孫繩昆，宋英男
(遼河石油勘探局勘察設(shè)計研究院，遼寧盤錦124010) 摘要：運用混凝沉降、溶氣浮選、過濾和軟化方法對稠油廢水進行處理，基本能達到熱采鍋爐用水指標，可回用作熱采鍋爐給水。生產(chǎn)實踐證明，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)濟效益，又有更大的社會和環(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：X74
文獻標識碼：C
文章編號：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。用各種方法對采出液進行油水分離，分離出的水稱之為稠油廢水。
遼河油田稠油儲量豐富，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，供水嚴重不足。因此，對稠油廢水進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：
?、俪碛推骄芏葹?00 kg/m3以上，其原油顆?？砷L期懸浮在水中；
?、谡硿源?，特別在水溫低時更顯著；
③溫度較高，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：
?、贋檫_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、混合、反應(yīng)和沉降方式。
?、诒ＷC足夠的油、水和泥分離時間。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行，為使油珠有效上浮，加長油、水和泥分離時間還是必要的，一般需2～3 h。
?、墼谑褂没炷齽r，pH值對混凝效果影響較大。 2 熱采鍋爐用水的水質(zhì)指標 各國熱采鍋爐用水水質(zhì)指標見表1。 表1各國熱采鍋爐水質(zhì)指標| 項目 | 中國(SY0027—1994) | 加拿大 | 美國石油協(xié)會 | | 溶解氧(mg/L) | ≤0.05 | 0.005 | 0.1 | | 總硬度(以CaCO3計)(mg/L) | ≤0.1 | 0.1 | 1.0 | | 總鐵(mg/L) | ≤0.05 | 0.05 | 0.1 | | 二氧化硅(mg/L) | ≤50 | 100 | 150 | | 懸浮物(mg/L) | ≤2 | 1 | 5.0 | | 總堿度(以CaCO3計)(mg/L) | ≤2000 | | 最大2000 | | 油和脂(mg/L)(建議不包括溶解油) | ≤2 | 1.0 | 1.0 | | 礦化度(mg/L) | ≤7000 | 10000 | 最大7000 | | pH值 | 7.5～11 | 8.5～9.5 | 7～12 | | 進爐前是否處理 | 不處理 | 不處理 | 不處理 | 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，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(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。 表2 稠油廢水種類mg/L| 廢水類型 | TDS | 硬度 | | 低含鹽、低硬度 | ≤5 000 | ≤300 | | 低含鹽、中等硬度 | ≤5 000 | 300～800 | | 低含鹽、高硬度 | ≤5 000 | ≥800 | | 中含鹽、低硬度 | 5 000～7 000 | ≤300 | | 中含鹽、中等硬度 | 5 000～7 000 | 300～800 | | 高含鹽、高硬度 | ≥7 000 | ≥800 | | 其他性質(zhì)稠油廢水 | 含較高氯根和二氧化硅和硫化物 | | 注 ①含鹽此處指可溶性固體物。②硬度以CaCO3計。 | 表3 不同種類稠油廢水的回用評估| 廢水類型 | 評估 | | 低含鹽、低硬度 | 易軟化，不需預(yù)軟化，處理成本低，宜作為鍋爐回用水 | | 低含鹽、中等硬度 | 易軟化，需預(yù)軟化，處理成本較低，宜作為鍋爐回用水 | | 低含鹽、高硬度 | 需特殊預(yù)軟化，處理成本較高，可作為鍋爐回用水 | | 中含鹽、低硬度 | 較難軟化，需脫鹽，處理成本較高，稀釋后可作為鍋爐回用水 | | 中含鹽、中等硬度 | 較難軟化，需脫鹽，處理成本較高，稀釋后可作為鍋爐回用水 | | 高含鹽、高硬度 | 很難軟化，需脫鹽，處理成本很高，不宜作為鍋爐回用水 | 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，軟化后廢水進熱采鍋爐。
各單元處理工藝如下：
① 調(diào)節(jié)和緩沖
水量變化應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況實測，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到一定含油和懸浮物指標，送回主流程時不會對主流程水質(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
重力除油一直是國內(nèi)外含油廢水處理首選的初級處理單元，其效率高、運行穩(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
試驗和實踐證明，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的進水管，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，最好在進浮選前設(shè)藥劑混合和反應(yīng)裝置，國產(chǎn)浮選劑投加量一般為10～20 mg/L。
?、?nbsp; 過濾
經(jīng)浮選處理后，廢水進入核桃殼過濾器，進一步除油和懸浮物。全自動核桃殼壓力過濾器工作濾速為25～30 m/h，強制濾速35～40 m/h。反洗時，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，對核桃殼進行徹底反洗。
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進入全自動雙濾料(無煙煤和石英砂)壓力過濾器進行微絮凝過濾，進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)空壓機對濾料進行表面和深層輔助清洗。
廢水經(jīng)雙濾料過濾器處理后，進入軟化處理部分。
?、?nbsp; 軟化
選擇稠油廢水離子交換軟化工藝取決下列因素：鍋爐給水標準、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。 表4 選擇離子交換軟化工藝的原則mg/L| TDS | 硬度 | 軟化工藝 | | ≤2000 | ≤100 | 強酸聚合母體單床樹脂 | | 700～5000 | ≤2000 | 上流式串聯(lián)床強酸樹脂 | | 5000～10000 | ≤500 | 單床弱酸樹脂 | | 5000～10000 | 500～2 000 | 強酸樹脂+弱酸樹脂串聯(lián) | | 10000～50000 | ≤2 000 | 串聯(lián)床弱酸樹脂 | | ≥50000 | ≤500 | 單床螯合樹脂 | | 注①硬度以CaCO3計；②此表為參照美國兩家設(shè)計公司選擇軟化工藝的數(shù)據(jù)。 | 是否進行化學(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)試驗和工程實踐，總礦化度＜7 000 mg/L，硬度＜500 mg/L時：
a.001×7強酸陽離子樹脂和大孔弱酸樹脂D113能與稠油廢水相適應(yīng)，軟化后可達到進熱采鍋爐水質(zhì)指標。
b.樹脂可承受一定量的有機物，這種暫時性污染對交換過程影響不大，但懸浮物不應(yīng)過高(不宜超過10 mg/L)。
c.廢水中COD＜300 mg/L對樹脂沒有明顯污染作用。
d.001×7強酸陽離子樹脂的軟化過程，工作濾速可按清水軟化設(shè)計濾速設(shè)計；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)計時高出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，抗污染能力強于001×7樹脂，具有再生徹底等特點，它適用于廢水中含長鏈有機物。
f.移動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 工程實踐和效益分析 遼河油田對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，正處于試運投產(chǎn)階段，基本可實現(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)。
b.排污費的節(jié)?。?3萬元/a(達標外排費0.1 元/m3，暫不計污染費)。
c.回收原油費：回收原油10 t/d，225萬元/a(原油700元/t計)。
d.節(jié)省清水資源費：1022萬元/a(水價1.4元/m3)。
合計：4 270萬元/a。
與年運行費用2 477.64萬元對比，可以看出有較大效益。 6 結(jié)語 美國、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、自動控制都有完整配套技術(shù)，有成熟的運行經(jīng)驗，生產(chǎn)實踐證明了它的可靠性、實用性和經(jīng)濟效益。我國從事這項技術(shù)的試驗研究和工程實踐較晚，與國外比還有一定差距，主要表現(xiàn)在：
?、?nbsp; 稠油廢水的水質(zhì)成分復(fù)雜，波動性大；
② 廢水處理設(shè)備質(zhì)量較差；
?、?nbsp; 我國還沒有針對稠油廢水特點開發(fā)的離子交換樹脂；
?、?nbsp; 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、可行的出路，在我國稠油油田應(yīng)大力推廣。 參考文獻：
［1］李化民，等.油田石油污水處理［M］.石油工業(yè)出版社，1992.
電話：(0427)78014347820594
收稿日期：2000-04-15 | 
