稠油污水深度处理技术研究与应用.doc

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水质成分复杂含多种有机物质、无机物质和杂质，除自身的胶质沥青质外尚携带较多的泥砂，在开采过程中又加入各种化学药剂，使稠油污水的成分更为复杂。稠油污水中不仅含有大量的阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、Fe2+等）和阴离子（Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等），影响稠油污水的缓冲能力、含盐量和结垢倾向，而且含有少量的不同的重金属化合物（Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Ag、Zn等）。另外有些稠油污水中还含有微量的放射性化学物质（K40、U238、Th232、Ra226）。镭可以与钙、钡、锶等离子共沉积形成碳酸盐和硫酸盐垢。稠油污水中自然存在的有机化合物主要有脂肪烃、环烷酸、芳香烃、极性化合物和脂肪酸等。在不同的油田，这些化合物的相对含量和分子量分布变化很大3。同时在采油过程中投加了大量的化学药剂（降粘剂等）。1.1.2 悬浮物含量高悬浮物在水中稳定，不能通过沉降方法分离。稠油污水的悬浮物含量一般为100300mg/L，经常规处理后的污水悬浮物含量一般为1070mg/L。1.1.3 乳化油含量高稠油污水易形成以微小的油粒为中心的水包油乳状液。由于稠油密度高、粘度大、胶质沥青质含量高，造成原油与水密度差小；胶质沥青质具有天然乳化性质，给有水中油粒聚集增加困难。稠油污水的乳化油含量一般为5004500mg/L，经常规处理后的污水乳化油含量一般为530mg/L。1.1.4 多变性由于采油工艺较复杂，稠油污水水质变化较大。同时污水中分离出原油粘度高，原油回收困难；温度较高（6090 ）；色度也较高4。1.2 处理工艺1.2.1 常规处理流程洼一联合站采用三段处理工艺，即一段自然沉降除油，二段混凝沉降除油、除悬浮物，三段石英砂过滤（图1）。脱水站来水一段自然沉降二段混凝沉降石英砂过滤吸水罐外输吸水罐去脱水站杀菌、阻垢剂混凝剂图1 污水常规处理流程脱水站来水混凝沉降粗粒化外输混凝剂斜板除油平流隔油浮 选除 硅粗 滤精 滤除 氧软 化除油剂浮选剂除硅剂1.2.2 深度处理流程深度处理采用五段处理流程，即混凝沉降、粗粒化、浮选、粗滤、精滤（图2）。图2 污水深度处理流程1.2.3 主要处理设备主要处理设备有沉降设备（自然沉降罐、混凝沉降罐、斜板沉降罐），浮选设备和过滤设备。2 稠油污水深度处理技术2.1 先除油后除悬浮物技术由于稠油污水客观上存在水质、水量波动。在工艺设计中，必须充分考虑这些变化因素的影响，并尽量使处理工艺在相对均衡稳定的状态下运行。可适当增大调节罐容积进行均质均量的调节，并回收浮油。经自然沉降后的污水中的浮油已大部分分离出来，污水中的乳化油通过自然沉降已不能再次分离，必须采用加药破乳的方法。破乳剂的选择必须满足：只对污水中的原油起破乳、凝聚作用，而对污水中悬浮物极少产生混凝作用，这样达到了油和泥分离的目的。辽河油田开发了新型除油剂HF-LC，加药浓度为50200 mg/L。2.2 气液多相泵射流气浮技术 采用气液多相溶气泵技术，配合应用上行式链板刮渣机组合工艺，解决了稠油污水气浮的易堵塞，高水温溶气效果差的缺点。和传统的加压溶气气浮技术相比，气液多相泵射流技术省却了溶气罐、空压机、稳压罐、回流泵、溶气释放头。气液多相泵气浮的出水水质（含油1.8 mg/L，含悬浮物8 mg/L）优于加压溶气气浮的出水水质（含油4.6 mg/L，含悬浮物27 mg/L）。2.3 化学除硅技术除硅装置由混合、反应、沉淀三部分组成。PH值调节部分的混合采用管道静态混合器，除硅工序和絮凝工序的混合采用调速搅拌机，达到混合、反应的双重目的。在沉淀部分，沉淀水平流速在15 mm/s，在出水部分增设斜板或斜管。和常规除硅工艺流程相比，采用化学方法去除污水中的溶解性硅，克服了污水中高浓度有机污染物对除硅工艺的影响。采用镁剂和镁盐除硅工艺，在碱性条件下，污水中的溶解性硅通过和镁剂或镁盐反应形成硅酸镁沉淀物，在除硅装置的沉淀中去除。除硅装置由混合、反应和沉淀三部分有机的组成一体。经现场应用，原水硅含量为182.5 mg/L，经化学除硅后，污水中硅含量降为40 mg/L左右，达到了注汽锅炉的水质要求。2.4 动态膜精细过滤技术采用硅藻土作为过滤介质，在滤元上形成一层厚度为15 mm的过滤层，当污水通过硅藻土过滤后截流污水中的悬浮物。当硅藻土过滤后的压差达到一定值后，通过反洗或干渣脱膜，截留悬浮物的硅藻土脱落，重新开始涂膜，实现动态膜过滤。硅藻土粒径为微米级，涂膜量为每平方米过滤面积不超过1.0 kg。过滤单元（滤元）为滤布，滤布材质为丙纶和涤纶，采用特殊的滤布孔隙率和孔隙结构。超滤机采用板框结构，一块为布水框，一块为过滤框，布水框和过滤框组成一个过滤单元，滤元（滤布）放置中间。采用下侧面进水上侧面出水的进水方式。超滤机的压紧方式为液压结构。经硅藻土动态膜精细过滤，出水含油和含悬浮物稳定在2 mg/L以下，预涂膜时间30 min，压差控制在0.2 MPa，过滤周期为1015 h。2.5 大孔弱酸阳离子软化技术原水的平均硬度为171 mg/L，经化学除硅后，污水硬度降为60 mg/L，采用大孔弱酸阳离子交换树脂对污水进行软化除硬，硬度基本达到检不出的程度，并采用酸再生碱转型的方式对树脂进行再生工艺。树脂被污染，也可以通过树脂的收缩膨胀过程恢复其软化除硬能力。大孔弱酸阳离子交换树脂的酸碱转型膨胀率为65%。2.6 板框压滤污泥脱水技术对于油田含油污泥，尤其是稠油污泥，其脱水技术存在很大难度。由于稠油粘度大，相变温度拐点高，含胶质和沥青质，油水密度接近，产生的污泥含水率在98%以上，并且含油量高达20%以上，污泥粘度大，流动性差，泥、油、水相互包裹在一起，三相分离困难。常规的重力浓缩和机械脱水不能解决稠油污泥的脱水问题。在除油罐中加入水相除油剂HFLC，该除油剂只对水中的稠油产生破乳、凝聚作用而对悬浮物不产生作用，达到油、泥分离的效果，尽可能的回收污水中的原油。通过“先除油、后除泥”工艺（图3），使稠油污泥中的油含量控制在5%以内。针对稠油污泥中固体颗粒粒径细、密度和水接近的特点，开发应用自动拉板厢式板框压滤技术，污泥脱水后，浮渣含水从95.2%降至65%，脱水后的污泥形成泥饼，可装车外运，脱水后的泥饼和煤按1:3比例混合燃烧，其热值为17kJ（煤的热值为18kJ）。污泥1污泥1过滤反冲洗水脱水系统：污泥池提升泵缓冲罐螺杆泵自动拉板厢式压滤机压滤水回至集水池泥饼输送系统：螺旋输送机水平皮带输送机倾斜皮带输送机污泥料斗泥饼外运图3 稠油污泥脱水系统3 现场应用稠油污水深度处理回用注汽锅炉技术在辽河油田洼一联合站、海一联合站、冷一联合站、特油一号站、欢三联合站、欢四联合站和曙一联合站等6座联合制那进行了应用，其处理水质全部达到了回用热采锅炉的用水标准（表1）。表1 稠油污水深度处理水质统计表序号项目原水水质进注汽锅炉水质深度处理水质1总硬度/（mgL-1）3004000.1未检出2二氧化硅/（mgL-1）8012080453悬浮物/（mgL-1）20080021.84总碱度/（mgL-1）1 8002 0002 0001 8005油和脂/（mgL-1）30023 34021.26TDS/（mgL-1）4 0004 5007 0004 5007pH7.27.5117.54 结论利用稠油采出水处理后回用于热采锅炉给水无论从工艺流程、设备、自动控制都是可行的。生产实践证明了它的可靠性、实用性和经济性。无论是从环境效益和社会效益，还是从经济效益的角度出发，大量稠油采出水宜首选回用热采锅炉，其次才是达标外排。通过热采锅炉使用原油采出水的实际运行，总结锅炉水质运行指标，制定出安全、可靠、经济的水质指标及切实可行的化验分析方法。 参考文献1 马强，李成城稠油集输系统能量平衡分析A/张庆昌，刘岩金马油田勘探与开发C沈阳：辽宁科学技术出版社，2008：262-2652 马强，杨先克，张传友，等稠油化学预脱水技术的研究与应用J承德石油高等专科学校学报，2008，10(2):1-33 陈涛平，胡靖邦石油工程M 北京：石油工业出版社，20004 马强，张银萍油田污水处理自动加药技术研究与应用A/谢文彦，刘喜林辽河油田应用化学技术C沈阳：辽宁科学技术出版社，2007：271-274Research and Application in the advanced treatment technology of Heavy Oil wastewaterMa Qiang1，2(1、Exploration Company of Jinma Oilfield，Liaohe Oilfield，Panjin 124010，Liaoning，China2、Daqing Petroleum Institute ，Daqing 163318，Heilongjiang，China）Abstract： With the thick oil producting deeply, water cut is increasing, more and more thick oil wasted water face to be disposed and used again, thick oil block need more clean water for thermal production, the wasted water must be applied on thermal product boiler. acoording the features of wasted water, commitment on this technology , analyzing the wasted water quality and treatment, research on the four technical problems of deeply disposing and reused. through applyin