品蒸氣

將儲(chǔ)存相同油料的油罐氣體空間用管線接通，并將一集氣罐與管線相連，構(gòu)成一個(gè)集氣系統(tǒng)。作業(yè)時(shí)可以相互交換油氣，不使罐內(nèi)吸入新鮮空氣和排出油氣。但是應(yīng)該在連通每個(gè)油罐處安裝阻火器，防止因某個(gè)油罐發(fā)生火災(zāi)而危機(jī)所有被連通的油罐。

3.3 安裝還原吸收器

還原吸收器是立式圓筒，內(nèi)裝隔板，隔板之間填充活性炭或潤滑油等物質(zhì)，當(dāng)油罐呼出的氣體進(jìn)入還原吸收器時(shí)，蒸汽中的部分油分子被吸收劑吸收，被吸收了油氣后的混合氣排入大氣中。當(dāng)油罐吸氣時(shí)，大氣經(jīng)還原吸收器攜帶部分油分子進(jìn)入油罐，以減少罐內(nèi)液體再蒸發(fā)。安裝還原吸收器后可減少損失40%。

3.4 在呼吸閥下安裝擋板

在呼吸閥接合管下裝設(shè)擋板是一種投資資金少、安裝容易、不影響企業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)行的簡易降耗措施。在裝設(shè)擋板后，吸入罐內(nèi)的空氣在油罐氣體空間的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，避免了油面上的直接沖擊，是吸入的空氣在油罐氣體空間頂部沿徑向分散，然后平穩(wěn)地向下運(yùn)動(dòng)。不僅可以減少發(fā)油后的回逆呼出，而且可以降低下次呼氣的的油氣濃度。在相同條件下，裝設(shè)呼吸閥擋板的油罐比不裝設(shè)擋板的油罐可使油品蒸發(fā)損耗降低20%～30%。

3.5 合理安排油品儲(chǔ)罐使用率

油品儲(chǔ)罐盡量裝滿，以減少內(nèi)部氣體空間體積，并盡量減少倒罐次數(shù)，這樣會(huì)很大程度地減少油罐呼吸損耗。研究表明，當(dāng)油品儲(chǔ)罐裝滿率為90%時(shí)，蒸發(fā)損耗約為0.3%，油品儲(chǔ)罐裝滿率為70%時(shí)，蒸發(fā)損耗可達(dá)到1%～1.5%。

3.6 合理控制儲(chǔ)罐的庫存

根據(jù)氣溫的變化，市場的需求，盡量降低儲(chǔ)備庫的庫存，使儲(chǔ)備庫的庫存合理有效，能滿足市場需求的一個(gè)儲(chǔ)量，盡可能的降低因儲(chǔ)量過剩而帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)束語

在油品儲(chǔ)運(yùn)中的損耗是可以通過優(yōu)化工藝，改進(jìn)設(shè)備，精心操作來盡量降低的，降低油品儲(chǔ)存損耗也不是一朝一夕的事，是煉油企業(yè)的一項(xiàng)長期、艱巨的工作。既要研究探討一些損耗理論，又需在石油企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中多做扎實(shí)具體的研究工作。只要我們工作人員采取切實(shí)、可行、有效的防治措施，不斷加強(qiáng)油品儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)管理，那么油品損耗量就一定會(huì)降下來。

[1] 郭光臣.煉油廠油品儲(chǔ)運(yùn)[M].中國石化出版社，1999.

[2] 肖素琴.油品計(jì)量員讀本[M].中國石化出版社，2011.

Treatment of Oilfield Wastewater By Electro-Oxidation-Flocculation+High-Efficiency Activated Sludge

Ou Yang-yun

This paper introduces an oilfield wastewater treatment process，which uses electro-oxidation-flocculation+highefficiency activated sludge water purification technology to treat the oilfield wastewater，not only reduces the dosage of water treatment chemicals，but also avoids the formation water eutrophication.

electro-oxidation-flocculation；activated sludge process；oilfield wastewater

X741

B

1003–6490（2016）09–0053–02

2016–07–30

歐陽云（1984—），女，江蘇溧陽人，助理工程師，主要從事污水處理工藝及生態(tài)治理技術(shù)方面研究工作。