以X油田含油污水為研討對象，從行業(yè)規(guī)范規(guī)則的回注水水質(zhì)控制指標(biāo)動(dòng)身，優(yōu)選了氣浮-過濾水處置工藝，配套樹立了隔油池、氣浮池、壓力過濾罐等工藝設(shè)計(jì)辦法，使處置后出水含油及SS(固體懸浮物濃度/Suspendedsolid)滿足回注請求。

　　一、回注水處置流程選擇

　　1.1 水處置指標(biāo)

　　隨著采出原油含水率的不時(shí)提升，注水量成倍增長，對注水的水質(zhì)請求嚴(yán)厲，如表1所示。請求水質(zhì)穩(wěn)定，與油層水相混不產(chǎn)生沉淀；水注入油層后不使粘土礦物產(chǎn)生水化收縮或懸濁；水中不得攜帶大量懸浮物，以防梗塞注水井滲濾端面及滲流孔道；對注水設(shè)備腐蝕性??；當(dāng)采用兩種水源實(shí)行混合注水時(shí)，應(yīng)首先實(shí)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，證明兩種水的配伍性好，對油層無傷害才可注入。

　　此外，SY/T5329-94還對注水水質(zhì)的輔助性指標(biāo)作出指導(dǎo)性規(guī)則，包括溶解氧、硫化氫、腐蝕性二氧化碳、鐵、pH值等。依據(jù)一些油田多年注水實(shí)踐經(jīng)歷，除油和過濾懸浮固體是關(guān)鍵。

　　1.2 工藝優(yōu)選

　　X油田擬處置采油污水量為800m3/d，原水固體懸浮物濃度為200mg/L，石油類濃度為75mg/L，依據(jù)該油田的原水處置規(guī)范，請求回注水指標(biāo)滿足A1級規(guī)范，即處置后含油量應(yīng)小于等于5mg/L、懸浮固體含量應(yīng)小于等于1mg/L，為此須采用精密過濾器來控制懸浮物的量。目前的處置辦法有物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法和生物法。思索X油田處置水量不大，而且水中含油量和懸浮物含量很小，綜合思索占空中積、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、處置效率等多方面要素，本設(shè)計(jì)擬采用氣浮選—過濾工藝，運(yùn)用油水密度差和氣浮法對水中的懸浮物和油類實(shí)行有效的粗濾，再依據(jù)纖維過濾器的去除效率，能夠使含油量和懸浮物的量到達(dá)精密過濾的進(jìn)水請求，對水中的SS和油類實(shí)行精密過濾，使回注水到達(dá)處置請求。

　　1.3 工藝流程

　　采用氣浮選過濾工藝，首先由密度差自然除油，再經(jīng)氣浮法對水中的懸浮物和油類實(shí)行粗濾，然后經(jīng)纖維過濾器、精密過濾器最終到達(dá)回注水指標(biāo)請求，工藝流程圖如圖1所示。

　　二、回注水處置工藝設(shè)計(jì)

　　2.1 除油

　　選用自然除油處置，具有基建投資少，生產(chǎn)費(fèi)用低，去除懸浮雜質(zhì)量多，為下游處置安裝提供較穩(wěn)定的水量和水質(zhì)的特性。自然沉降安裝包括平流隔油池、斜板沉降池、豎流式沉降罐、平流式沉降罐、輻流式沉降罐、調(diào)儲(chǔ)沉降罐。依據(jù)處置回注水的水量及設(shè)備的經(jīng)濟(jì)本錢，特選擇工藝簡單，處油效率高的平流隔油池。

　　隔油池設(shè)計(jì)參數(shù)由公式(1)～公式(3)計(jì)算而得，設(shè)計(jì)分格數(shù)為2個(gè)，有效池長為8.9m，池總高度為2.5m，刮板間距4m，高度150mm，挪動(dòng)速度0.01m/s；SS去除率40%，石油類去除率80%；污泥含水率P1=97%。

　　分格數(shù)：

　　式中：n為隔油池分格數(shù)(個(gè))；Q為日處置采油污水量(m3/d)；n為隔油池流體程度流速(普通采用2～5mm/s)，擬設(shè)計(jì)為2.5mm/s；B為隔油池每格寬度，擬設(shè)計(jì)為2m；h2為隔油池工作水深，擬設(shè)計(jì)為1.4m。

　　有效池長：

　　式中：L為隔油池有效池長，m；T為停留時(shí)間(普通采用1.5-2h)，擬設(shè)計(jì)為1.5h。

　　尺寸比例校核：單格的長寬比(L/B)不小于4，深寬比(h2/B)不小于0.4。

　　池總高度：

　　式中：H為隔油池總高度(m)；h1為隔油池超高(普通不小于0.4m)，擬設(shè)計(jì)為0.5m；h3為集油厚度，擬設(shè)計(jì)為0.25m；h4為污泥區(qū)高度，擬設(shè)計(jì)為0.35m。

　　2.2 氣浮

　　氣浮法有溶氣氣浮法、葉輪式浮選以及噴嘴式氣浮式，設(shè)計(jì)選擇溶氣氣浮法中的局部回流加壓溶氣流程。溶氣氣浮法是目前除油效率高而且最常用的氣浮處置辦法，該法是使空氣在加壓的條件下溶解于水，然后經(jīng)過將壓力降至常壓而使過飽和溶解的空氣以細(xì)微氣泡方式釋放出來，回流式溶氣氣浮選系統(tǒng)是局部凈化的水回流到溶氣罐加壓溶氣，然后與原水混合進(jìn)入氣浮罐。

　　溶氣浮選工藝主要設(shè)備為：壓力容器安裝、溶解氣釋放安裝和氣浮別離安裝。

　　氣浮選工藝設(shè)計(jì)參數(shù)由公式(4)～公式(5)計(jì)算而得，溶氣罐直徑設(shè)計(jì)為0.46m，氣浮池有效水深設(shè)計(jì)為4.2m。

　　溶氣罐直徑：

　　式中：d為溶氣罐直徑(普通小于0.6m)，m；R為回流比，設(shè)計(jì)為20%；ae為釋氣量，設(shè)計(jì)為40L/m3；∂為水溫校正系數(shù)，取1.2；η為溶氣效率，設(shè)計(jì)為90%；P為溶氣壓力，設(shè)計(jì)為0.4MPa；KT為溶解度系數(shù)(依據(jù)水溫查表)，設(shè)計(jì)水溫為40℃，查表知系數(shù)為1.79×10-2；I為壓力容器罐的過流密度，設(shè)計(jì)為400m3/(m2•h)。

　　氣浮池有效水深：

　　式中：H為氣浮池有效水深(m)；μs為氣浮別離室流速，設(shè)計(jì)為2mm/s；t為氣浮別離室停留時(shí)間，設(shè)計(jì)為35min。

　　依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)和水質(zhì)處置的請求，選擇JQF—40型高效加氣浮選器，其工作原理是采用高效溶氣安裝，將空氣(或其他凈化過的氣體)快速溶入凈化過的水(回流水)中，作為工作介質(zhì)，經(jīng)過釋放器驟然減壓，快速釋放，產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡粘附于經(jīng)過混凝反響后廢水中的“礬花”上，從而到達(dá)疾速上浮、與水別離、回收油品、凈化水質(zhì)的目的。其主要參數(shù)見表2。

　　2.3 過濾

　　過濾是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，要使懸浮物和含油量最低，就請求選擇精度高的過濾器。設(shè)計(jì)選用GQL改性纖維球過濾系統(tǒng)，改性后的纖維球?yàn)V料不只具有纖維球可緊縮性、能夠構(gòu)成理想空隙散布等特性，同時(shí)與含油污水接觸時(shí)，先與水分子實(shí)行接觸，在纖維濾料外表構(gòu)成一層水的維護(hù)膜，反沖洗時(shí)很容易被水沖洗下來，因而改性后的纖維球?yàn)V料最適用于含油污水處置。改性纖維球過濾系統(tǒng)除油、除懸浮物效果好，除油效率比雙濾料高。采用A型，出水可滿足中、高浸透層請求，采用B型，出水能夠滿足低浸透層請求。合適于油田注水精密過濾、鍋爐回用水深度處置、外排水除油、去除懸浮物、含油廢水深度處置等。由于出水水質(zhì)請求要到達(dá)引薦注水水質(zhì)主要控制指標(biāo)的A1級規(guī)范，此次設(shè)計(jì)就用該過濾器的二級精濾來替代精密過濾器，目的是在處置過程中更容易管理、操作和維修。同時(shí)也使得水質(zhì)更容易達(dá)標(biāo)。設(shè)計(jì)采用2個(gè)處置濾罐，一臺(tái)備用，當(dāng)一臺(tái)需求反沖時(shí)，開啟備用濾罐，反沖終了后待用，在一臺(tái)濾罐檢修(包括改換濾料)反沖洗不啟動(dòng)備用罐，此共設(shè)濾罐兩座，布置成對稱雙行排列。配管設(shè)空中高管架，便于檢查，就地維修。過濾系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)見表3。

　　過濾工藝設(shè)計(jì)參數(shù)由公式(6)、公式(7)計(jì)算而得，設(shè)計(jì)濾罐直徑為1.5m，濾罐高度為2.7m。

　　濾罐直徑：

　　式中：D為濾罐直徑(m)；Q為日處置采油污水量(思索5%的自用水量)，m3/d；v濾為濾罐的過濾速度，取20m/h；T為濾罐實(shí)踐每日過濾時(shí)間，13.jpg(過濾工作時(shí)間是12h，沖洗時(shí)周期為12h，式中只思索反沖洗停用的時(shí)間，不思索初濾水的排放)。

　　濾罐高度：

　　式中：H為濾罐高度(m)；H1為集水區(qū)高度，普通取0.5m；H2為墊層高度，設(shè)計(jì)0.1m；H3為濾料層高度，普通取0.8m；H4為凈空高度，取0.5m；H5為預(yù)蓋高度，取0.5m；H6為濾罐維護(hù)高度，0.3m，普通取0.2～0.3m。

　　2.4 控制

　　控制方式分為手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種，兩種方式能夠切換，操作靈敏。自動(dòng)控制主要涵蓋以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①廢水處置系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可在主控柜模仿盤上顯現(xiàn)。如廢水調(diào)理反響池內(nèi)的工作液與溢流報(bào)警液位等。②當(dāng)廢水處置系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，廢水輸水泵和自動(dòng)啟動(dòng)(當(dāng)廢水儲(chǔ)水罐液位到達(dá)上限后)，將廢水輸入到填料塔；當(dāng)廢水儲(chǔ)水罐液位降至下限時(shí)，廢水輸水泵可自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)輸水泵啟動(dòng)后，需求操作人員手動(dòng)調(diào)理流量。③當(dāng)廢水輸水泵啟動(dòng)后，處置池進(jìn)入自動(dòng)加藥調(diào)理控制程序。④混凝階段經(jīng)過計(jì)量泵自動(dòng)添加PAC、FeCl3搬土等藥液。廢水處置系統(tǒng)在手動(dòng)控制狀態(tài)下，操作人員可在操作現(xiàn)場經(jīng)過現(xiàn)場操作開關(guān)完成上述自動(dòng)控制全部操作程序。

　　2.5 其他

　　(1)建筑物的位置。采出水處置站主廠房由污水泵房、加藥間、配電間、值班室等組成。加藥間設(shè)各種藥劑的溶液池以及加藥泵，并存有3個(gè)月以上用量的混凝劑；配電間設(shè)有低壓配電柜。

　　(2)采暖與通風(fēng)。采出水處置站的建筑物能否需求采暖，應(yīng)依據(jù)油田所在地氣候條件肯定。通風(fēng)方式應(yīng)盡可能采用自然通風(fēng)，自然通風(fēng)普通是在屋頂設(shè)筒形風(fēng)帽，風(fēng)筒長度普通為1.2m，風(fēng)筒內(nèi)設(shè)有蝶閥，當(dāng)自然通風(fēng)達(dá)不到衛(wèi)生和生產(chǎn)請求時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)或自然與機(jī)械結(jié)合通風(fēng)。

　　(3)緩沖池。能夠在工藝流程末端設(shè)計(jì)一座緩沖池，以便能夠在池中投加化學(xué)藥品，使水質(zhì)不產(chǎn)生金屬腐蝕，結(jié)垢和微生物繁衍等危害。包括隔絕空氣中氧氣進(jìn)入采出水，或脫除采出水有害氣體的流程，避免不相容水混合流程，投加水質(zhì)穩(wěn)定劑等，能更好地提供回注條件。

　　(4)加藥。投藥設(shè)備包括投加和計(jì)量兩個(gè)局部，普通有重力和壓力投加兩種方式，常用的計(jì)量設(shè)備有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、苗嘴、計(jì)量泵等。加藥間及藥庫設(shè)計(jì)參數(shù)由公式(8)、公式(9)計(jì)算而得，設(shè)計(jì)溶液池的容積為13.35m3，溶解池的容積為4m3。

　　溶液池的容積：

　　式中：W1為溶液池容積(m3)；a為混凝劑最大投加量，設(shè)計(jì)為50mg/L；W1為溶液池容積(m3)；c為溶液濃度(按固體質(zhì)量計(jì)，普通取5%～20%)，設(shè)計(jì)為15%；n為每日調(diào)制次數(shù)(普通為2～6次，手工普通不多于3次)，設(shè)計(jì)為2次。

　　溶解池的容積：

　　式中：W2為溶解池容積(m3)。

　　針對X油田擬處置采油污水量為800m3/d，原水固體懸浮物濃度為200mg/L，石油類濃度為75mg/L，優(yōu)選樹立了氣浮選-過濾工藝、實(shí)行了相應(yīng)的流程設(shè)計(jì)，配套完善了各設(shè)備的參數(shù)設(shè)計(jì)，最終完成了采油廢水處置目的，并滿足回注水指標(biāo)A1級規(guī)范。

　　三、結(jié)語

　　(1)優(yōu)選樹立了一種氣浮選-過濾水處置工藝，配套樹立了隔油池、氣浮池、壓力過濾罐等工藝設(shè)計(jì)辦法。

　　(2)氣浮選-過濾水處置工藝滿足X油田工業(yè)污水處理請求，處置后含油量小于5mg/L、懸浮固體含量應(yīng)小于1mg/L。

　　(3)該水處置辦法具有增加水處置量、減少回注井?dāng)?shù)，降低本錢、減輕回注系統(tǒng)腐蝕、環(huán)保的優(yōu)勢。