張燕萍 李慧敏 劉麗雯 張燾李代強

1新疆油田勘探開發(fā)研究院 2浙江油田安全環(huán)保處 3新疆油田采油二廠

油田作業(yè)廢水高效處理技術(shù)及應(yīng)用評價

張燕萍1李慧敏1劉麗雯2張燾1李代強3

1新疆油田勘探開發(fā)研究院 2浙江油田安全環(huán)保處 3新疆油田采油二廠

油田作業(yè)廢水水質(zhì)復(fù)雜，常規(guī)的水處理設(shè)備對其處理困難。根據(jù)油田作業(yè)廢水的水質(zhì)特點，研究設(shè)計了隔油→反應(yīng)吸附＋氣浮分離→深層過濾高效作業(yè)廢水處理技術(shù)，可滿足不同原水水質(zhì)和出水水質(zhì)的要求。在火燒山油田、陸梁油田、石南21不同水質(zhì)的現(xiàn)場進行了規(guī)模應(yīng)用，運行穩(wěn)定高效，處理后出水水質(zhì)可達(dá)到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）及油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了對油田作業(yè)廢水的經(jīng)濟、可靠達(dá)標(biāo)處理，形成了一套固定和完善的處理工藝。

作業(yè)廢水；處理技術(shù)；反應(yīng)吸附；多相氣浮

油田作業(yè)廢水種類較多，主要包括酸化、壓裂、洗井、鉆井廢水等。其排量變化大，且廢水中添加劑種類繁多，污染成分較為復(fù)雜且多變，其中有機成分含量高是它的一個顯著特點[1]，處理難度較大。新疆油田通過研究分析作業(yè)廢水的特點，依據(jù)其儲存池所處油田的地理環(huán)境特點，結(jié)合國內(nèi)外作業(yè)廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀，考慮裝置能夠連續(xù)生產(chǎn)、穩(wěn)定運行的要求，創(chuàng)新采用隔油→反應(yīng)吸附+氣液多相氣浮法→深層過濾的技術(shù)路線，形成適用、可靠的作業(yè)廢水高效處理技術(shù)體系。該系統(tǒng)適應(yīng)性強，可滿足不同原水水質(zhì)和出水的要求，自控水平高，處理設(shè)備小，占地少。通過在火燒山油田、陸梁油田、石南21不同水質(zhì)的現(xiàn)場推廣應(yīng)用，處理后出水水質(zhì)均可達(dá)到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）及油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水特點分析及處理流程

1.1 作業(yè)廢水水質(zhì)

對現(xiàn)場作業(yè)廢水池（火燒山油田）取樣進行檢測分析，從油田作業(yè)廢水與采油廢水水質(zhì)比較可以看出：

（1）作業(yè)廢水與一般采油廢水相比，污水特征與采油污水基本一致，同屬于地下采出水的特征。其差異主要表現(xiàn)在：首先，因受蒸發(fā)影響，池內(nèi)作業(yè)廢水鹽分含量有增高趨勢；其次，由各污染物指標(biāo)分析來看，池中作業(yè)廢水污染物濃度及各項指標(biāo)明顯高于采油廢水。

（2）以油田回注水標(biāo)準(zhǔn)衡量，石油類、懸浮物（SS）、硫化物、∑Fe均超標(biāo)。

（3）以外排標(biāo)準(zhǔn)衡量，石油類、懸浮物（SS）、硫化物、色度、重金屬均超標(biāo)。

1.2 作業(yè)廢水處理技術(shù)典型流程

根據(jù)作業(yè)廢水的水質(zhì)特征及廢液池所處的地理環(huán)境特點，結(jié)合國內(nèi)外含聚污水處理的技術(shù)現(xiàn)狀，以及油田連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定運行的要求，考慮到采用物理化學(xué)方法處理油田污水仍是當(dāng)前國內(nèi)外常用的工藝，在目前油田廣泛應(yīng)用的隔油→化學(xué)絮凝→過濾老三段處理工藝基礎(chǔ)上，保持其工藝簡單、出水穩(wěn)定的優(yōu)點，著重研究化學(xué)絮凝工藝段，同時通過多種技術(shù)的集成和優(yōu)化，突出反應(yīng)吸附+氣浮分離的技術(shù)路線。通過利用中科院最新研究成果，篩選出高效反應(yīng)吸附絮凝劑，完成各種污染物的捕獲，形成適度絮體上浮分離，并集成優(yōu)化國外氣液多相溶氣泵氣浮技術(shù)(NAFC)，加快固液分離過程，實現(xiàn)乳化油、粗粒油和高聚物的快速分離，再通過深層過濾，去除水體中水溶性高聚物等殘余物質(zhì)，使出水達(dá)到油田所需標(biāo)準(zhǔn)。

2007年，油田建設(shè)中試裝置1套，工藝流程見圖1，在火燒山作業(yè)廢液池進行了現(xiàn)場試驗。

圖1 作業(yè)廢水處理工藝流程

中試裝置規(guī)模30 m3/h，共處理堆存的作業(yè)廢水約4×104m3。處理后廢水CODcr、石油類、SS可分別由680、98.6和56.2 mg/L降至98、5.4和4.5 mg/L，去除率分別為85.5%、94.5%、92.0%[2-3]。出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）及火燒山油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（Q/SYXJ0044-2001），處理后的廢水全部直接回注油田。實現(xiàn)了對油田作業(yè)廢水的經(jīng)濟、可靠達(dá)標(biāo)處理。

反應(yīng)吸附技術(shù)是針對油田污水處理提出的一項全新技術(shù)，是本工藝的核心。與常規(guī)化學(xué)吸附劑相比，所用反應(yīng)吸附劑投放到水體后在激活劑作用下，一邊形成吸附活性位點，一邊進行吸附，反應(yīng)吸附劑充分展開，比表面積極大，活性位點多且利用率高，吸附速率大。投加的吸附劑由液態(tài)無機高分子試劑組成，激活劑為多種金屬構(gòu)成的過渡金屬鹽催化劑。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 火燒山油田

2008年火燒山油田開始應(yīng)用作業(yè)廢水處理系統(tǒng)，裝置設(shè)計處理作業(yè)廢水能力為305 m3/h。利用該系統(tǒng)對近3年的火燒山油田調(diào)剖、堵水、酸化等作業(yè)廢水進行了處理，累積處理廢液24 800 m3。

為節(jié)約運行成本，考慮到廢液池建在火燒油田污水處理站旁，因而僅要求出水水質(zhì)達(dá)到能進現(xiàn)有火燒山油田采出水處理裝置即可。處理后石油類含量平均值為8.6 mg/L，固體懸浮物（SS）含量為8.80 mg/L，達(dá)到火燒山油田要求。處理后作業(yè)廢水全部進現(xiàn)有火燒山采出水處理裝置，并達(dá)標(biāo)回注油田，未對現(xiàn)有采出水處理裝置產(chǎn)生沖擊，解決了作業(yè)廢水直接進常規(guī)采油污水處理站對系統(tǒng)沖擊較大，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的瓶頸問題。其應(yīng)用更靈活，而且經(jīng)過優(yōu)化，水處理藥劑費節(jié)約了10%。

2.2 陸梁油田

針對油田作業(yè)廢水處理量少且面廣[4]的實際情況，對中試工藝進行優(yōu)化完善，建設(shè)了移動式作業(yè)廢水處理裝置。該裝置由六個單元組成，污水預(yù)處理單元主要由浮動式取水器、提升泵、旋流式斜板分離器組成；溶氣反應(yīng)分離系統(tǒng)單元主要由溶氣反應(yīng)器、輻流式反應(yīng)氣浮機組成；過濾系統(tǒng)單元主要由核桃殼過濾系統(tǒng)與纖維球過濾器并聯(lián)組成；加藥系統(tǒng)單元主要由加藥泵流量控制系統(tǒng)組成；配電和控制系統(tǒng)主要由PLC自控部分和配電柜組成。

撬裝裝置于2008年在陸梁油田投用，裝置設(shè)計處理作業(yè)廢水能力為25 m3/h，先后共處理陸梁油田廢液池內(nèi)作業(yè)廢水31 723 m3。廢液池內(nèi)作業(yè)廢水水質(zhì)見表1。

表1 陸梁油田廢液池水質(zhì)%

為節(jié)約運行成本，考慮到廢液池建在陸梁油田污水處理站旁，因而要求出水水質(zhì)達(dá)到能進現(xiàn)有采出水處理裝置即可。

2.3 石南21井區(qū)

2009年，石南21井區(qū)每天產(chǎn)出1 100～1 300 m3采油污水需拉運至30 km外的陸梁集中處理站處理，每噸采出水拉運成本高達(dá)10元。為了節(jié)約開支，油田將已建的移動式作業(yè)廢水處理撬裝裝置搬遷至石南21井區(qū)，針對該采出水特點進行了藥劑篩選，開展了處理采出水的應(yīng)用實踐。要求處理后水質(zhì)石油類含量小于5.0 mg/L，固體懸浮物（SS）含量為10 mg/L，直接用于石南21井區(qū)注水。石南21井區(qū)采出水水質(zhì)見表2。

移動式作業(yè)廢水處理撬裝裝置連續(xù)運行1年后，處理油田采出水17×104m3，采出水中的石油類和SS指標(biāo)可控制在要求的范圍內(nèi)?？梢姡撗b置對處理完全不同于作業(yè)廢水的油田采出水也有良好的處理效果。

表2 石南21井區(qū)采出水水質(zhì) %

3 結(jié)論

（1）新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)通過對高效化學(xué)絮凝劑體系的創(chuàng)新研究，達(dá)到快速分相反應(yīng)絮凝的目的，同時借助沉淀、氣浮等分離過程的協(xié)同作用，優(yōu)化集成了反應(yīng)吸附絮凝技術(shù)和氣液多相溶氣泵氣浮技術(shù)(NAFC)，實現(xiàn)了作業(yè)廢水快速、高效、穩(wěn)定處理。

（2）以反應(yīng)吸附技術(shù)為核心的作業(yè)廢水處理技術(shù)是一種有效的油田作業(yè)廢水處理新方法，對處理該類廢水有很好的應(yīng)用前景，這一技術(shù)體系還可進一步優(yōu)化應(yīng)用到含聚三采廢水領(lǐng)域。

[1]萬里平，孟英峰，趙立志．油田作業(yè)廢水光催化氧化降解研究[J]．石油與天然氣化工，2004，33（4）：290-292．

[2]陳榮燦，薩依繞，卞衛(wèi)國，等．油田作業(yè)廢水高效處理技術(shù)中試研究[J]．油氣田環(huán)境保護，2010，20（S1）：11-4．

[3]馬煒寧，卞衛(wèi)國，馬宏瑞，等．反應(yīng)吸附-氣浮-深層過濾工藝處理油田含聚廢水[J]．給水排水，2010，36（5）：67-69．

[4]王亞軒，楊忠國，趙慧，等．石化企業(yè)廢水回收用于循環(huán)冷卻水中試研究[J]．油氣田地面工程，2010，29（11）：11-12．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.024

（欄目主持 張秀麗）