油田污水低产泥处理技术及应用

王莉莉 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

1 前言

目前，随着油田含水率的增加，油田开发产出大量污水，据统计，国内油田开发产出污水超过了500×104m3/d，如此大量污水的处理带来许多环保问题，如产生大量的含油污泥，据统计中石化油田产出水处理系统产生的污泥量达到了21×104m3/a。而含油污泥作为危险废物，环境污染大，处理难度大，处理费用高，油田含油污泥处理费用高达1000～2000元/t。大量含油污泥的处理与处置已经成为制约油田污水处理的瓶颈问题。

油田采出的含油污水水质复杂，在从地层采出到地面集输的过程中，携带了大量的乳化小油滴及悬浮固体，这类杂质单靠重力很难去除，需要投加大量水处理药剂。污水处理药剂的投加不仅处理成本高，且带来了新的问题，药剂投加后，废水中的部分成分与药剂发生反应，生成大量沉淀、絮体等，增大了含油污泥的产量。药剂投加后，还可能会影响污水中回收原油的品质，使得这部分原油无法回收至原油处理系统，造成了经济上的浪费。

因此，改进污水处理工艺，从源头上控制污泥产量将成为油田含油污水处理技术的发展趋势，本文从减少药剂投加方面，介绍了油田实际应用的产泥量少的几种低产泥污水处理技术。

2 电化学预氧化污水处理技术

电化学预氧化处理工艺是在富含Cl（-＞3000mg/L）的污水中通入直流电，产生次氯酸等强氧化性物质，通过氧化还原反应去除水中Fe2+、S2-等不稳定离子，同时具有杀菌作用。该工艺主要适用于强腐蚀性污水处理。而传统的“纯药剂改性”工艺需要投加大量的石灰或者NaOH，这些碱类物质生成大量沉淀、与污水中原有的悬浮固体、原油等一起，产生大量的含油污泥。

电化学预氧化工艺较传统的“纯药剂改性”工艺加药量降低约30%～40%，污泥产生量减少10%；沿程水质稳定；缺点就是电极板寿命短，维护成本高。该工艺运行成本为1.4～1.6元/m3，其中药剂费为0.8～1.0 元 /m3。

3 多功能超细化污水处理技术

多功能超细化污水处理技术原理是在装置中将空气与污水快速超细化混合，形成微米级气泡，可以使CO2从污水中解析，污水pH值升高，降低腐蚀；空气中的O2进入污水形成溶解氧，引发氧化反应，可以脱硫除铁和杀菌，实现沿程水质的稳定。该工艺主要适用于强腐蚀性污水处理。

多功能超细化污水处理技术，可在不添加碱性药剂的情况下提高污水pH值，解决了腐蚀问题，降低污泥产生量50%以上，降低了制水成本。

该工艺在某油田污水站进行工业化应用，污水站采用“自然除油+超细化净化+一级过滤”流程，处理规模5000m3/d。

应用后污水主要技术指标如下：

①pH值由5.9-6.3提高到7.0以上，大大减轻了污水腐蚀，污水腐蚀速率由0.126mm/a降低到0.045mm/a，下降了64.3%。

②污泥量(含水75%)由2.56t/d下降到1.2t/d，减少了53.1%。

③较传统的加药工艺处理成本降低0.2元/m3。

4 高梯度聚结气浮污水处理技术

高梯度聚结水处理技术是一种纯物理工艺的集成，将材料聚结、旋流聚结和微气浮技术有机集成，在不投加任何净化药剂的条件下，可对高度乳化的含油污水进行高效处理。该工艺主要适用于含聚污水。其技术特点是纯物理除油技术，不加药；不产生老化油和油泥；环保节能、成本低。

该技术在某油田污水站开展了10000m3/d的现场试验，经检测，水中含油的平均去除率保持在80%以上，且回收的油品性质没有发生明显改变。运行费用0.1元/m3(仅为电费)。与传统工艺相比，提高除油率一倍以上，节省运行成本0.7元/m3。由于不加药，不产生老化油，可节省老化油和污泥处置费0.3 元 /m3。

5 双级气浮处理工艺

含聚采出水粘度大、油珠粒径小、乳化程度大，造成污水处理难度加大，常规重力沉降难以达标，一般采用气浮处理。

双级气浮处理工艺集合了涡凹气浮及溶气气浮的优点，是对传统气浮工艺的改进，适用于含聚污水处理。利用涡凹气浮底部散气叶轮的高速转动在水中形成真空区，液面上的空气通过曝气机输入水中，填补真空，产生的50～100μm的微气泡去除污水中较大颗粒的油珠和悬浮物，同时利用散气叶轮的高速转动将污水中的聚合物剪切降粘，利用二级溶气气浮产生的30～50μm微气泡粘附污水中的絮体，通过设置在气浮选机空腔中的斜板将污水中颗粒粒径比较小的乳化油及比较稳定的悬浮物分离，轻质絮体上浮到液面自动刮油机刮走，较重、较大的固体颗粒由底部刮渣机排走。

该技术在中国石化河南油田首次成功应用，处理规模可达34000m3/d，与原浅层气浮技术对比，处理水质更优，两种气浮技术处理效果见表1所示。该技术减少浮选剂25～30mg/l，降低污水处理药耗0.42元/m3，减少了因投加浮选剂产生的气浮浮渣约5～7 m3/天，减少污泥处置费用。

表1 不同气浮技术运行效果对比表

6 微生物+膜过滤技术

油类是一种烃类有机物，可以利用微生物的新陈代谢等生命活动将其分解为二氧化碳和水。生化技术无需投加混凝剂等药剂，污泥产量低。含油废水常见的处理工艺为微生物+膜过滤工艺，平均运行成本约2.7元/m3，污泥产量约0.11L/m3。

该工艺适用于稀油污水，其优点是自动化程度高，操作管理容易，抗冲击力强，系统产生污泥量小，出水水质好，与原有的“物化+超滤”处理工艺相比，系统节能降耗≥30%，降低水处理药剂成本≥0.8元/m3，污泥减量50%以上。

微生物+膜过滤工艺处理效果见表2所示。

表2 微生物+膜过滤工艺处理效果

7 结论

从污水处理技术源头上控制污泥产量是降低污泥产量、减少运行成本的有效手段。本文介绍了药剂投加量少的低产泥污水处理技术。

电化学预氧化污水处理技术适用于强腐蚀性污水水质改性，相比于纯投加药剂改性的处理工艺加药量可降低30%～40%，污泥产生量减少10%。

多功能超细化污水处理工艺适用于强腐蚀性污水水质改性，污泥量减少53%。

高梯度聚结气浮污水处理技术适用于含聚污水，不需投加药剂，可节省老化油和污泥处置费0.3 元 /m3。

双级气浮处理工艺适用于含聚污水，集合了涡凹气浮及溶气气浮的优点，不需投加药剂，降低污水处理药耗0.42元/ m3。

微生物+膜过滤工艺，适用于稀油污水，污泥减量50%以上。