高腐蚀污水处理设备进出口检测及分析评价

杨 博

（陕西省延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安 710075）

油田污水处理改性工艺主要处理适用于腐蚀性较强的污水，其原理是在重力流程中通过投加碱性药剂提高污水的pH 值[1-5]，使其由酸性变为碱性，从而达到控制或降低腐蚀、提高混凝沉降效果，实现水质稳定及净化的目的。碱性药剂可促使偏酸性的采出水生成CaCO3、MgCO3等盐垢沉淀物，同时还有破乳、抑制腐蚀性细菌生长的作用，该技术包括：离子调整技术、旋流混合技术、电化学处理技术和自动加药排泥技术[6-10]。富县采油厂冯坪污水处理站建于1999 年，2010 年采用水质改性技术进行改造，设计处理规模500 m3/d，实际处理水量300 m3/d，处理水源为原油脱出水。

1 进出口水质分析

在富县采油厂污水处理站设备进出口设置检测点，连续5 d 进行采样分析，从得出的水质检测数据分析[11，12]结果（见表1）。该站污水水质属于氯化钙型，矿化度在33 000 mg/L～38 000 mg/L，其中氯离子含量在22 000 mg/L 左右，来水水质略偏酸，其pH 值在5.8～6.6，从总体处理效果来看：

（1）出水水质含油量基本达标，但出水水质不稳定，5 d 的连续采样中有2 d 超标2.8 倍；

（2）出水水质悬浮固体含量超标，5 d 的连续采样分析中4 d 严重超标，与注水水质标准相比，悬浮固体含量平均超标达5.2 倍，最高超标达7.9 倍；

（3）出水水质pH 值在6.1～6.4，腐蚀速率指标不稳定，存在超标现象；

（4）井口水质存在恶化现象，悬浮固体含量反弹严重，平均为29.53 mg/L（5 d 采样最高值为57.00 mg/L），腐蚀速率也有所增加，说明处理水质稳定性较差，处理效果不稳定。

1.1 含油指标（见图1～图3）

1.2 含悬浮物指标（见图4～图6）

从各控制节点水质来看，来水含油量和悬浮固体含量低于设计指标，但各节点水质波动较大，滤前预处理效果明显没有达到设计要求，其中实际滤前悬浮固体含量为8.60 mg/L～145.00 mg/L，远远高于设计过滤器进水水质悬浮固体含量小于5 mg/L 的要求。

2 处理工艺

2.1 预处理单元

目前该工艺处理水源主要为原油脱出水、作业措施废水、延河水，水源种类多、成分复杂，根据不同水源有针对性进行预处理后再混合均质。对于措施废液采取三级沉降预处理后，提升至储水罐按比例外输调储罐混合均质。水源混合均质配比方式为：一是在原油脱出水、措施废水外输口装有精密流量计，按比例输至储水罐，最大比例可达4:1；二是在污水处理站调储罐处添加清水，水源为延河水，根据实际欠缺水量，通过流量计严格控制清污水的混合比例。从采油厂水质检测数据来看，进站含油量、悬浮固体含量和pH 值相对稳定，说明各水质前期预处理效果比较好，所采取的水源混合措施方案比较合理、落实比较到位。

表1 污水处理站离子含量分析表Tab.1 Sewage treatment station ion content analysis table

图1 节点实际水质与设计值含油量指标对比图Fig.1 Comparison chart of oil content in the actual water quality and design value

图2 各控制节点含油量水质波动图Fig.2 Water quality fluctuation diagram of oil content of each control node

2.2 水质改性单元

水质改性单元主要由预反应器、旋流分离器和缓冲水罐组成（见图7）。在预反应器中投加pH 调整剂、离子调整剂、助凝剂，药剂充分反应后，进入后段旋流分离器分离，旋流分离器利用旋流原理对经预反应器混凝的出水进行旋流分离悬浮物，在分离器出口加入稳定剂，稳定水性[13-15]。

图3 各控制节点除油处理效果分析图Fig.3 The control node in addition to oil treatment effect analysis

图4 节点实际水质与设计值悬浮固体含量指标对比图Fig.4 Comparison of the suspended solid content in the actual water quality and the design value of the node

图5 各控制节点悬浮固体含量水质波动图Fig.5 Water quality fluctuation of the suspended solid content of each control node

2.3 旋流分离器处理效果

水力旋流正常运行需要有稳定的工作场，其进水水量和压力的波动都会影响到分离效果，另外悬浮固体含量跳跃式变化也会对分离效果有直接影响。从处理效果来看（见表2），旋流器出水悬浮固体含量波动较大，远没有达到设计出水水质要求，旋流分离器运行不稳定，其设备有待改进、运行参数有待优化，建议在其后段增加沉降罐，以稳定改性沉降出水，减少过滤负荷。

2.4 各节点腐蚀速率测定

从各节点腐蚀速率分析来看（见表3），连续3 d 的采样分析，各控制节点并未呈直线下降趋势，其中出水水质腐蚀速率也不稳定，过滤器出水有2 d 超标、井口有2 d 超标，说明水质改性效果还需要改进提高。

图6 各控制节点去除悬浮固体效果分析图Fig.6 Analysis of the effect of the control node to remove suspended solids

图7 水质改性工艺流程图Fig.7 Water quality modification process flow chart

表2 旋流分离器进出水指标Tab.2 Import and export of cyclone separator

表3 各控制节点腐蚀速率分析表Tab.3 Table of corrosion rate analysis for each control node

2.5 过滤单元

过滤单元为双滤料过滤器+PEU 烧结管过滤器组成二级过滤，其中双滤料过滤器中充填φ0.45 mm 石英砂和磁铁粉，烧结管过滤器滤管规格为PEU16-3119，目前双滤料过滤器运行正常，每天反洗1 次；烧结管过滤器停运。烧结管过滤器停运的主要原因是由于改性后的污水中悬浮物密度大、颗粒细，沉降后比较密实，因此容易导致滤料板结，烧结管滤管极易堵塞，再生困难。从过滤器运行来看，双滤料过滤器设计滤速为11.2 m/h，实际滤速为5.2 m/h，滤前预处理效果明显没有达到设计要求，其中实际滤前悬浮固体含量为8.60 mg/L～145.00 mg/L，远远高于设计过滤器进水水质悬浮固体含量小于5 mg/L 的要求。从过滤出水来看（见表4），其出水水质没有达到设计要求，悬浮固体含量平均超标12 倍、含油量平均超标3 倍。

3 结论

（1）从实际处理效果来看，其出水含油量平均为3.78 mg/L（2.10 mg/L～8.40 mg/L），悬浮固体含量平均为24.54 mg/L（1.00 mg/L～57.00 mg/L），悬浮固体含量、腐蚀速率均超标，出水水质也没有达到设计“ 3、2、2”注水水质标准。另改性后的污水中悬浮物密度会变大，沉降后比较密实，过滤器滤料容易板结，在过滤器布水和集水构件上结垢。根据污水特点和水质要求，需要充分考虑过滤器对改性水质的适应性，解决滤料容易板结、结垢的问题。目前选用双滤料过滤器采取定时反洗方式（每天反洗一次），其反洗控制方式不利于过滤器的正常运行和满足出水水质稳定的要求，应该采取过滤压差控制反洗频率。出水水质除含油量基本达标外，悬浮固体含量、腐蚀速率均超标，从井口采样来看，水质沿程恶化明显，说明处理后水质不够稳定，水质改性工艺有待调整优化。

表4 过滤器进出水指标Tab.4 Filter import and export index

（2）从各控制节点来看，水质波动较大，滤前预处理效果明显没有达到设计要求，其中滤前悬浮固体含量为8.60 mg/L～145.00 mg/L，一是可能改性药剂投加等未能随着进水水质变化及时调整；二是改性后沉降段有待加强，沉降参数有待优化。

（3）从采样来看，水质沿程恶化明显，其中悬浮固体含量和腐蚀速率两项指标反弹明显，说明处理后水质不够稳定，水质改性工艺有待调整优化。

由于改性工艺需要调整水中离子，同时该站水源多样而复杂，注水水质配伍性指标对注水持续开发至关重要，该厂尚未开展改性水质配伍性评价，建议应给予重视。在改性水质配伍性良好的基础下，对现有工艺流程和主要处理设备进行优化调整，以确保处理效果满足油田开发要求。