浅谈海洋集输海三联污水处理流程改造设想

浅谈海洋集输海三联污水处理流程改造设想

齐波

中石化胜利油田海洋采油厂齐波

【摘要】随着海上油井开采时间不断延长,为保持合适的油藏能量及采油速率,油井注水及注水驱油是油田保持地层压力进行采油开发的必需措施。作为海洋集输最大的陆上联合站海三联，来液量规模不断扩大、含水显著升高，导致日均外输污水量规模扩增迅速，因此对油田污水处理技术的要求也日益提高,如何使污水处理工艺和流程优化并非一件容易的事情。

【关键词】污水处理；原理；流程改造

海洋采油厂年产291.5万吨原油，年处理水量约为150万吨。海三联合站承担70%集输处理任务的集脱水处理、天然气脱水处理和全部污水处理为一体的联合站库。

1海三联现有污水处理系统简介

海三联污水岗投产于2011年12月，设计处理能力2.2万m3/d（预留至3.4万m3/d），设计处理后含油≤10mg/l,悬浮物≤10mg/l。目前日均处理污水量1.2万m3/d。污水岗现有5000方一次沉降除油罐1座（另在建1座即将投运）、2000方截矮缓冲罐2座、2000方外输罐2座、1000方反冲洗罐2座、压力滤罐10座、ADNF-750气浮装置2座、100方污油池1座、200方污水池2座和250方污泥池2座。

2现有污水处理流程介绍

2.1污油池流程（如下图）：由计量岗的进站游离水脱除器和5个5000方储油罐所放底水全部进入污水岗的一次除油罐，除油罐通过重力分离原理除去漂浮油（以连续相漂浮于水面,形成油膜或油层.这种油的油滴直径较大,一般大于100μ）、部分分散油和固体杂质。其基本原理为：利用油水密度差和油水不相溶性进行油水分离，在重力作用下驱使油膜上富集的油移动，当此机械力超过油膜的内聚力时，大油滴就会从固体表面上脱落下来。按照斯托克斯定律，这些大油滴能比初始的小油滴更快地从水中分离出来；油层在上部聚集到1米以上到达11米收油管时开始收油，水层在下部高于4米外输口时出口进气浮装置。在海三联的气浮装置型号是ADNF-750，属于压力溶气气浮装置，处理量是750m3/h。从气浮装置中出来的污油（主要是浮油和分散油）直接进污油池，而含油难脱水处理的乳化油溶解油的大量污水进入截矮缓冲罐进行二次除油，油层在上部到达6米收油管时开始收油直接进污油池，水层在下部3～4米外输管进提升泵。含油污水从提升泵出来进入双滤料过滤器（SFX型金刚砂双滤料），在润湿聚结、碰撞聚结、截留、附着作用下油珠由小变大，微小油滴聚结到一定的粒径后将在浮力的作用下离开滤料，浮到水体的表面而达到油水分离的目的。经过双滤料过滤器后，达标污水进入外输罐，通过外输泵回注海上井组。

2.2污水池流程：从计量岗储油罐放底水直接进污水池，污水回收去气浮装置后，和上述流程一样。

2.3反冲洗流程：从外输罐通过反冲洗泵将达标污水抽到双滤料过滤器，将流程①中双滤料过滤器中分离出的污油在水洗作用下输到1000方反冲洗回收罐，再通过反冲洗回收泵返输，到气浮装置后和流程①一样。

3回注水质要求及注水指标

注水水质主要控制指标：（1）溶解氧。水中含溶解氧时可加剧腐蚀，当腐蚀率不达标时，应首先检测溶解氧浓度。一般情况要求，油田污水溶解氧浓度小于0.05mg/l，特殊情况不超过0.1mg/l，清水中的溶解氧含量要小于0.5mg/l。（2）Fe。当水中含亚铁离子时，由于铁细菌作用可将二价铁离子转化为三价铁离子，生成氢氧化铁沉淀，当水中含硫化物H2S时，可生成Fe2S沉淀，使水中悬浮物增加。（3）H2S。油田污水中硫化物含量应小于2.0mg/l。（4）侵蚀性CO2。水中侵蚀性CO2含量等于零时，稳定；大于零时，可溶解碳酸钙垢，并对设施有腐蚀作用；小于零时，有碳酸盐沉淀析出。一般要求侵蚀性CO2含量≤1.0mg/l。

4改进设想

4.15000方进水水罐改进设想将氮气通过溶气泵打入5000方水罐，加快悬浮原油上升速度，提高出水水质，减轻气浮工作强度。

4.2污水流程的改进设想。针对气浮到滤罐流程重复利用率超高的问题：现有流程中污水池与污油池是隔离非直接连通的两个方形池，当污水静置到一定时间后，污油池启动收油泵去计量岗的储油罐，而污水池产生的油层通过污水回收泵重新打入气浮装置，重新进入流程。为此，我们设想将污水池连通阀关闭形成两个单独的污水池，将气浮和截矮罐收油直接进一污水池，增加污油回收池容量，便于快速收油。将原来污水回收泵出口加装管线连接到现污油回收管线上，由原来20m3/d螺杆泵改为150m3/d的螺杆泵，提高了污油回收速度。

4.3污水池的处理原理改进设想

针对污水流程末端的处理原理单一的问题：海三联现将200m3污水池，为露天池，自然静置沉降脱水，脱水率低而且有时因为酸化油不好处理导致来水含油量极高。为保证污水池的水质达标，设想将露天污水池改进为厌氧（水解酸化）——好氧（接触氧化）处理工艺，两种原理介绍如下：采用厌氧（水解酸化）——好氧（接触氧化）处理工艺。厌氧停留时间10h，好氧停留时间12h，每天投加0.5kg菌种，定期投加尿素作营养素。水解酸化池主要是针对BOD5/CODcr值低，污水可生化性很差的特点，通过厌氧菌的作用使污水中的大分子、难降解有机污染物转化为小分子、易降解的有机物，提高污水的可生化性，确保好氧处理单元的正常运转。通过厌氧菌的作用，去除水中的部分S2-，并吸附降解部分油，降低对后续好氧工艺的冲击。接触氧化工艺综合了曝气池和生物滤池两者的优点，是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物。它采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需的氧量。又相当于在曝气池中添加填料，供微生物栖息。具有微生物浓度高，生物活性高，容积负荷高，有机物去除效果好，污泥产量低不需污泥回流，运行管理简单和占地面积小等优点。在好氧池内，可溶的小分子有机物作为好氧菌的营养物质，在好氧细菌的繁殖生长过程中，有机物最终被转变为CO2和水，达到无机化的目的。氧化塘出水可以稳定达到国家二级综合排放标准。

4.4收油设备的改进设想。针对收油设备能力不足的问题，可以用无极变速螺杆泵代替现有普通螺杆泵，螺杆泵因其有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒液体的特点，在污水处理中被广泛应用。

4.5气浮装置的改进设想。（1）气浮装置的电动出口阀加装UPS延迟断电时间，发出停电警报，留有30分钟操作时间，避免溢罐的事故。（2）现有气浮装置制气泡的原料是氮气，如果加电解法改进装置就可以用水做原料产生气泡，电解法气浮原理是：该法用小间隙、高流速旋转电极装置对废水进行处理，对于去除乳化油及一些高分子有机物质的效果良好。电解法主要有电解气浮法和电解絮凝法。前者利用电解水产生的氧气和氢气形成微气泡，进行气浮。由于气泡微小，能够去除较小的油珠和悬浮粒子，废水处理后可用于回注。后者采用消耗性电极，外加电压使电极氧化释放出金属离子，释放出的金属离子的水解产物具有混凝作用，要求被处理的废水有足够的导电性，以使电解池能进行正常工作，并防止电极钝化。（3）气浮回收槽管线加装管道泵，提高污油回收速度。

4.6截矮罐与提升泵改进设想。气浮与截矮罐靠落差运行，罐位过高影响气浮运行，严重时造成气浮溢罐。将罐液位高度显示与提升泵频率做自动化连接，保证液位高度稳定，提高气浮安全运行。

海三联外输水质指标：污水含油30mg/l，悬浮物10mg/l；目前水质状况：分水器出口污水含油200mg/l，悬浮物100mg/l，ph值8；在流程正常时外输污水含油7mg/l，悬浮物4mg/l，ph值8。由于现在主要设备气浮装置停用，所以外输污水含油35mg/l、悬浮物40mg/l，均超指标。如何将污水处理从工艺流程，原理、设备上再做优化和改进，才是保证污水指标达标的关键。