稠油污水處理回用工藝

　　在油氣田勘探開發(fā)過程中，隨著原油和天然氣的采出，通常會產(chǎn)生大量的含油污水。而在稠油蒸汽吞吐開采過程中，其產(chǎn)出液含水通常為60%～70%，進入高輪次吞吐期或蒸汽驅(qū)開采階段，其產(chǎn)出液含水達(dá)到85%～90%以上。因此在很早就有人提出稠油污水處理后回用作為熱采鍋爐的給水的做法。這項技術(shù)在美國、加拿大等國家已經(jīng)有40多年的應(yīng)用歷史，在PertainBasin、吉利、貝爾里吉、加拿大冷湖、狼湖等油田都有應(yīng)用。我國從1989年開始試驗研究，先后在遼河油田洼一聯(lián)合站、海一聯(lián)合站、冷一聯(lián)合站、特油一號站、歡三聯(lián)合站、歡四聯(lián)合站和曙一聯(lián)合站等6座聯(lián)合站進行了應(yīng)用，其處理水質(zhì)全部達(dá)到了回用熱采鍋爐的用水標(biāo)準(zhǔn)。

　　一、稠油污水的基本特征

　　稠油污水水質(zhì)復(fù)雜，自身為膠質(zhì)瀝青質(zhì)，同時攜帶大量泥砂。在高溫高壓的油層中溶解了大量鹽類和氣體，在油氣開采集輸過程中摻進了多種化學(xué)藥劑。因此不僅含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等大量的離子，而且還含有Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Ag、Zn等少量的重金屬和脂肪烴、環(huán)烷酸、芳香烴、極性化合物和脂肪酸等大量的溶解性有機物。存在油水密度差小、水質(zhì)成分復(fù)雜、乳化嚴(yán)重等問題，處理難度比較大。

　　二、稠油污水處理工藝技術(shù)研究

　　Ca2+、Mg2+等離子會引起鍋爐結(jié)垢，導(dǎo)致受熱不均，引起火災(zāi)爆炸等惡性事故。因而鍋爐給水需嚴(yán)格控制Ca2+、Mg2+等離子的含量，各國熱采鍋爐用水水質(zhì)均有非常嚴(yán)格的要求，根據(jù)2014年我國發(fā)布的SY/T0027-2014《稠油注汽系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》注汽鍋爐給水水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)見表2。

　　對比稠油污水和鍋爐用水水質(zhì)指標(biāo)，稠油污水處理用于熱采鍋爐供水，主要需降低污水中的油、懸浮物的含量和硬度。因此稠油污水處理流程主要分除油、除懸浮物和軟化三個步驟。其中除油及懸浮物通常采用傳統(tǒng)物化法，但是近年來對該項工藝也進行了改進和提高。軟化為后續(xù)深度處理，是污水回用鍋爐的處理的重要工藝。

　　2.1?油及懸浮物的去除

　　對于除油傳統(tǒng)物化法包括撇油罐、氣浮法、離心泵等處理方法，主要利用油和水的相對密度差將油從污水中分離出來。傳統(tǒng)的懸浮物的分離處理主要通過格柵、沉淀、過濾等方法進行去除。由于稠油污水的乳化問題嚴(yán)重，通常需要對污水進行加藥破乳，加入混凝劑和絮凝劑以促進懸浮物、膠體顆粒的沉淀。

　　近年來，隨著該項工藝的研究逐漸深入，斜板除油器、核桃殼過濾器、雙介質(zhì)過濾器等改良工藝陸續(xù)被廣泛應(yīng)用，并取得了較好的處理效果。其中核桃殼過濾器主要是利用經(jīng)特殊加工處理的核桃殼作為濾料，通過污水與其充分接觸，去除污水中的懸浮物。同時由于核桃殼濾料具有較強的吸附能力，油分與核桃殼濾料接觸時同樣會被吸附在濾層表面，從而達(dá)到除油的效果。該工藝污水與濾料接觸面積大，濾料吸附能力強，因而污染物去除率高，處理效果好。生物法同樣常用于市政污水的處理，但是由于工業(yè)污水含大量化學(xué)藥劑，微生物菌膠團培養(yǎng)較為困難，因此應(yīng)用不多。經(jīng)常規(guī)處理后的污水懸浮物含量可達(dá)10～70mg/L。乳化油含量一般為5～30mg/L。

　　2.2?深度處理

　　稠油污水回用鍋爐用水的深度處理，我國目前常用的方法有離子交換法、反滲透法等。其中離子交換法在遼河油田、河南油田等均有應(yīng)用。離子交換法主要是以合成的離子交換劑作為吸附劑，吸附溶液中需要分離的離子。由于稠油污水水質(zhì)較差，易發(fā)生離子交換樹脂中毒的現(xiàn)象，因此離子交換樹脂的選擇非常重要。當(dāng)稠油污水的總硬度大于200mg/L時，需先采用石灰軟化，將硬度降至30mg/L左右，再進行離子交換軟化將硬度降為0。當(dāng)稠油污水中的TDS大于3000mg/L時，需要采用酸堿聯(lián)合再生的弱酸離子交換樹脂。

　　勝利油田、遼河油田對反滲透膜法進行了研究探索，其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，其他物質(zhì)不能透過半透膜從而將污染物和水分離。該方法可以去除97%-98%的鹽、膠體、微生物和有機物。但是同樣存在膜污染等問題，因此需要進行預(yù)處理，防止膜面上生成CaCO3。

　　2.3?我國油田相關(guān)成果

　　稠油污水回用在我國遼河油田、河南油田、勝利油田等地均有一系列的探索和應(yīng)用，并取得了一定成果。

　　遼河油田曙光采油廠曙四聯(lián)污水深度處理站采用斜板除油罐、氣浮池、澄清池及多介質(zhì)粗濾罐和多介質(zhì)精濾罐等設(shè)備對污水進行除油除懸浮物，并采用了交換容量大、抗污染能力強的大孔弱酸樹脂對污水進行軟化，將大量稠油污水回用于熱采鍋爐，其凈效益可達(dá)8.7-9.2元/m3(包括原油回收費)。

　　勝利油田則采用超濾加反滲透裝置將污水硬度從930.3mg/L降為19.0mg/L，含油從28.6mg/L降為0.3mg/L，懸浮物從21.4mg/L降為0.05mg/L。其工藝流程如下：

　　三、結(jié)束語

　　隨著環(huán)境要求的日益嚴(yán)格，稠油污水回用鍋爐在越來越多的油田開始應(yīng)用。解決了稠油蒸汽驅(qū)大量給水供給和污水排放問題。但是該處理工藝中深度處理部分較為昂貴且管理困難，因此對該項技術(shù)進行有效管理及提高經(jīng)濟性是該工藝的核心問題。(來源：中國石化集團國際石油勘探開發(fā)有限公司)