油田污水处理新技术与应用效果

郭栋 王桂林 宋晨（华北油田公司第五采油厂）

赵州桥油田污水处理工艺流程为：油区来水→1#沉降罐→2#沉降罐→双滤料过滤器→注水泵→注水井。随着油田开发进入中后期，采出液含水率越来越高，污水处理难度和规模也随之增加，由于处理工艺落后，滤后水达不到回注标准，只能改注清水，污水无效回注，这不仅造成了水资源的巨大浪费，且二次注水也导致了注水成本高，能耗高的问题。在水资源严重短缺、环保要求日益提高的现状下，从节能降耗的角度出发，污水达标回注是最佳途径。

1 污水处理主体工艺

赵州桥油田污水处理主体工艺采用撬装多功能一体化油田水处理装置，该装置由多功能向心气浮与电极化合一含油污水处理装置、连续流含油污水处理装置和多功能一体化油田水处理器三部分组成，其将涡流混凝、气浮选、过滤和电极化处理等物理法处理技术组合在一起，大大简化了水处理工艺流程。

1.1 橇装多功能一体化油田水处理装置原理

1.1.1 溶气气浮、离心分离除油和微涡旋除污降浊原理

装置首先进行溶气，溶气水进入装置内进行涡流旋转，通过涡流旋转将水中的浮油和分散油在离心力和溶解气浮力的双重作用下移向中心后上浮罐顶，从收油管排除进行收油[1]；同时通过涡流混凝和微涡旋将水中微小颗粒聚结成大颗粒和大油珠，油珠上浮去除，颗粒则过滤去除。

1.1.2 破乳原理

水中乳化油颗粒随水经过高压电场时，得到电子，电子使乳化油颗粒表面的水分子激发脱落或电离形成水合电子e-aq，水合电子e-aq与O2形成超氧阴离子，超氧阴离子的氧化性很强，可以对乳化油颗粒中的有机油核进行降解，生成CO2和水实现破乳。

1.2 橇装多功能一体化油田水处理装置运行特点

1）悬浮物、污油去除效果较好。由气浮、涡流混凝、过滤三重作用，污水中含油量、悬浮物去除率达到80%以上。

2）现场适应性强。橇装多功能一体化油田水处理装置运行过程中无需加药，运行成本低，对油区来水含油量、悬浮物含量要求低且滤后水质稳定。

2 污水处理辅助工艺

2.1 高效三元防垢仪

赵州桥油田产出污水矿化度高达16000mg/L，其中Ca2+含量为500mg/L，现场40℃水温下，碳酸钙最大结垢量达到174mg/L，且随着温度升高，结垢量逐渐增大，因此选择在过滤器出口安装高效三元防垢仪。高效三元防垢仪采用了由九种金属组成的合金材料，其中包括了铜、锌、镍等，这种材料与流体接触时产生一种催化作用，使流体中各分子之间结合力场发生改变，同时能使固相颗粒处于悬浮、分散状态，从而抑制垢的形成。

2.2 紫外线杀菌

由于产出污水中硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌（FB）、腐生菌（TGB）严重超标，致使设备、管线的腐蚀速率达到0.08mm/a，同时其腐蚀产物（如硫化亚铁和氢氧化亚铁）与水中成垢离子相互反应形成污垢，堵塞管道，因此采用紫外线杀菌装置去除细菌。紫外线杀菌装置主要是通过利用波长为210～380nm的紫外线使细菌细胞的DNA发生突变使其死亡，从而达到杀菌的目的[2]。

2.3 其他辅助工艺

由于沉降罐运行一段时间后，罐内的污油、污泥会越来越多，若不能及时清理，就会造成滤前污水中悬浮物含量、含油量超标，加重过滤器运行负担，缩短反洗周期，甚至滤后水质不达标，因此在沉降罐内增加了负压排泥器，浮筒收油装置，并配套了排泥泵和收油泵，这不仅保证了滤前水质稳定还减轻了工人的劳动强度。

3 应用效果

通过在赵州桥油田运用“橇装多功能一体化油田水处理装置”主体工艺并配套紫外线杀菌、高效三元防垢仪、负压排泥器、浮筒收油等辅助工艺，滤后水质达到3级标准，即固体悬浮物含量小于5.0mg/L，含油量小于15.0mg/L，粒径中值小于3.0μm，SRB小于10/mL，TGB、FB小于103/mL，新技术运用后水质改善效果显著，见表1。

表1 水质改善前后对比

水质达到回注标准，污水全部有效回注，日节约清水约600m3，同时站内三台污水泵全部停用，日节电约3800kWh。

此外每年可减少因水质不合格造成的注水井、地面管网、设备设施、地层解堵等的维护费用约80万元。

[1]金胜男.喇嘛甸油田污水处理新技术[J].油气田地面工程,2012,31（7）:58-59.

[2]宋绍富.油田杀菌器及杀菌工艺研究进展[J].石油化工应用,2012,31（3）:1-5.