羅 躍,顏 謹(jǐn),劉清云

(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州434023)

張 斌,熊新民

(塔里木油田建設(shè)工程有限責(zé)任公司,新疆塔里木841000)

注水開發(fā)是維持塔里木油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和提高石油采收率的重要措施之一[1]。塔里木油田地處水資源匱乏的大西北地區(qū),因此采出水回注地層可以減輕污水外排對環(huán)境的污染,又能緩解對水資源的過度開發(fā)?；刈⑽鬯乃|(zhì)直接影響石油的采收率,為使處理后的污水達(dá)到回注的標(biāo)準(zhǔn)[2,3]。應(yīng)不斷改進(jìn)污水處理技術(shù)。下面,筆者對塔里木油田采出水水質(zhì)進(jìn)行分析并提出了相應(yīng)的改善措施。

1 采出水水質(zhì)分析

采出水水質(zhì)分析參照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《油氣田水分析方法》(SY/T5523-2000)進(jìn)行,分析結(jié)果如表1。由表1分析可知,塔里木油田采出水水體呈酸性,均屬CaCl2水型,其具有以下特征:①礦化度高。對依靠密度差產(chǎn)生絮凝沉降以凈化污水的污水凈化系統(tǒng)明顯不利。② ∑Fe(總鐵)含量高。在隔絕氧的條件下,采出水水中的Fe2+呈溶解狀態(tài);在有氧條件下Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+在濃度低時(shí)呈膠體狀態(tài),水體澄清透明,但大量的Fe3+的存在會(huì)打破這個(gè)平衡,呈脫穩(wěn)狀態(tài),部分Fe3+的析出會(huì)形成了大量的Fe(OH)3絮體,使水的顏色變紅,水質(zhì)二次惡化。③成垢離子含量較高。水體中Ca2+及其它成垢離子濃度較高,有成垢傾向,后期水體中垢物析出,易堵塞管道與油層。

表1 塔里木油田采出水水質(zhì)分析結(jié)果

2 處理工藝流程及存在的問題

塔里木油田采出水處理站水處理裝置大都比較老舊,而且基本上都是基于傳統(tǒng)的三段式流程。

圖1 解東處理站污水工藝流程

圖2 塔中處理站污水工藝流程

1)解東站采出水處理工藝 解東站采出水處理設(shè)備比較簡單,而且工藝設(shè)施不完整。如圖1所示,在從三相分離器分離脫出的含油污水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑和凈水劑后,經(jīng)過3000m3污水緩沖罐,再經(jīng)粗濾裝置和精濾裝置2次過濾,最后注入到清水罐,等待回注。注水緩沖罐里面沒有排泥裝置和隔氧浮床,不能分離水質(zhì)二次惡化產(chǎn)生的污泥,也不能有效隔氧防止水體中Fe2+的氧化造成的水體渾濁。

2)塔中站采出水處理工藝 塔中站設(shè)備比較完整,具備緩沖罐、沉降罐和2級過濾裝置 (見圖2)。但前端的2個(gè)壓力緩沖罐、壓力沉降罐的容量僅為100m3,如果每天處理1000m3污水還是不錯(cuò)的,但近期處理1700m3/d則水質(zhì)很差,并且在檢修過程中發(fā)現(xiàn)壓力沉降罐、兩級粗細(xì)過濾器均已經(jīng)腐蝕損壞,在進(jìn)行工藝改造前塔中注水泵前出水含大量懸浮物,水體發(fā)黑,底部有大量黑色沉淀。

根據(jù)塔里木油田解東和塔中處理站的處理設(shè)備調(diào)研和工藝流程分析,發(fā)現(xiàn)造成水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因主要是:①工藝流程過于簡單,裝備設(shè)施不夠完善;②處理能力超負(fù)荷運(yùn)行;③添加水質(zhì)處理劑的順序不是最優(yōu)化方式;④硫酸鹽還原菌的生長代謝及硫化物引起腐蝕。因此,為了改善水質(zhì),必須對以上幾個(gè)方面加以改善。

3 水質(zhì)改善措施

解東站面臨的問題主要是破乳后的污水中輕質(zhì)油含量高,因?yàn)榉蛛x工藝段只有一個(gè)大罐,既做除油又做沉降,除油、混凝在一個(gè)簡單的罐中進(jìn)行,導(dǎo)致化學(xué)混凝沉降時(shí)絮體比重與污水相差不大,絮體大多懸浮在水中,最終分離困難,水處理效果差。若有一緩沖罐置于3000m3污水沉降除油罐之前,可以預(yù)先除去污水中大部分的原油,對后端3000m3污水沉降除油罐的沉降凈化也非常有利,同時(shí)也能起到均質(zhì)作用,減少來水不勻?qū)?000m3污水沉降除油罐的沖擊,從而增強(qiáng)凈化效果,使水質(zhì)提高。

塔中站面臨的問題是沒有足夠容量且性能良好的沉降設(shè)備、除油均質(zhì)罐及能正常使用的過濾設(shè)備。如果能夠進(jìn)行維修,恢復(fù)壓力沉降罐和過濾器等設(shè)備,構(gòu)成一個(gè)基本可用的水處理系統(tǒng),然后通過改進(jìn)藥劑與處理工藝,使水質(zhì)達(dá)標(biāo)。塔中站加藥工藝的調(diào)整如下:①殺菌劑與凈水劑混合加藥。殺菌劑加藥位置前移,此時(shí)細(xì)菌量少效率高,而且殺菌劑有很強(qiáng)的反相破乳作用,對塔中站高含油水體反相破乳除油具有增效作用,減少了水中殘余油含量。同時(shí)在殺菌劑罐中增加凈水劑可起到相互增效作用。②凈水劑分A、B劑加入。凈水劑分A、B劑加入凈水效果好,而且大罐底部形成的絮體密實(shí),出水口泄泥減少,這也是工藝改造的關(guān)鍵措施。③阻垢劑加藥位置移后,移至事故罐出口、注水罐前加藥。同樣,阻垢劑均為典型的分散劑,在前端加入與凈水劑的凝聚沉降作用互相抵觸、矛盾。加藥位置移后到過濾器后,起水質(zhì)穩(wěn)定作用,防止水注入地層前因各種原因水質(zhì)變化而產(chǎn)生沉降,保證水質(zhì)穩(wěn)定。

針對解東站和塔中站共同面對的第4個(gè)問題,則必須投加除硫劑和篩選新的殺菌劑。除硫的方法有以下幾種:①通過投加氧化劑將S2-氧化成高價(jià)態(tài)的硫的化合物。由于油田污水含有機(jī)物較高,在氧化硫化物的同時(shí),水中其它還原物質(zhì)也會(huì)消耗大量的氧化劑,增加了處理陳本。②通過投加化學(xué)藥劑與S2-反應(yīng)生成不溶物,從而達(dá)到除硫化物的目的。此方法需要不斷的檢測水質(zhì)中硫化物的含量,然后按照反應(yīng)摩爾比投加藥劑,該法操作運(yùn)行簡單,但其處理污泥量會(huì)有所增加。

由于細(xì)菌會(huì)對殺菌劑產(chǎn)生抗藥性,因此必須不斷篩選幾種新型殺菌劑,輪換著使用或者復(fù)配,擺脫抗藥性的困擾,控制SRB(硫酸鹽還原菌)、IB(鐵細(xì)菌)、TGB(腐生菌)的生長繁殖,以提高殺菌效果。在塔里木油田水處理過程中,所使用的殺菌劑如表2。

使用后,經(jīng)過細(xì)菌測試瓶分析法得到結(jié)果如表3,從中可以看出使用復(fù)配殺菌劑后,效果比較理想。

表2 3種復(fù)合殺菌劑配方及用量(40℃)

表3 3種復(fù)合殺菌劑對塔中細(xì)菌殺菌效果(50×10-5 mg/L、40℃)

4 結(jié) 語

經(jīng)過工藝改造和藥投劑加順序改進(jìn),固體懸浮物和含油量得到了改善,提高了注水水質(zhì),降低了注水開發(fā)成本,減少了采出污水對環(huán)境的污染,從而取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]陸柱.油田水處理技術(shù) [M].北京:石油工業(yè)出版社,1990.

[2]孫榮權(quán),郭易,汪良海,等.油田含油廢水處理工藝及設(shè)備[J].給排水,2001,27(12):41-44.

[3]王國貴,李華平.含油廢水處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),1997,24(3):32-38.