青海油田钻采工艺研究院
摘要：乌南联合站水处理工艺采用离子调整旋流分离技术，该技术包括化学工艺和旋流分离两大部分组成，针对污水采用化学方法完成絮体的微絮凝，同时，除去不稳定离子实现水质稳定，利用旋流分离设备实现水质净化。目前由于系统中含油超标，造成药剂用量增大，滤料污染，增加了污水处理难度，污水处理系统负荷增大，导致污水达标率降低。因此需要对乌南联合站的工艺流程进行优化，以保证水处理系统平稳运行，确保水质达标。
关键字：污水处理技术 含油污水 除油 自然沉降
一、污水处理工艺流程分析
1、重力式流程：自然（或斜板）除油—混凝沉降—重力（压力）过滤流程。重力式流程普遍运用于20世纪七八十年代，处理过程：三相分离器来水，经自然除油初步分离后，加入混凝剂进行混凝沉降，再经过滤，滤后加入杀菌剂，实现水质达标，外输回注。该工艺对来水含油、水量变化波动适应性较强；工艺自动化程度稍低；操作量较大，适应于处理规模大，水质要求较低的油田。
2、压力式流程：旋流（或立式除油罐）除油—聚结分离—压力沉降—压力过滤流程。压力式流程流行于90年代初，该工艺流程加强了前段除油和后段过滤净化。处理过程：三相分离器采出水，若压力较高，可进旋流除油器 ；若压力适中，可进接收罐除油，为提高除油效率，在压力沉降之前增加一级聚结除油装置（亦称粗粒化），使油珠粒径变大，加强油水分离效果。过滤流程根据对水质的要求，可设置一级过滤和二级过滤净化。该工艺具有除油效率高，净化效果好，污水停留时间短，机械化、自动化水平高等特点，适应于水质、水量波动较小、水质要求较高的油田。
3、浮选式流程：接收（溶气浮选）除油—射流浮选或诱导浮选—过滤、精滤流程。浮选式流程主要是借鉴20世纪80年代末、90年代初从国外引进污水处理技术的基础上，结合国内各油田生产实际需要发展起来的。处理过程：流程首端采用溶气气浮，再用诱导气浮或射流气浮取代混凝沉降设施，后端根据净化水回注要求，可设一级过滤和精细过滤装置。处理效率高；设备组装化、自动化程度高，现场预制工作量小；广泛用于海上采油平台；陆上油田，尤其是稠油污水处理中有较多应用。流程动力消耗大，维护工作量稍大。
4、开式生化处理流程：隔油—浮选—生化降解—沉降—吸附过滤流程。该流程适用条件：针对部分油田污水采出量较大，但回用量不够大，必须处理达标外排而设计的。（1）处理过程：原水经过平流隔油池除油沉降，再经过溶气气浮池净化，然后进入曝气池、一级、二级生物降解池和沉降池，最后提升经砂滤或吸附过滤达标外排。（2）流程净化效果：一般情况，经过开式生物处理流程净化，排放水质可以达到《污水综合排放标准》GB8978—1996要求。
二、乌南联合站处理工艺
乌南联合站污水处理系统建于1997年，当年投产，设计污水处理量1600m3/d。污水处理主要工艺流程：含油污水进入200m3除油罐(2座)除油处理后由污水提升泵提升至旋流分离器经旋流分离器处理后进入供水系统水罐区500m3水罐。目前，乌南联合站污水处理系统主要处理切6污水及乌南油田单井污水。
2.1 水质指标
花土沟油田结合油田生产实际情况，参照中国石油天然气行业标（SY/T5329)《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》，制定出符合油田实际需要的注入水水质指标（见表2.1-1），乌南油田采出水处理设计指标见表2.1-2。
表2.1-1 油田注入水水质标准
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表2.1-2 乌南油田采出水处理设计指标
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2.2 污水处理工艺
乌南联合站污水处理系统主要工艺流程：污水→除油罐→污水提升泵→旋流分离器→净化水罐。具体见图2.2-1。
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图2.2-1 乌南联合站采出水处理工艺流程框图
工艺流程简述：宽沟水源来水在乌南联合站污水处理区污水调储罐、预处理器、缓冲罐进水段分别接入，根据清污混合效果，分段补清水，以保证完全均质的清、污水混合，提高污水处理后段流程的处理效果，达到英东油田注水水质标准。
2.3 处理设施
乌南联合站采出水处理系统污水处理设备及运行状况见表2.3-1。
表2.3-1 采出水处理系统设备及参数统计
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三、乌南联合站污水处理存在的问题
3.1含油污水对药剂效果的影响
油田采出水中的原油以大小不同的油珠分散在水中，根据油类在水中分散的粒径大小不同，可以将油类物质划分成四种形态:
(1)浮油:油珠颗粒的粒径大，通常大于100μm，一般占污水含油量的65%～70%，易漂浮在水面上形成油层或油膜。
(2)分散油:油珠的粒径为10～100μm，以悬浮状态分散在水中，分散油不稳定，在静置一段时间后，自然聚集成较大直径颗粒的油滴浮到水面，从而形成油膜。
(3)乳化油:油珠的粒径一般小于10μm，非常微小，约占5%～8%，因为有表面活性剂的存在，它可以稳定地分散在水中，不易上浮水面，单纯用静置的方法很难使其与水相分离。
(4)溶解油:粒径一般＜0.1μm，分散在水中用肉眼看不到，非常稳定，约2%～5%，有时达到几纳米，一般方法难以去除。
污水处理药剂与含油污水在预处理器内混凝，但由于前端沉降除油不充分存在浮油和分散油，浮油和分散油的吸附作用造成部分水处理药剂漂浮在水面，未能充分反应，造成污水处理不充分。
3.2 含油污水对过滤器的影响
含油污水处理不充分，造成污水中的蜡质、胶质和沥青质附着在滤料上，反冲洗效果差，滤料不能完全再生，长时间运转滤料易板结，板结后的滤料黏结形成较大颗粒致使滤层孔隙及缝隙堵塞，从而失去过滤作用。因而油污是造成滤料失效的关键因素，絮凝物和盐类结晶又加快了滤料的板结速度，改变了油和悬浮物与滤料结合的性质，导致现有的反冲洗无法实现滤料的再生，过滤器过滤效果较差，无法实现水质达标。
四、优化建议
目前乌南联合站污水处理工艺流程前端沉降时间较短，油水分离不充分，无法实现分散油、浮油的分离，致使后端水处理药剂反应不充分，过滤器过滤效果差。建议围绕提高前端除油效率对污水处理流程进行优化：
1、在调储罐后新建一座含油污水沉降罐，增加含油污水沉降时间，提高油水分离效果；
2、改造调储罐内部结构：自然沉降无法短时间实现油水分离，建议对调储罐进行改造，安装斜板或聚结除油装置，快速实现油水的有效分离。
3、收油不畅或者收油不及时，造成罐顶油污层过厚，有时油随水排出，表现为出水严重污染，聚集产生的老化油对再次脱水也造成困难，建议进行连续收油且保持罐内水面恒定，减少系统波动。
参考文献：
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