李鵬飛(遼河油田歡喜嶺采油廠資產(chǎn)管理中心 遼寧 盤錦 110206)

一、歡四聯(lián)污水處理站概況：

歡四聯(lián)合站，日處理量15000方，外輸稠油2000噸，日外理稀油650噸。主要生產(chǎn)崗位有稠油崗、稀油崗、化驗崗、污水崗、計量崗、維修班等6個生產(chǎn)崗位。主要負(fù)責(zé)采油作業(yè)三區(qū)來油沉降脫水以及稀油外摻和稠油外輸工作。由于生產(chǎn)環(huán)境不斷變化為適應(yīng)新的生產(chǎn)要求，歡四聯(lián)先后對站內(nèi)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了三次大型改造和擴建。現(xiàn)在歡四聯(lián)合站有儲罐20具，其中10000m3儲罐4具；5000m3儲罐4具；3000m3儲罐8具；1000m3儲罐2具；700m3儲罐2具。日處理量18500方，外輸稠油2300噸日，外理稀油600噸。生產(chǎn)流程如下：

稠油系統(tǒng)：采油作業(yè)三區(qū)來油64℃分開計量后，其中10000 m3并聯(lián)進(jìn)入01#02#一次沉降罐(5000m3)，另外7000 m3進(jìn)入06#一次沉降罐(10000m3)，經(jīng)化學(xué)沉降脫水后，自壓進(jìn)入4#緩沖罐(3000m3)，后經(jīng)脫水泵加壓計量后(2350m3/d 溫度56℃含水2%)經(jīng)二次換熱器加熱后并聯(lián)進(jìn)入03#、05#二次沉降罐(10000m3)沉降脫水，后自壓進(jìn)入1#、2#(5000m3)、04#(10000m3)好油罐，通過外輸泵提壓計量后外輸(2350m3/d 溫度54℃含水0.5%)。好油罐抽底水進(jìn)入3#緩沖罐(3000m3)，后經(jīng)脫水泵加壓進(jìn)入二次沉降系統(tǒng)，含水5%以內(nèi)。

污水系統(tǒng)：一、二次沉降罐污水自壓進(jìn)入污水處調(diào)節(jié)罐處理后其中14000 m3左右經(jīng)污水站深度處理后調(diào)往熱注鍋爐用水。另外1500m3左右經(jīng)外調(diào)水泵調(diào)往四區(qū)注水井，剩余部分調(diào)往華油污水處理站。

二、高含硅污水回用鍋爐技術(shù)研究與應(yīng)用：

齊40塊實施工業(yè)化轉(zhuǎn)驅(qū)以來，日產(chǎn)液量大幅上升，達(dá)1.2-1.8萬m3/d，由于達(dá)標(biāo)外排環(huán)保要求高，處理成本高，研究了水質(zhì)深度處理技術(shù)及回用注汽鍋爐技術(shù)，實現(xiàn)了蒸汽驅(qū)稠油污水循環(huán)利用。但蒸汽驅(qū)產(chǎn)出原水為高硅稠油污水，硅含量達(dá)170-350mg/l，為保證出水達(dá)到鍋爐用水指標(biāo)，設(shè)計應(yīng)用了除硅工藝，實現(xiàn)硅含量達(dá)100mg/l以下，但除硅工藝存在除硅加藥種類多，加藥量大，硅泥量大、水質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化、除硅導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重、除硅運行成本高、影響系統(tǒng)運行效率等問題。

針對這種情況，在對大量垢樣分析及理論推理的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)首次提出將水中Ca2+、Mg2+等致垢高價金屬陽離子濃度控制在20PPb以內(nèi)，實現(xiàn)高含硅污水安全回用鍋爐的理論，并通過室內(nèi)實驗證明了該理論。實驗表明：降低Ca2+、Mg2+濃度能降低鍋爐結(jié)垢速率，將Ca2+、Mg2+濃度限值控制在20ppb以內(nèi)，結(jié)垢速率將降低到除硅工藝的1/2。為了實現(xiàn)該技術(shù)在現(xiàn)場的有效應(yīng)用，在歡四聯(lián)進(jìn)行技術(shù)示范，進(jìn)行小試和擴大示范。小試過程中，為了進(jìn)一步實現(xiàn)高價金屬離子的深度去除，針對前期室內(nèi)研究樹脂抗油能力低，現(xiàn)場適應(yīng)性差的問題，新研發(fā)了新型大孔弱酸樹脂與新型螯合樹脂，實現(xiàn)現(xiàn)場出水高價致垢離子濃度控制在20ppb以內(nèi)，達(dá)到了室內(nèi)實驗要求，隨后在歡四聯(lián)進(jìn)行了擴大示范推廣應(yīng)用，實現(xiàn)了鍋爐平穩(wěn)運行。該示范在實施后，實現(xiàn)噸水處理成本由7.4元/t下降至3.8元/t，大幅降低水處理成本，目前已經(jīng)在全局稠油污水處理上進(jìn)行規(guī)模應(yīng)用，年節(jié)約成本1.2億元。

三、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用：

關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用1：在國內(nèi)首次提出并證明將水中鈣鎂等致垢高價金屬陽離子濃度控制在20PPb以內(nèi)，實現(xiàn)高含硅污水安全回用鍋爐的理論。鍋爐結(jié)垢三要素為溫度/壓力、SiO2含量、高價致垢離子濃度，而溫度/壓力通常可以認(rèn)定為不變量，傳統(tǒng)解決工藝技術(shù)為采用加藥降低稠油污水中的SiO2濃度，控制結(jié)垢。而本項目轉(zhuǎn)換技術(shù)思路，通過進(jìn)一步降低稠油污水中的致垢離子濃度達(dá)到控制結(jié)垢的目的。室內(nèi)實驗考察了低含硅水中Ca2+、Mg2+濃度對鍋爐結(jié)垢速率的影響，結(jié)果表明：Ca2+、Mg2+濃度越高鍋爐結(jié)垢速率越大，即降低Ca2+、Mg2+濃度能降低鍋爐結(jié)垢速率；室內(nèi)試驗進(jìn)一步考察了高含硅水Ca2+、Mg2+濃度對結(jié)垢速率的影響,及Ca2+、Mg2+濃度限值，結(jié)果表明：高含硅水，深度去除Ca2+、Mg2+濃度可進(jìn)一步降低結(jié)垢速率；將Ca2+、Mg2+濃度限值控制在20ppb以內(nèi)，結(jié)垢速率將降低到除硅工藝的1/2。

關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用2：研制開發(fā)出了適用于稠油污水水質(zhì)的新型大孔弱酸樹脂與新型螯合樹脂。為了深度去除高價金屬離子，前期室內(nèi)研發(fā)了 IRC747樹脂和IRC748樹脂，在室內(nèi)實驗中可達(dá)到理論要求。但在現(xiàn)場小試過程中發(fā)現(xiàn)，兩種樹脂處理出水水質(zhì)中金屬離子濃度、硬度高于室內(nèi)實驗水平，未能達(dá)到20ppb以下，分析為現(xiàn)場連續(xù)運行時水中油及有機物對樹脂影響較大，原樹脂抗油抗污染能力弱，為此重新新型大孔弱酸樹脂與新型螯合樹脂，新型樹脂均具有更大的靜態(tài)工作交換容量和反應(yīng)速率，具有更大的吸附周期和有機物洗脫率，具有更好的抗油污染性能，可容納進(jìn)水中含油量與有機物(COD)含量明顯提高，再生過程酸堿用量減少，降低運行成本，抗油型螯合樹脂能夠滿足在油田污水水質(zhì)條件下的高精度軟化要求。通過現(xiàn)場運行可實現(xiàn)處理出水高價致垢離子濃度控制在20ppb以內(nèi)，達(dá)到了室內(nèi)實驗要求。

關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用3：提出并確定了高含硅稠油污水回用鍋爐工藝流程。在老流程基礎(chǔ)上取消除硅池，軟化流程由兩級大孔弱酸樹脂改為大孔弱酸樹脂+螯合樹脂，通過深度軟化，實現(xiàn)高價致垢金屬離子濃度達(dá)到20ppb以下，從而達(dá)到放開硅含量、不除硅，通過控制高價致垢金屬離子濃度實現(xiàn)高含硅污水回用鍋爐的目的。并在室內(nèi)實驗和現(xiàn)場小試的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定優(yōu)化了工藝參數(shù)和再生條件。

關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用4：通過開展高含硅稠油污水回用鍋爐技術(shù)小試，實現(xiàn)了水中微量二價/三價結(jié)垢離子濃度從ppm級降至ppb級，保證了高硅污水回用鍋爐正常運行。利用新樹脂小試過程中，連續(xù)跟蹤出水水質(zhì)，高價致垢金屬離子濃度可達(dá)到20ppb以下?，F(xiàn)場小試回用熱注鍋爐對比試驗，高硅水和除硅水進(jìn)鍋爐結(jié)垢基本相當(dāng)，但高硅水垢樣結(jié)構(gòu)疏松，更易清洗除垢，且不影響鍋爐性能。

四、高含硅稠油污水回用鍋爐技術(shù)總體評價

高含硅稠油污水回用鍋爐技術(shù)在歡四聯(lián)進(jìn)行擴大示范后，可實現(xiàn)注汽鍋爐安全平穩(wěn)運行，實現(xiàn)噸水處理成本由7.4元/t下降至3.8元/t，大幅降低水處理成本，目前已經(jīng)在全局稠油污水處理上進(jìn)行規(guī)模應(yīng)用，年節(jié)約成本1.2億元。