高腐蝕污水處理設(shè)備進(jìn)出口檢測(cè)及分析評(píng)價(jià)

楊 博

（陜西省延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075）

油田污水處理改性工藝主要處理適用于腐蝕性較強(qiáng)的污水，其原理是在重力流程中通過(guò)投加堿性藥劑提高污水的pH 值[1-5]，使其由酸性變?yōu)閴A性，從而達(dá)到控制或降低腐蝕、提高混凝沉降效果，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定及凈化的目的。堿性藥劑可促使偏酸性的采出水生成CaCO3、MgCO3等鹽垢沉淀物，同時(shí)還有破乳、抑制腐蝕性細(xì)菌生長(zhǎng)的作用，該技術(shù)包括：離子調(diào)整技術(shù)、旋流混合技術(shù)、電化學(xué)處理技術(shù)和自動(dòng)加藥排泥技術(shù)[6-10]。富縣采油廠馮坪污水處理站建于1999 年，2010 年采用水質(zhì)改性技術(shù)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)處理規(guī)模500 m3/d，實(shí)際處理水量300 m3/d，處理水源為原油脫出水。

1 進(jìn)出口水質(zhì)分析

在富縣采油廠污水處理站設(shè)備進(jìn)出口設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，連續(xù)5 d 進(jìn)行采樣分析，從得出的水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析[11，12]結(jié)果（見(jiàn)表1）。該站污水水質(zhì)屬于氯化鈣型，礦化度在33 000 mg/L～38 000 mg/L，其中氯離子含量在22 000 mg/L 左右，來(lái)水水質(zhì)略偏酸，其pH 值在5.8～6.6，從總體處理效果來(lái)看：

（1）出水水質(zhì)含油量基本達(dá)標(biāo)，但出水水質(zhì)不穩(wěn)定，5 d 的連續(xù)采樣中有2 d 超標(biāo)2.8 倍；

（2）出水水質(zhì)懸浮固體含量超標(biāo)，5 d 的連續(xù)采樣分析中4 d 嚴(yán)重超標(biāo)，與注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比，懸浮固體含量平均超標(biāo)達(dá)5.2 倍，最高超標(biāo)達(dá)7.9 倍；

（3）出水水質(zhì)pH 值在6.1～6.4，腐蝕速率指標(biāo)不穩(wěn)定，存在超標(biāo)現(xiàn)象；

（4）井口水質(zhì)存在惡化現(xiàn)象，懸浮固體含量反彈嚴(yán)重，平均為29.53 mg/L（5 d 采樣最高值為57.00 mg/L），腐蝕速率也有所增加，說(shuō)明處理水質(zhì)穩(wěn)定性較差，處理效果不穩(wěn)定。

1.1 含油指標(biāo)（見(jiàn)圖1～圖3）

1.2 含懸浮物指標(biāo)（見(jiàn)圖4～圖6）

從各控制節(jié)點(diǎn)水質(zhì)來(lái)看，來(lái)水含油量和懸浮固體含量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，但各節(jié)點(diǎn)水質(zhì)波動(dòng)較大，濾前預(yù)處理效果明顯沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中實(shí)際濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)過(guò)濾器進(jìn)水水質(zhì)懸浮固體含量小于5 mg/L 的要求。

2 處理工藝

2.1 預(yù)處理單元

目前該工藝處理水源主要為原油脫出水、作業(yè)措施廢水、延河水，水源種類多、成分復(fù)雜，根據(jù)不同水源有針對(duì)性進(jìn)行預(yù)處理后再混合均質(zhì)。對(duì)于措施廢液采取三級(jí)沉降預(yù)處理后，提升至儲(chǔ)水罐按比例外輸調(diào)儲(chǔ)罐混合均質(zhì)。水源混合均質(zhì)配比方式為：一是在原油脫出水、措施廢水外輸口裝有精密流量計(jì)，按比例輸至儲(chǔ)水罐，最大比例可達(dá)4:1；二是在污水處理站調(diào)儲(chǔ)罐處添加清水，水源為延河水，根據(jù)實(shí)際欠缺水量，通過(guò)流量計(jì)嚴(yán)格控制清污水的混合比例。從采油廠水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，進(jìn)站含油量、懸浮固體含量和pH 值相對(duì)穩(wěn)定，說(shuō)明各水質(zhì)前期預(yù)處理效果比較好，所采取的水源混合措施方案比較合理、落實(shí)比較到位。

表1 污水處理站離子含量分析表Tab.1 Sewage treatment station ion content analysis table

圖1 節(jié)點(diǎn)實(shí)際水質(zhì)與設(shè)計(jì)值含油量指標(biāo)對(duì)比圖Fig.1 Comparison chart of oil content in the actual water quality and design value

圖2 各控制節(jié)點(diǎn)含油量水質(zhì)波動(dòng)圖Fig.2 Water quality fluctuation diagram of oil content of each control node

2.2 水質(zhì)改性單元

水質(zhì)改性單元主要由預(yù)反應(yīng)器、旋流分離器和緩沖水罐組成（見(jiàn)圖7）。在預(yù)反應(yīng)器中投加pH 調(diào)整劑、離子調(diào)整劑、助凝劑，藥劑充分反應(yīng)后，進(jìn)入后段旋流分離器分離，旋流分離器利用旋流原理對(duì)經(jīng)預(yù)反應(yīng)器混凝的出水進(jìn)行旋流分離懸浮物，在分離器出口加入穩(wěn)定劑，穩(wěn)定水性[13-15]。

圖3 各控制節(jié)點(diǎn)除油處理效果分析圖Fig.3 The control node in addition to oil treatment effect analysis

圖4 節(jié)點(diǎn)實(shí)際水質(zhì)與設(shè)計(jì)值懸浮固體含量指標(biāo)對(duì)比圖Fig.4 Comparison of the suspended solid content in the actual water quality and the design value of the node

圖5 各控制節(jié)點(diǎn)懸浮固體含量水質(zhì)波動(dòng)圖Fig.5 Water quality fluctuation of the suspended solid content of each control node

2.3 旋流分離器處理效果

水力旋流正常運(yùn)行需要有穩(wěn)定的工作場(chǎng)，其進(jìn)水水量和壓力的波動(dòng)都會(huì)影響到分離效果，另外懸浮固體含量跳躍式變化也會(huì)對(duì)分離效果有直接影響。從處理效果來(lái)看（見(jiàn)表2），旋流器出水懸浮固體含量波動(dòng)較大，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求，旋流分離器運(yùn)行不穩(wěn)定，其設(shè)備有待改進(jìn)、運(yùn)行參數(shù)有待優(yōu)化，建議在其后段增加沉降罐，以穩(wěn)定改性沉降出水，減少過(guò)濾負(fù)荷。

2.4 各節(jié)點(diǎn)腐蝕速率測(cè)定

從各節(jié)點(diǎn)腐蝕速率分析來(lái)看（見(jiàn)表3），連續(xù)3 d 的采樣分析，各控制節(jié)點(diǎn)并未呈直線下降趨勢(shì)，其中出水水質(zhì)腐蝕速率也不穩(wěn)定，過(guò)濾器出水有2 d 超標(biāo)、井口有2 d 超標(biāo)，說(shuō)明水質(zhì)改性效果還需要改進(jìn)提高。

圖6 各控制節(jié)點(diǎn)去除懸浮固體效果分析圖Fig.6 Analysis of the effect of the control node to remove suspended solids

圖7 水質(zhì)改性工藝流程圖Fig.7 Water quality modification process flow chart

表2 旋流分離器進(jìn)出水指標(biāo)Tab.2 Import and export of cyclone separator

表3 各控制節(jié)點(diǎn)腐蝕速率分析表Tab.3 Table of corrosion rate analysis for each control node

2.5 過(guò)濾單元

過(guò)濾單元為雙濾料過(guò)濾器+PEU 燒結(jié)管過(guò)濾器組成二級(jí)過(guò)濾，其中雙濾料過(guò)濾器中充填φ0.45 mm 石英砂和磁鐵粉，燒結(jié)管過(guò)濾器濾管規(guī)格為PEU16-3119，目前雙濾料過(guò)濾器運(yùn)行正常，每天反洗1 次；燒結(jié)管過(guò)濾器停運(yùn)。燒結(jié)管過(guò)濾器停運(yùn)的主要原因是由于改性后的污水中懸浮物密度大、顆粒細(xì)，沉降后比較密實(shí)，因此容易導(dǎo)致濾料板結(jié)，燒結(jié)管濾管極易堵塞，再生困難。從過(guò)濾器運(yùn)行來(lái)看，雙濾料過(guò)濾器設(shè)計(jì)濾速為11.2 m/h，實(shí)際濾速為5.2 m/h，濾前預(yù)處理效果明顯沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中實(shí)際濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)過(guò)濾器進(jìn)水水質(zhì)懸浮固體含量小于5 mg/L 的要求。從過(guò)濾出水來(lái)看（見(jiàn)表4），其出水水質(zhì)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，懸浮固體含量平均超標(biāo)12 倍、含油量平均超標(biāo)3 倍。

3 結(jié)論

（1）從實(shí)際處理效果來(lái)看，其出水含油量平均為3.78 mg/L（2.10 mg/L～8.40 mg/L），懸浮固體含量平均為24.54 mg/L（1.00 mg/L～57.00 mg/L），懸浮固體含量、腐蝕速率均超標(biāo)，出水水質(zhì)也沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)“ 3、2、2”注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。另改性后的污水中懸浮物密度會(huì)變大，沉降后比較密實(shí)，過(guò)濾器濾料容易板結(jié)，在過(guò)濾器布水和集水構(gòu)件上結(jié)垢。根據(jù)污水特點(diǎn)和水質(zhì)要求，需要充分考慮過(guò)濾器對(duì)改性水質(zhì)的適應(yīng)性，解決濾料容易板結(jié)、結(jié)垢的問(wèn)題。目前選用雙濾料過(guò)濾器采取定時(shí)反洗方式（每天反洗一次），其反洗控制方式不利于過(guò)濾器的正常運(yùn)行和滿足出水水質(zhì)穩(wěn)定的要求，應(yīng)該采取過(guò)濾壓差控制反洗頻率。出水水質(zhì)除含油量基本達(dá)標(biāo)外，懸浮固體含量、腐蝕速率均超標(biāo)，從井口采樣來(lái)看，水質(zhì)沿程惡化明顯，說(shuō)明處理后水質(zhì)不夠穩(wěn)定，水質(zhì)改性工藝有待調(diào)整優(yōu)化。

表4 過(guò)濾器進(jìn)出水指標(biāo)Tab.4 Filter import and export index

（2）從各控制節(jié)點(diǎn)來(lái)看，水質(zhì)波動(dòng)較大，濾前預(yù)處理效果明顯沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中濾前懸浮固體含量為8.60 mg/L～145.00 mg/L，一是可能改性藥劑投加等未能隨著進(jìn)水水質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整；二是改性后沉降段有待加強(qiáng)，沉降參數(shù)有待優(yōu)化。

（3）從采樣來(lái)看，水質(zhì)沿程惡化明顯，其中懸浮固體含量和腐蝕速率兩項(xiàng)指標(biāo)反彈明顯，說(shuō)明處理后水質(zhì)不夠穩(wěn)定，水質(zhì)改性工藝有待調(diào)整優(yōu)化。

由于改性工藝需要調(diào)整水中離子，同時(shí)該站水源多樣而復(fù)雜，注水水質(zhì)配伍性指標(biāo)對(duì)注水持續(xù)開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，該廠尚未開(kāi)展改性水質(zhì)配伍性評(píng)價(jià)，建議應(yīng)給予重視。在改性水質(zhì)配伍性良好的基礎(chǔ)下，對(duì)現(xiàn)有工藝流程和主要處理設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以確保處理效果滿足油田開(kāi)發(fā)要求。