陳國泉
1? 現(xiàn)狀
青海油田某采油廠投入試注水開發(fā)以來,建成水處理系統(tǒng),但工藝流程、關鍵處理技術未進行大的改變。在近20年的運行過程中,污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)的問題不斷積累,矛盾逐年突出。首先是處理后的污水水質(zhì)不合格,對后端的注水系統(tǒng)造成嚴重的腐蝕結(jié)垢。其次是處理系統(tǒng)過水不暢,處理能力達不到油田開發(fā)需要,注水工作嚴重滯后,另外還導致大量污水外排,造成水源浪費、環(huán)境污染。更重要的是不合格的污水回注地下后,對注水井生產(chǎn)管柱、地層都造成了嚴重傷害,直接影響了油田的長期持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和高效開發(fā),增加了開采成本。為滿足增加的污水處理量的要求,聯(lián)合站系統(tǒng)擴容工程重新開建,擴容工作的完成,系統(tǒng)最大處理能力可達20000方/天。投用后處理后的水質(zhì)穩(wěn)定,但因工藝特點加入了大量的石灰乳,導致系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量大,處理后為污水pH值高,系統(tǒng)結(jié)垢嚴重,對油藏儲層巖芯滲透率傷害較大,為了解決污水處理系統(tǒng)存在的問題,引進預氧化污水處理技術和高效聚沉旋流污水處理技術,日石灰乳加藥量由6噸降低至2噸,處理后的污水pH值6.5-6.7之間。為滿足更為嚴格的安全生產(chǎn)要求,該站污水處理過程中停止添加雙氧水,同時減少石灰乳的添加量直至不加。導致該聯(lián)合站、各分注站及各井口水質(zhì)均嚴重不達標,影響注水。
2? 研究內(nèi)容
在現(xiàn)有工藝流程的基礎上,采用激活劑+高效活性預處理劑+高效復合混凝劑+助凝劑的方式對聯(lián)合站污水進行處理,加藥的先后順序為激活劑、高效活性預處理劑、高效復合混凝劑、助凝劑。確保聯(lián)合站凈化水罐出口水質(zhì)達標。并達到以下四種目的:
(1)通過優(yōu)化,操作人員可以熟練掌握尕斯聯(lián)合站污水處理的工藝流程、設備操作及水質(zhì)變化情況。
(2)確定能夠滿足生的產(chǎn)加藥比,降低正式運維后污水處理的費用
(3)確定設備的運行參數(shù)及操作規(guī)程。
(4)確保水質(zhì)達標,指標確定為凈化水罐出口機雜≤9mg/L,含油≤6mg/L,二價鐵≤1mg/L。
2.1 室內(nèi)試驗
2.1.1技術思路
從聯(lián)合站現(xiàn)場運行情況分析,目前停用雙氧水和石灰乳,只采用水質(zhì)穩(wěn)定劑+助凝劑污水處理配方,水質(zhì)很難達標。在不采用雙氧水和石灰乳,在現(xiàn)有工藝、設備、藥劑等不做大的變動的情況下系統(tǒng)的解決水質(zhì)的凈化、穩(wěn)定及與儲層的配伍性問題。具體思路如下:
(1)通過采用激活劑去除水中的鐵;
(2)采用預處理劑增加絮體重量,吸附水中的油,使絮體在旋流分離器中下沉;
(3)采用混凝劑使水中機雜、預處理劑形成小的顆粒;
(4)采用助凝劑使小顆粒抱團、下沉。
2.1.2 藥劑機理
激活劑:是一種催化劑。當溶解于水時,催化劑即開始與預處理劑產(chǎn)生催化反應,產(chǎn)生提高數(shù)倍的反應速度,極大地縮短反應時間??梢允硅F離子以絮凝的形式沉降下來,從而降低出口水質(zhì)總鐵含量,使之達標。
預處理劑:提高絮體密實度以及比重,使絮體在尕斯聯(lián)合站高礦化度水中保持下沉狀態(tài)。
混凝劑:混凝劑是通過雙電層作用機理、吸附架橋機理、網(wǎng)捕作用機理將水中的膠體微?;蚣毼腋∥锵嗷フ辰Y(jié)和聚集在一起。
助凝劑:是為了強化和改善混凝過程而加入的一種輔助藥劑,可以增加絮體密度,提高混凝效果,有利于水中鐵和含油的去除。
2.1.3配方確定
實驗用藥劑:
激活劑
預處理劑? ? ? ? 硅藻土、膨潤土
混凝劑? ? ? ? ? 聚合氯化鋁(四種)
助凝劑? ? ? ? ? 聚丙烯酰胺
實驗儀器:500ml燒杯、玻璃棒、PH計、電子天平、量筒、移液管、容量瓶
含油污水:取自聯(lián)合站調(diào)儲罐出口,水溫52℃,pH值為6.8。
實驗方法:
取500ml未處理含油污水于燒杯中,加入定量的PH調(diào)節(jié)劑攪拌均勻,測定水樣PH;然后順次加入一定量的絮凝劑、助凝劑后,攪拌并計時,90s后停止攪拌并觀察絮凝現(xiàn)象,靜置0.5h,1h后測定燒杯上清液的PH,通過分析上清液的PH值、含油、鐵含量等確定各種藥劑的最佳加藥范圍。
2.1.4實驗結(jié)果
通過連續(xù)7天的室內(nèi)實驗,最終確定藥劑的最佳加藥量,為現(xiàn)場應用提供基礎數(shù)據(jù)。
2.2技術特點
1、處理方法綜合了化學絮凝、物理吸附、催化等多種反應機理,充分發(fā)揮多種藥劑的相結(jié)合的效應,處理工藝簡易。
2、出水效果好,懸浮物及鐵含量更低。
3、比傳統(tǒng)的預氧化方法更為穩(wěn)定,故障率低。
4、反應時間較短,投資較少。
5、藥劑法中使用部分為常規(guī)藥劑,非常規(guī)藥劑都是在原有常規(guī)藥劑基礎上的改良和復配,安全性能高,不存在二次污染等問題。
3 現(xiàn)場應用
3.1 凈化水出口含油、機雜、總鐵變化曲線
1)凈化水出口機雜變化曲線
從曲線中我們可以明顯看出,凈化水出口機雜逐步減小,目前可以達到15mg/L左右,雙濾料22日開啟后,雙濾料出口達標,7月29日后,機雜可以完全達到10mg/L以下。
2)凈化水出口含油變化曲線
從曲線中我們可以明顯看出,凈化水出口含油逐步減小,目前可以達到15mg/L以下,雙濾料22日開啟后,雙濾料出口達標,7月29日后,含油可以完全達到10mg/L以下。
3)凈化水出口總鐵變化曲線
從曲線中我們可以看出,未加激活劑時,總鐵指標并沒下降,而是隨著來水總鐵的含量變化而變化。加入激活劑后,總鐵指標保持在1mg/L及以下。二價鐵保持在0.6-0.8之間。
3.2 加藥量變化曲線
從曲線中我們可以看出,助凝劑的用量變化不大,隨著水質(zhì)的不同,預處理劑和混凝劑的用量需要進行調(diào)整來保證旋流出口水質(zhì)達標。
4? 結(jié)論及建議
(1)現(xiàn)場應用共經(jīng)歷3個階段: 第一階段未加激活劑,機雜28.7mg/L,含油18.6mg/L,二價鐵6.5mg/L;第二階段加入激活劑進入第二階段,機雜19.6mg/L,含油16.5mg/L,二價鐵1mg/L;第三階段開啟雙濾料過濾裝置,雙濾料出口達標,凈化水罐出口水質(zhì)完全達標(機雜≤9mg/L,含油≤6 mg/L,二價鐵≤1 mg/L),保證聯(lián)合站平穩(wěn)運行,現(xiàn)場應用取得成功。
(2)現(xiàn)場應用期間確定不同的加藥量來應對各種來水情況。如果調(diào)儲罐出口含油大于3000 mg/L,且持續(xù)半個小時以上,則需關閉雙濾料和1號凈化水罐,開啟2號凈化水罐,當水質(zhì)穩(wěn)定后再行開啟雙濾料和1號凈化水罐,關閉2號凈化水罐,確保凈化水水質(zhì)穩(wěn)定達標。