青海油田某采油廠污水處理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整研究及應(yīng)用

陳國泉

1? 現(xiàn)狀

青海油田某采油廠投入試注水開發(fā)以來，建成水處理系統(tǒng)，但工藝流程、關(guān)鍵處理技術(shù)未進(jìn)行大的改變。在近20年的運(yùn)行過程中，污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)的問題不斷積累，矛盾逐年突出。首先是處理后的污水水質(zhì)不合格，對后端的注水系統(tǒng)造成嚴(yán)重的腐蝕結(jié)垢。其次是處理系統(tǒng)過水不暢，處理能力達(dá)不到油田開發(fā)需要，注水工作嚴(yán)重滯后，另外還導(dǎo)致大量污水外排，造成水源浪費、環(huán)境污染。更重要的是不合格的污水回注地下后，對注水井生產(chǎn)管柱、地層都造成了嚴(yán)重傷害，直接影響了油田的長期持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和高效開發(fā)，增加了開采成本。為滿足增加的污水處理量的要求，聯(lián)合站系統(tǒng)擴(kuò)容工程重新開建，擴(kuò)容工作的完成，系統(tǒng)最大處理能力可達(dá)20000方/天。投用后處理后的水質(zhì)穩(wěn)定，但因工藝特點加入了大量的石灰乳，導(dǎo)致系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量大，處理后為污水pH值高，系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，對油藏儲層巖芯滲透率傷害較大，為了解決污水處理系統(tǒng)存在的問題，引進(jìn)預(yù)氧化污水處理技術(shù)和高效聚沉旋流污水處理技術(shù)，日石灰乳加藥量由6噸降低至2噸，處理后的污水pH值6.5-6.7之間。為滿足更為嚴(yán)格的安全生產(chǎn)要求，該站污水處理過程中停止添加雙氧水，同時減少石灰乳的添加量直至不加。導(dǎo)致該聯(lián)合站、各分注站及各井口水質(zhì)均嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)，影響注水。

2? 研究內(nèi)容

在現(xiàn)有工藝流程的基礎(chǔ)上，采用激活劑+高效活性預(yù)處理劑+高效復(fù)合混凝劑+助凝劑的方式對聯(lián)合站污水進(jìn)行處理，加藥的先后順序為激活劑、高效活性預(yù)處理劑、高效復(fù)合混凝劑、助凝劑。確保聯(lián)合站凈化水罐出口水質(zhì)達(dá)標(biāo)。并達(dá)到以下四種目的：

（1）通過優(yōu)化，操作人員可以熟練掌握尕斯聯(lián)合站污水處理的工藝流程、設(shè)備操作及水質(zhì)變化情況。

（2）確定能夠滿足生的產(chǎn)加藥比，降低正式運(yùn)維后污水處理的費用

（3）確定設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及操作規(guī)程。

（4）確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)，指標(biāo)確定為凈化水罐出口機(jī)雜≤9mg/L，含油≤6mg/L，二價鐵≤1mg/L。

2.1 室內(nèi)試驗

2.1.1技術(shù)思路

從聯(lián)合站現(xiàn)場運(yùn)行情況分析，目前停用雙氧水和石灰乳，只采用水質(zhì)穩(wěn)定劑+助凝劑污水處理配方，水質(zhì)很難達(dá)標(biāo)。在不采用雙氧水和石灰乳，在現(xiàn)有工藝、設(shè)備、藥劑等不做大的變動的情況下系統(tǒng)的解決水質(zhì)的凈化、穩(wěn)定及與儲層的配伍性問題。具體思路如下：

（1）通過采用激活劑去除水中的鐵;

（2）采用預(yù)處理劑增加絮體重量，吸附水中的油，使絮體在旋流分離器中下沉;

（3）采用混凝劑使水中機(jī)雜、預(yù)處理劑形成小的顆粒;

（4）采用助凝劑使小顆粒抱團(tuán)、下沉。

2.1.2 藥劑機(jī)理

激活劑：是一種催化劑。當(dāng)溶解于水時，催化劑即開始與預(yù)處理劑產(chǎn)生催化反應(yīng)，產(chǎn)生提高數(shù)倍的反應(yīng)速度，極大地縮短反應(yīng)時間?？梢允硅F離子以絮凝的形式沉降下來，從而降低出口水質(zhì)總鐵含量，使之達(dá)標(biāo)。

預(yù)處理劑：提高絮體密實度以及比重，使絮體在尕斯聯(lián)合站高礦化度水中保持下沉狀態(tài)。

混凝劑：混凝劑是通過雙電層作用機(jī)理、吸附架橋機(jī)理、網(wǎng)捕作用機(jī)理將水中的膠體微?；蚣?xì)微懸浮物相互粘結(jié)和聚集在一起。

助凝劑：是為了強(qiáng)化和改善混凝過程而加入的一種輔助藥劑，可以增加絮體密度，提高混凝效果，有利于水中鐵和含油的去除。

2.1.3配方確定

實驗用藥劑：

激活劑

預(yù)處理劑? ? ? ? 硅藻土、膨潤土

混凝劑? ? ? ? ? 聚合氯化鋁（四種）

助凝劑? ? ? ? ? 聚丙烯酰胺

實驗儀器：500ml燒杯、玻璃棒、PH計、電子天平、量筒、移液管、容量瓶

含油污水：取自聯(lián)合站調(diào)儲罐出口，水溫52℃，pH值為6.8。

實驗方法：

取500ml未處理含油污水于燒杯中，加入定量的PH調(diào)節(jié)劑攪拌均勻，測定水樣PH;然后順次加入一定量的絮凝劑、助凝劑后，攪拌并計時，90s后停止攪拌并觀察絮凝現(xiàn)象，靜置0.5h，1h后測定燒杯上清液的PH，通過分析上清液的PH值、含油、鐵含量等確定各種藥劑的最佳加藥范圍。

2.1.4實驗結(jié)果

通過連續(xù)7天的室內(nèi)實驗，最終確定藥劑的最佳加藥量，為現(xiàn)場應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2技術(shù)特點

1、處理方法綜合了化學(xué)絮凝、物理吸附、催化等多種反應(yīng)機(jī)理，充分發(fā)揮多種藥劑的相結(jié)合的效應(yīng)，處理工藝簡易。

2、出水效果好，懸浮物及鐵含量更低。

3、比傳統(tǒng)的預(yù)氧化方法更為穩(wěn)定，故障率低。

4、反應(yīng)時間較短，投資較少。

5、藥劑法中使用部分為常規(guī)藥劑，非常規(guī)藥劑都是在原有常規(guī)藥劑基礎(chǔ)上的改良和復(fù)配，安全性能高，不存在二次污染等問題。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 凈化水出口含油、機(jī)雜、總鐵變化曲線

1）凈化水出口機(jī)雜變化曲線

從曲線中我們可以明顯看出，凈化水出口機(jī)雜逐步減小，目前可以達(dá)到15mg/L左右，雙濾料22日開啟后，雙濾料出口達(dá)標(biāo)，7月29日后，機(jī)雜可以完全達(dá)到10mg/L以下。

2）凈化水出口含油變化曲線

從曲線中我們可以明顯看出，凈化水出口含油逐步減小，目前可以達(dá)到15mg/L以下，雙濾料22日開啟后，雙濾料出口達(dá)標(biāo)，7月29日后，含油可以完全達(dá)到10mg/L以下。

3）凈化水出口總鐵變化曲線

從曲線中我們可以看出，未加激活劑時，總鐵指標(biāo)并沒下降，而是隨著來水總鐵的含量變化而變化。加入激活劑后，總鐵指標(biāo)保持在1mg/L及以下。二價鐵保持在0.6-0.8之間。

3.2 加藥量變化曲線

從曲線中我們可以看出，助凝劑的用量變化不大，隨著水質(zhì)的不同，預(yù)處理劑和混凝劑的用量需要進(jìn)行調(diào)整來保證旋流出口水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

4? 結(jié)論及建議

（1）現(xiàn)場應(yīng)用共經(jīng)歷3個階段： 第一階段未加激活劑，機(jī)雜28.7mg/L，含油18.6mg/L，二價鐵6.5mg/L;第二階段加入激活劑進(jìn)入第二階段，機(jī)雜19.6mg/L，含油16.5mg/L，二價鐵1mg/L;第三階段開啟雙濾料過濾裝置，雙濾料出口達(dá)標(biāo)，凈化水罐出口水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)（機(jī)雜≤9mg/L，含油≤6 mg/L，二價鐵≤1 mg/L），保證聯(lián)合站平穩(wěn)運(yùn)行，現(xiàn)場應(yīng)用取得成功。

（2）現(xiàn)場應(yīng)用期間確定不同的加藥量來應(yīng)對各種來水情況。如果調(diào)儲罐出口含油大于3000 mg/L，且持續(xù)半個小時以上，則需關(guān)閉雙濾料和1號凈化水罐，開啟2號凈化水罐，當(dāng)水質(zhì)穩(wěn)定后再行開啟雙濾料和1號凈化水罐，關(guān)閉2號凈化水罐，確保凈化水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。