油田綜合廢液處理技術(shù)及應(yīng)用效果

大慶油田水務(wù)公司

某油田在壓裂、試油等生產(chǎn)作業(yè)過程中產(chǎn)生的綜合廢液含有大量的油類、懸浮物，且乳化嚴(yán)重，同時具有水質(zhì)化學(xué)成分復(fù)雜穩(wěn)定、高COD（化學(xué)需氧量）、高礦化度、高濃度胍膠等特點。目前配套環(huán)保工程只建設(shè)了綜合廢液儲存設(shè)施，尚不具備處理功能。為徹底解決油田綜合廢液處理的問題，利用現(xiàn)有儲存設(shè)施，根據(jù)進(jìn)口水質(zhì)、種類、數(shù)量和出口水質(zhì)要求，設(shè)計建設(shè)1套廢液處理裝置，其廢液處理量為20 m3/h，年廢液處理量為15 000 m3。由于該油田生產(chǎn)廢液含有大量的油、胍膠及多種添加劑[1-2]，致使廢液具有穩(wěn)定性較強(qiáng)、高黏度、高含油的特點，增加了廢液處理的難度[3]。該項目設(shè)計的出水水質(zhì)需達(dá)到SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》中滲透油層注水水質(zhì)要求，即水中含油濃度≤15 mg/L，懸浮物濃度≤5 mg/L，粒徑中值≤3 μm。

1 廢液處理工藝

1.1 廢液水質(zhì)

油田綜合廢液來水指標(biāo)為：含油濃度≤1 000 mg/L，懸浮物濃度≤1 500 mg/L，粒徑中值≤10 μm。處理后出水指標(biāo)為：含油濃度≤15 mg/L，懸浮物濃度≤5 mg/L，粒徑中值≤3 μm。出水水質(zhì)需達(dá)到SY/T5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》中滲透油層注水水質(zhì)要求，具體指標(biāo)見表1。

表1 油田綜合廢液處理工藝進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Inlet and outlet water quality of oilfield comprehensive waste liquid treatment process

1.2 工藝流程

根據(jù)油田綜合廢液水質(zhì)特點及設(shè)計回注標(biāo)準(zhǔn)要求，通過多方案對比，最終確定綜合廢液處理工藝流程（圖1）。

圖1 油田綜合廢液處理工藝流程Fig.1 Treatment process of oilfield comprehensive waste liquid

儲存池中的綜合廢液由提升泵提升至預(yù)氧化裝置[4-5]，經(jīng)加藥氧化反應(yīng)后進(jìn)入高效氣浮裝置[6-7]；處理后的廢液由提升泵提升至磁分離裝置，經(jīng)磁絮凝反應(yīng)[8]及磁粉回收處理后進(jìn)入緩沖水箱，接著由過濾提升泵提升至兩級過濾裝置；過濾后的水儲存至處理后水箱，一部分外輸，一部分進(jìn)入反沖洗水罐。反沖洗后的廢水再經(jīng)回收水泵升壓后，根據(jù)水質(zhì)情況，分別進(jìn)入廢液處理站的調(diào)節(jié)罐及反沖洗水處理系統(tǒng)，廢水全部處理或回收[9]。在預(yù)氧化、高效氣浮、磁分離裝置中分離出來的懸浮物或油污進(jìn)入收渣箱，運(yùn)輸至其他設(shè)備處理。

2 廢液處理裝置

2.1 預(yù)氧化裝置

預(yù)氧化裝置（1 套）主要由預(yù)氧化罐、水力旋流混合器、布水器、緩沖區(qū)組成。其處理能力為20 m3/h，規(guī)格2.8 m×4.1 m，總?cè)莘e25 m3，有效水深3.7 m，有效容積22.8 m3，氧化時間1 h。通過氧化劑與廢液發(fā)生氧化作用，去除廢液中大部分浮油及大顆粒懸浮物，改變水質(zhì)特性，降低廢液黏度及穩(wěn)定性，為后續(xù)工藝提供有利進(jìn)水條件。

2.2 高效氣浮裝置

高效氣浮裝置（1套）采用全回流溶氣技術(shù)。單臺處理量為20 m3/h，規(guī)格6.0 m×2.8 m×3.6 m，總?cè)莘e60.5 m3，有效水深3.2 m，有效容積53.8 m3。配套提升泵2臺，單臺流量為20 m3/h，揚(yáng)程80 m，功率7.5 kW；空壓機(jī)1 臺，流量0.02 m3/h，壓力1.2 MPa；加藥隔膜計量泵6臺，流量0.4 m3/h。廢液與高壓空氣、混凝劑、助凝劑充分混合并且逐級釋放壓力，在全回流氣浮裝置內(nèi)通過釋放頭將溶氣廢液釋放，絮體上浮至表面被刮泥機(jī)收集至排渣槽，主要作用是去除大部分乳化油及中粒徑懸浮物。

2.3 磁分離裝置

磁分離裝置（1 套）主要由磁絮凝和磁粉回收兩部分構(gòu)成，單臺處理量為20 m3/h。磁絮凝裝置規(guī)格為5 m×2.6 m×3 m，總?cè)莘e39 m3，有效水深2.8 m，有效容積36.4 m3；磁粉回收裝置規(guī)格為4 m×4 m×5.6 m，停留時間8 min，磁粉回收率>99.5%。磁泥回流泵流量5 m3/h，揚(yáng)程20 m；攪拌機(jī)4 臺，功率1.5 kW；剪切機(jī)流量40 m3/h，功率1.1 kW；磁粉回收泵流量20 m3/h，功率0.75 kW。該裝置是廢液處理的核心部分，大部分油、懸浮物、藥劑和磁粉在較短的時間內(nèi)均勻混合并反應(yīng)，穩(wěn)漸形成較大絮體。含磁性懸浮物或磁性微絮團(tuán)的污水進(jìn)入磁分離流道，磁性微絮團(tuán)被磁力吸附于永磁轉(zhuǎn)盤（鼓）表面[10]，廢液凈化后經(jīng)出水口排出。

2.4 兩級過濾裝置

兩級過濾裝置4 座。一級過濾裝置2 座，單座裝置規(guī)格為1.6 m×3 m，容積6 m3，濾速10 m/h，內(nèi)置石英砂、海綠石雙層濾料；二級過濾裝置2座，單座裝置規(guī)格為2.1 m×3 m，容積10 m3，濾速6 m/h，內(nèi)置石英砂、海綠石雙層濾料。配套反沖洗水泵的流量為150 m3/h，揚(yáng)程22 m，功率15 kW，且防爆。通過兩級過濾進(jìn)一步深度截留油和懸浮物，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3 運(yùn)行效果

該油田廢液處理工程于2019 年2 月底建成，2019 年3 月初進(jìn)水調(diào)試運(yùn)行，2019 年10 月進(jìn)行竣工環(huán)保驗收。2019年3—10月各處理裝置日均出水水質(zhì)見表2。

表2 組合工藝各裝置出水水質(zhì)Tab.2 Water quality of each unit in combined process

由表2 可知，采用預(yù)氧化+高效氣浮+磁分離+兩級過濾組合工藝，最終出水水質(zhì)的日均懸浮物濃度為3.4 mg/L，日均含油濃度8.6 mg/L，日均粒徑中值1.2 μm，滿足SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》中滲透油層注水水質(zhì)要求，廢液可實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)回注。工藝運(yùn)行過程中污泥平均產(chǎn)生量為13 kg/h，污泥中含有油、聚合物及多種化學(xué)添加劑，黏度較大，單獨運(yùn)輸至含油污泥處理站，處理后再綜合利用。

該工程總投資440 萬元，廢液處理成本約為20～30 元/m3（未計污泥處置費用和設(shè)備折舊維修費用），其中電費5.5～6.0 元/m3，人工費1.0～1.5元/m3，藥劑費13～23元/m3。

4 結(jié)論

對于高黏度、高含油、水質(zhì)波動大的油田綜合廢液，采用預(yù)氧化+高效氣浮+磁分離+兩級過濾的組合工藝進(jìn)行處理。在進(jìn)水懸浮物濃度1 012.8 mg/L、含油濃度986.5 mg/L、粒徑中值9.2 μm時，最終出水水質(zhì)的日均懸浮物濃度為3.4 mg/L，日均含油濃度為8.6mg/L，日均粒徑中值1.2μm，各項指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行成本控制在20～30 元/m3之間，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益顯著。