孫繩昆，宋英男
(遼河石油勘探局勘察設(shè)計(jì)研究院，遼寧盤錦124010)

　　摘要：運(yùn)用混凝沉降、溶氣浮選、過濾和軟化方法對(duì)稠油廢水進(jìn)行處理，基本能達(dá)到熱采鍋爐用水指標(biāo)，可回用作熱采鍋爐給水。生產(chǎn)實(shí)踐證明，稠油廢水經(jīng)處理回用熱采鍋爐，技術(shù)上是可行的，既有較大的經(jīng)濟(jì)效益，又有更大的社會(huì)和環(huán)境效益。
　　關(guān)鍵詞：稠油廢水；熱采蒸汽鍋爐；回用
　　中圖分類號(hào)：X74
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)10-0052-03

　　重質(zhì)瀝青質(zhì)原油俗稱稠油，需熱力開采，即熱采鍋爐將水加熱至溫度為315℃、壓力為17MPa、干度為80%左右的飽和蒸汽，注入油層提高油層溫度，降低稠油粘度，通過采油設(shè)備把稠油提升到地面。從采油井口采出的油和水混合物稱之為原油采出液。用各種方法對(duì)采出液進(jìn)行油水分離，分離出的水稱之為稠油廢水。
　　遼河油田稠油儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)有稠油廢水處理站9座，日產(chǎn)稠油廢水約7×10⁴t，輸?shù)较∮蛥^(qū)塊或廢地層回注約2.6×10⁴ t，剩余4.4×10⁴ t外排，對(duì)環(huán)境造成一定污染。
　　遼河油田熱采鍋爐日用清水約9×10⁴t，由于地表水水質(zhì)較差，所以生產(chǎn)和生活用水大量使用地下水，過量的開采，使地下水位急劇下降。
　　一方面大量污水外排污染環(huán)境，另一方面稠油熱采大量使用清水，生產(chǎn)和生活用水量與日俱增，供水嚴(yán)重不足。因此，對(duì)稠油廢水進(jìn)行處理回用是非常必要的。

　　1  稠油廢水的水質(zhì)

　　稠油廢水水質(zhì)較復(fù)雜，是含有多種雜質(zhì)且水質(zhì)波動(dòng)較大的工業(yè)廢水。
　　稠油廢水與稀油廢水及其他工業(yè)廢水相比，具有如下特點(diǎn)：
　?、俪碛推骄芏葹?00 kg/m³以上，其原油顆粒可長(zhǎng)期懸浮在水中；
　?、谡硿源螅貏e在水溫低時(shí)更顯著；
　?、蹨囟容^高，在開發(fā)稠油過程中為降低原油粘度往往將溫度提高到70～80℃；
　?、苋榛^嚴(yán)重，廢水易形成水包油型乳狀液。
　　根據(jù)稠油廢水的水質(zhì)，稠油廢水處理一般具有以下特點(diǎn)：
　　①為達(dá)到油、水和泥的分離，破乳是先決條件。首先應(yīng)保證稠油廢水的處理溫度，選擇合適的破乳劑，并選擇最佳投藥量、加藥點(diǎn)、混合、反應(yīng)和沉降方式。
　　②保證足夠的油、水和泥分離時(shí)間。因稠油密度大，油水密度差小，其重力分離雖在充分破乳條件下進(jìn)行，為使油珠有效上浮，加長(zhǎng)油、水和泥分離時(shí)間還是必要的，一般需2～3 h。
　?、墼谑褂没炷齽r(shí)，pH值對(duì)混凝效果影響較大。

　　2  熱采鍋爐用水的水質(zhì)指標(biāo)

　　各國(guó)熱采鍋爐用水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

　　根據(jù)稠油廢水所含污染物種類和數(shù)量以及熱采鍋爐用水水質(zhì)指標(biāo)，稠油廢水處理用于熱采鍋爐供水，主要應(yīng)處理廢水中的油、懸浮物和硬度。

　　3  稠油廢水的水質(zhì)分類及回用評(píng)估

　　稠油廢水中的油和懸浮物去除工藝較成熟，工程一次投資和處理成本較低；而稠油廢水的軟化工藝較復(fù)雜，工程一次投資和處理成本較高，是左右整個(gè)回用處理工藝的關(guān)鍵因素。為此，根據(jù)影響稠油廢水軟化工藝選擇的主要水質(zhì)指標(biāo)(總?cè)芙夤腆wTDS和硬度)，把稠油廢水分為六種類型(見表2)。不同種類稠油廢水的回用評(píng)估見表3。遼河油田稠油廢水大部分屬于低礦化度的中、低硬度稠油廢水，其他類型較少，所以大部分有回用于熱采鍋爐的可能性。

　　4  稠油廢水的處理流程

　　處理流程主要分三部分，即除油部分、除懸浮物部分和軟化部分，軟化后廢水進(jìn)熱采鍋爐。
各單元處理工藝如下：
　?、?nbsp; 調(diào)節(jié)和緩沖
　　水量變化應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況實(shí)測(cè)，調(diào)節(jié)水量一般為處理規(guī)模的10%～15%可滿足要求。均質(zhì)措施主要是確定次流程出水達(dá)到一定含油和懸浮物指標(biāo)，送回主流程時(shí)不會(huì)對(duì)主流程水質(zhì)產(chǎn)生沖擊。
　　調(diào)節(jié)罐宜設(shè)置一備一用，便于檢修清泥，罐內(nèi)設(shè)伴熱和收油設(shè)施。
　　廢水經(jīng)調(diào)節(jié)罐后，均質(zhì)、均量供給后段工藝。
　?、?nbsp; 斜板除油罐
　　重力除油一直是國(guó)內(nèi)外含油廢水處理首選的初級(jí)處理單元，其效率高、運(yùn)行穩(wěn)定。通過這一單元處理，可以去除大部分浮油和分散油；加入適當(dāng)?shù)钠迫閯?，可去除部分乳化油?BR>　　斜板除油罐有重力式和壓力式，重力式斜板除油罐上部設(shè)有收油設(shè)施和加熱設(shè)施；中部為斜板的沉降區(qū)；底部設(shè)置錐型排泥斗，罐中心設(shè)反應(yīng)筒。
　?、?nbsp; 浮選
　　試驗(yàn)和實(shí)踐證明，誘導(dǎo)浮選(IGF)十分適用于油水密度差小的稠油廢水處理。近年來，溶氣浮選(DAF)和渦凹浮選(CAF)也引入油田廢水處理。
　　誘導(dǎo)浮選，浮選劑投加在浮選機(jī)的進(jìn)水管，經(jīng)靜態(tài)混合器混合即可，不需特制藥劑反應(yīng)裝置；溶氣浮選，最好在進(jìn)浮選前設(shè)藥劑混合和反應(yīng)裝置，國(guó)產(chǎn)浮選劑投加量一般為10～20 mg/L。
　?、?nbsp; 過濾
　　經(jīng)浮選處理后，廢水進(jìn)入核桃殼過濾器，進(jìn)一步除油和懸浮物。全自動(dòng)核桃殼壓力過濾器工作濾速為25～30 m/h，強(qiáng)制濾速35～40 m/h。反洗時(shí)，反洗水中投加5 mg/L的濾料清洗劑，在濾料攪拌裝置的作用下，對(duì)核桃殼進(jìn)行徹底反洗。
　　核桃殼過濾器出水含油＜5 mg/L，懸浮物在10～20 mg/L。
　　廢水經(jīng)核桃殼過濾器后，加入助濾劑1～5 mg/L進(jìn)入全自動(dòng)雙濾料(無煙煤和石英砂)壓力過濾器進(jìn)行微絮凝過濾，進(jìn)一步去除懸浮物和油。
　　雙濾料過濾出水含油＜2 mg/L，懸浮物＜5 mg/L。雙濾料過濾器設(shè)空壓機(jī)對(duì)濾料進(jìn)行表面和深層輔助清洗。
廢水經(jīng)雙濾料過濾器處理后，進(jìn)入軟化處理部分。
　?、?nbsp; 軟化
　　選擇稠油廢水離子交換軟化工藝取決下列因素：鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)、廢水TDS、硬度、硬度與堿度之比。選擇軟化工藝一般原則見表4。

　　是否進(jìn)行化學(xué)沉降分離預(yù)軟化處理，還取決于原水中TDS、總硬度、堿度、SiO₂ 和金屬離子的含量。
　　根據(jù)遼河油田曙四聯(lián)稠油廢水離子交換軟化的工業(yè)試驗(yàn)和工程實(shí)踐，總礦化度＜7 000 mg/L，硬度＜500 mg/L時(shí)：
　　a.001×7強(qiáng)酸陽離子樹脂和大孔弱酸樹脂D113能與稠油廢水相適應(yīng)，軟化后可達(dá)到進(jìn)熱采鍋爐水質(zhì)指標(biāo)。
　　b.樹脂可承受一定量的有機(jī)物，這種暫時(shí)性污染對(duì)交換過程影響不大，但懸浮物不應(yīng)過高(不宜超過10 mg/L)。
　　c.廢水中COD＜300 mg/L對(duì)樹脂沒有明顯污染作用。
　　d.001×7強(qiáng)酸陽離子樹脂的軟化過程，工作濾速可按清水軟化設(shè)計(jì)濾速設(shè)計(jì)；樹脂裝填高度應(yīng)高出清水軟化樹脂裝填高度200～300 mm；再生液濃度和再生液用量應(yīng)比清水軟化設(shè)計(jì)時(shí)高出1.2～1.5倍。
　　e.大孔弱酸樹脂D113用于稠油廢水軟化的交換容量可高出001×7樹脂的1～1.5倍，抗污染能力強(qiáng)于001×7樹脂，具有再生徹底等特點(diǎn)，它適用于廢水中含長(zhǎng)鏈有機(jī)物。
　　f.移動(dòng)床軟化比固定床軟化提高交換效率0.5～1.0倍，再生與清洗徹底，可防止樹脂板結(jié)，適用于含污染物多的稠油廢水。

　　5  工程實(shí)踐和效益分析

　　遼河油田對(duì)稠油廢水深度處理回用于熱采鍋爐，現(xiàn)已建成曙四聯(lián)8000m³/d廢水深度處理站1座和洼一聯(lián)6000m³/d廢水深度處理站1座，正處于試運(yùn)投產(chǎn)階段，基本可實(shí)現(xiàn)稠油廢水回用于熱采鍋爐。
　　以歡三聯(lián)2×104m³/d稠油廢水深度處理回用熱采鍋爐為例，經(jīng)濟(jì)效益如下：
　　a.熱能的利用：2920萬元/a(稠油污水溫度55℃，清水溫度15℃，燃料油700元/t計(jì))。
　　b.排污費(fèi)的節(jié)省：73萬元/a(達(dá)標(biāo)外排費(fèi)0.1 元/m³，暫不計(jì)污染費(fèi))。
　　c.回收原油費(fèi)：回收原油10 t/d，225萬元/a(原油700元/t計(jì))。
　　d.節(jié)省清水資源費(fèi)：1022萬元/a(水價(jià)1.4元/m³)。
合計(jì)：4 270萬元/a。
與年運(yùn)行費(fèi)用2 477.64萬元對(duì)比，可以看出有較大效益。

　　6  結(jié)語

　　美國(guó)、加拿大利用稠油廢水處理后回用熱采鍋爐的技術(shù)已有20余年的歷史，從工藝流程(包括廢液和廢泥處理工藝)、設(shè)備、自動(dòng)控制都有完整配套技術(shù)，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)實(shí)踐證明了它的可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)從事這項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐較晚，與國(guó)外比還有一定差距，主要表現(xiàn)在：
　?、?nbsp; 稠油廢水的水質(zhì)成分復(fù)雜，波動(dòng)性大；
　?、?nbsp; 廢水處理設(shè)備質(zhì)量較差；
　?、?nbsp; 我國(guó)還沒有針對(duì)稠油廢水特點(diǎn)開發(fā)的離子交換樹脂；
　　④  處理流程整體自控水平還很低。
　　總之，稠油廢水處理回用于供熱采鍋爐用水，是目前解決大量稠油廢水排放污染的經(jīng)濟(jì)、可行的出路，在我國(guó)稠油油田應(yīng)大力推廣。

　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］李化民，等.油田石油污水處理［M］.石油工業(yè)出版社，1992.

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收稿日期：2000-04-15