青海油田某采油厂污水处理系统优化调整研究及应用

陈国泉

1  现状

青海油田某采油厂投入试注水开发以来，建成水处理系统，但工艺流程、关键处理技术未进行大的改变。在近20年的运行过程中，污水处理系统出现的问题不断积累，矛盾逐年突出。首先是处理后的污水水质不合格，对后端的注水系统造成严重的腐蚀结垢。其次是处理系统过水不畅，处理能力达不到油田开发需要，注水工作严重滞后，另外还导致大量污水外排，造成水源浪费、环境污染。更重要的是不合格的污水回注地下后，对注水井生产管柱、地层都造成了严重伤害，直接影响了油田的长期持续稳产和高效开发，增加了开采成本。为满足增加的污水处理量的要求，联合站系统扩容工程重新开建，扩容工作的完成，系统最大处理能力可达20000方/天。投用后处理后的水质稳定，但因工艺特点加入了大量的石灰乳，导致系统污泥产生量大，处理后为污水pH值高，系统结垢严重，对油藏储层岩芯渗透率伤害较大，为了解决污水处理系统存在的问题，引进预氧化污水处理技术和高效聚沉旋流污水处理技术，日石灰乳加药量由6吨降低至2吨，处理后的污水pH值6.5-6.7之间。为满足更为严格的安全生产要求，该站污水处理过程中停止添加双氧水，同时减少石灰乳的添加量直至不加。导致该联合站、各分注站及各井口水质均严重不达标，影响注水。

2  研究内容

在现有工艺流程的基础上，采用激活剂+高效活性预处理剂+高效复合混凝剂+助凝剂的方式对联合站污水进行处理，加药的先后顺序为激活剂、高效活性预处理剂、高效复合混凝剂、助凝剂。确保联合站净化水罐出口水质达标。并达到以下四种目的：

（1）通过优化，操作人员可以熟练掌握尕斯联合站污水处理的工艺流程、设备操作及水质变化情况。

（2）确定能够满足生的产加药比，降低正式运维后污水处理的费用

（3）确定设备的运行参数及操作规程。

（4）确保水质达标，指标确定为净化水罐出口机杂≤9mg/L，含油≤6mg/L，二价铁≤1mg/L。

2.1 室内试验

2.1.1技术思路

从联合站现场运行情况分析，目前停用双氧水和石灰乳，只采用水质稳定剂+助凝剂污水处理配方，水质很难达标。在不采用双氧水和石灰乳，在现有工艺、设备、药剂等不做大的变动的情况下系统的解决水质的净化、稳定及与储层的配伍性问题。具体思路如下：

（1）通过采用激活剂去除水中的铁;

（2）采用预处理剂增加絮体重量，吸附水中的油，使絮体在旋流分离器中下沉;

（3）采用混凝剂使水中机杂、预处理剂形成小的颗粒;

（4）采用助凝剂使小颗粒抱团、下沉。

2.1.2 药剂机理

激活剂：是一种催化剂。当溶解于水时，催化剂即开始与预处理剂产生催化反应，产生提高数倍的反应速度，极大地缩短反应时间。可以使铁离子以絮凝的形式沉降下来，从而降低出口水质总铁含量，使之达标。

预处理剂：提高絮体密实度以及比重，使絮体在尕斯联合站高矿化度水中保持下沉状态。

混凝剂：混凝剂是通过双电层作用机理、吸附架桥机理、网捕作用机理将水中的胶体微粒或细微悬浮物相互粘结和聚集在一起。

助凝剂：是为了强化和改善混凝过程而加入的一种辅助药剂，可以增加絮体密度，提高混凝效果，有利于水中铁和含油的去除。

2.1.3配方确定

实验用药剂：

激活剂

预处理剂        硅藻土、膨润土

混凝剂          聚合氯化铝（四种）

助凝剂          聚丙烯酰胺

实验仪器：500ml烧杯、玻璃棒、PH计、电子天平、量筒、移液管、容量瓶

含油污水：取自联合站调储罐出口，水温52℃，pH值为6.8。

实验方法：

取500ml未处理含油污水于烧杯中，加入定量的PH调节剂搅拌均匀，测定水样PH;然后顺次加入一定量的絮凝劑、助凝剂后，搅拌并计时，90s后停止搅拌并观察絮凝现象，静置0.5h，1h后测定烧杯上清液的PH，通过分析上清液的PH值、含油、铁含量等确定各种药剂的最佳加药范围。

2.1.4实验结果

通过连续7天的室内实验，最终确定药剂的最佳加药量，为现场应用提供基础数据。

2.2技术特点

1、处理方法综合了化学絮凝、物理吸附、催化等多种反应机理，充分发挥多种药剂的相结合的效应，处理工艺简易。

2、出水效果好，悬浮物及铁含量更低。

3、比传统的预氧化方法更为稳定，故障率低。

4、反应时间较短，投资较少。

5、药剂法中使用部分为常规药剂，非常规药剂都是在原有常规药剂基础上的改良和复配，安全性能高，不存在二次污染等问题。

3 现场应用

3.1 净化水出口含油、机杂、总铁变化曲线

1）净化水出口机杂变化曲线

从曲线中我们可以明显看出，净化水出口机杂逐步减小，目前可以达到15mg/L左右，双滤料22日开启后，双滤料出口达标，7月29日后，机杂可以完全达到10mg/L以下。

2）净化水出口含油变化曲线

从曲线中我们可以明显看出，净化水出口含油逐步减小，目前可以达到15mg/L以下，双滤料22日开启后，双滤料出口达标，7月29日后，含油可以完全达到10mg/L以下。

3）净化水出口总铁变化曲线

从曲线中我们可以看出，未加激活剂时，总铁指标并没下降，而是随着来水总铁的含量变化而变化。加入激活剂后，总铁指标保持在1mg/L及以下。二价铁保持在0.6-0.8之间。

3.2 加药量变化曲线

从曲线中我们可以看出，助凝剂的用量变化不大，随着水质的不同，预处理剂和混凝剂的用量需要进行调整来保证旋流出口水质达标。

4  结论及建议

（1）现场应用共经历3个阶段： 第一阶段未加激活剂，机杂28.7mg/L，含油18.6mg/L，二价铁6.5mg/L;第二阶段加入激活剂进入第二阶段，机杂19.6mg/L，含油16.5mg/L，二价铁1mg/L;第三阶段开启双滤料过滤装置，双滤料出口达标，净化水罐出口水质完全达标（机杂≤9mg/L，含油≤6 mg/L，二价铁≤1 mg/L），保证联合站平稳运行，现场应用取得成功。

（2）现场应用期间确定不同的加药量来应对各种来水情况。如果调储罐出口含油大于3000 mg/L，且持续半个小时以上，则需关闭双滤料和1号净化水罐，开启2号净化水罐，当水质稳定后再行开启双滤料和1号净化水罐，关闭2号净化水罐，确保净化水水质稳定达标。