新型处理技术在大港油田污水处理中的应用

李青王存雷吴隆荣

（1.中国石油大港油田分公司采油工艺研究院；2.中国石油大港油田分公司检测监督评价中心）

新型处理技术在大港油田污水处理中的应用

李青1王存雷2吴隆荣2

（1.中国石油大港油田分公司采油工艺研究院；2.中国石油大港油田分公司检测监督评价中心）

为增强污水处理效果，缩短处理流程，通过对径向流核桃壳过滤器、高效流砂过滤器等多种技术原理介绍，同时结合现场实际应用情况进行分析，涡凹气浮＋高效流砂过滤技术、径向流核桃壳过滤器、水力旋流器、复合式油水分离器数种新型污水处理技术在大港油田得到了应用，并取得了良好的处理效果。

污水处理；水质指标；径向流；旋流

0 引 言

大港油田陆上现有污水处理站20座，目前形成了以重力沉降、压力聚结、旋流除油和核桃壳过滤器去除悬浮物为主体的污水处理工艺技术，产出污水11.58×104m3／d，回注水10.58×104m3／d。

各站处理工艺基本能够满足水质指标要求，个别水质超标原因可能是由于核桃壳过滤器滤料漏失或原油浸透纤维球，影响过滤效果。

近几年，通过技术改造和系统维修，大港油田的注水水质有明显提高，但由于不同区域、不同的污水水质造成现有污水处理工艺稳定性较差，一般一年左右就需要维修改造，特别是南部油田的高凝稠油污水的处理，现有的核桃壳加纤维球过滤工艺很难适应。

1 新型污水处理技术在大港油田的应用

加强油田污水整体配套工艺技术研究，特别是运行高效低耗、质量稳定可靠的污水处理新工艺、新设备的研究与应用，减少工艺设施，缩短工艺流程，实现污水处理系统集成化是今后污水处理技术的攻关方向［1-3］。

1.1 涡凹气浮＋高效流砂过滤技术

1.1.1 技术原理

涡凹气浮工作原理：悬浮物和油在加药混凝后通过微气泡的粘附浮上作用完成与水的分离［4］。

设备特点：低噪声、占地面积省、无需循环泵、无需空压机、无需地下管线、操作简单、处理效率高、易安装维护。装置结构，见图1。

图1 涡凹气浮装置结构

高效流砂过滤器工作原理：

原水过滤：原水由高位槽或提升泵泵入过滤器底部的配水环，经导流槽和分配器均匀向上逐渐逆流经过滤床，原水中的杂质被不断截留和吸附，最终滤液从过滤器顶部的溢流堰排放，完成过滤过程。

滤料清洗和再生：截污量最大的底部滤料通过设在底部的压缩空气提砂装置提送至顶部的洗砂器中清洗，洗砂水由排污管排放，洗干净的砂重新散落分布到整个滤床截面，实现了滤料的清洗和循环流动的过程。该技术工艺流程短，运转部件少，操作简单方便，基本免维护以及辅助工艺简单。高效流砂过滤器与传统过滤器的比较见表1。

通过调研，该技术在大庆油田得到了现场应用。

1.1.2 现场应用

采油一厂唐家河联合站新建一套处理能力6 000 m3／d的污水处理系统，采用高效流砂过滤配套气浮技术，主体设备为P-55型连续式高效流砂过滤器8具，气浮池一座、混凝池一座。

污水系统流程见图2。

表1 高效流砂过滤器与传统过滤器的比较

图2 唐家河联合站污水处理系统流程

设计指标：污水系统处理能力6 000 m3／d；涡凹气浮出口：含油≤10 mg／L，悬浮物≤15 mg／L；流砂过滤器出口：含油≤8 mg／L，悬浮物≤5 mg／L。实际运行指标：污水系统处理量2 160 m3／d；涡凹气浮出口：含油3～5 mg／L，悬浮物20～30 mg／L；流砂过滤器出口：含油1～3 mg／L，悬浮物≤2～3 mg／L。

此外，已经完成了该技术在马西污水站、枣63-1区块、舍女寺油田污水处理工艺方案的编制。

1.2 径向流核桃壳过滤器

1.2.1 技术原理

该装置根据混凝动力学原理和微涡旋原理设计，由粗细两级串联组成。污水经提升泵加压后，首先进入粗滤罐涡流器中，进行混凝和油水分离，混凝分离后的污水进入微悬浮球设备再次除油，并通过微涡旋促成矾花大颗粒生成，然后下流进环形空间进行重力沉降除渣，大密度颗粒沉降到罐底。水侧流进滤筒过滤，由核桃壳截留住细小油珠和颗粒，净化后的水通过集水盒排出然后再进入细滤罐中，重复以上净化过程［5］。

该技术具有以下优点：

◆旋涡径向流核桃壳过滤技术实现了反冲洗过程中的滤料罐体外循环，使滤料冲洗更彻底，操作省时省水，用水量仅为其它类似过滤装置的三分之一。

◆充装滤料机械化，省时省力，装满一具滤罐所用时间仅为其它过滤器人工装料的1／20。

1.2.2 现场应用

官一污设计处理规模9 000 m3／d，主要工艺流程为：污水经沉降罐后，由污水提升泵提升至径向流过滤器，经过两级过滤后进入滤后水罐。该设备运行后，出口水质指标达到含油3～5 mg／L，悬浮物10～15 mg／L，减少了1级提升，节电约100 k W·h／a，节约费用约60万元。

1.3 水力旋流器

1.3.1 技术原理

旋流器利用油水密度差，在液流高速旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离，主要用于去除水中80%以上的非乳化油。旋流器的关键部件为旋流管，由进口、旋流腔、收缩腔、尾椎、尾管、底流口、溢流口等部件组成。油水混合液由旋流腔上的进口进入分离器，在一定的压差条件下，形成螺旋流动，经收缩腔、尾椎两极收缩，使流体增速并自分离器的内部形成一个稳定的离心力场。根据斯托克定律，在油水混合液中重相水在强大离心力作用下被抛向旋流管的内壁，从底流口排出，轻相油向分离器中心聚结，从溢流口流出，从而实现油水分离［6］。

物料在旋流器内停留时间短，效率高，结构简单紧凑，占地少，投资少，没有转动部件，因而容易制造、维护和修理，易于实现连续化操作及自动控制等。

1.3.2 现场应用

南三污水处理站采用旋流除油＋核桃壳过滤＋纤维球过滤处理流程，见图3。

污水设计处理能力为1 500 m3／d，目前实际处理量：700～1 000 m3／d。

南三污旋流器入口含油的平均值为187.1 mg／L，经过旋流器处理后，出口含油平均值为47.4 mg／L，达到了处理后设计指标≤50 mg／L。

1.4 复合式油水分离器

1.4.1 技术原理

该技术采用粗粒化滤料吸附、侧向流油水分离原理实现油水分离，达到除油效果；使用改性纤维球过滤器去除污水中悬浮物。

1.4.2 现场应用

根据枣二联污水处理量和注水水质指标的要求，在枣二联试验应用了CHQ80／0.6Z型复合式油水分离器。

枣二联污水站设计处理规模为6 000 m3／d。处理后水质含油7.8 mg／L，悬浮物9.8 mg／L。

图3 南三污水处理站工艺流程

复合式油水分离＋纤维球过滤技术的应用需要处理好以下三个方面的技术问题：

◆油水分离器部分的脱油效果必须保证纤维球不会被重度污染；

◆纤维球“憎油”效果良好，且不易出现机械破损；

◆实现纤维球过滤时的“压实”作用，确保形成有效的滤层。

2 结束语

◆涡凹气浮＋高效流砂过滤技术、径向流核桃壳过滤器、水力旋流器、复合式油水分离器等新型污水处理技术在大港油田得到了应用，并取得了良好的处理效果。

◆含聚污水的油水稳定性变强，用常规工艺处理难度大，目前还没有成熟的含聚污水处理工艺，下一步应继续增加对含聚污水处理技术的研究力度。

［1］ 张文.油田污水处理技术现状及发展趋势［J］.油气地质与采收率，2010，17（2）：108-110.

［2］ 王海峰，王增林，张建.国内外油田污水处理技术发展概况［J］.油气田环境保护，2011，21（2）：14-16.

［3］ 侯腱膨，陈东明，付晓.油田污水处理技术现状和新进展［J］，内蒙古石油化工，2010（10）：16-18.

［4］ 黄正智，陈勇，李权.涡凹气浮-流砂过滤法在含油乳化液废水处理中的应用［J］.广东水利水电，2005（4）：17-19.

［5］ 李孝东，李才雄，何永明，等.径向流核桃壳过滤技术应用效果良好［J］.石油钻采工艺，2008（6）：19-21.

［6］ 李枫.油田污水处理复合式水力旋流器分离机理及特性研究［D］.大庆：大庆石油学院，2008.

1005-3158（2014）03-0038-03

2013-04-08）

（编辑 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.03.012

李青，2005年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现任中国石油大港油田公司采油工艺研究院地面室副主任。通信地址：天津大港油田幸福路1278号采油工艺研究院地面工艺室，300280