稠油廢水處理回用于熱采鍋爐用水

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(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(yán)重不足。因此，對稠油廢水進(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)：

　　①稠油平均密度為900 kg/m³以上，其原油顆�？砷L期懸浮在水中；

　　②粘滯性大，特別在水溫低時(shí)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℃；

　　④乳化較嚴(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，加長油、水和泥分離時(shí)間還是必要的，一般需2～3 h。

　　③在使用混凝劑時(shí)，pH值對混凝效果影響較大。

　　2  熱采鍋爐用水的水質(zhì)指標(biāo)

　　各國熱采鍋爐用水水質(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。有稠油廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

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(shí)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(dá)到一定含油和懸浮物指標(biāo)，送回主流程時(shí)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。

　　②  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(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�?

　　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。

　　③  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，國產(chǎn)浮選劑投加量一般為10～20 mg/L。

　　④  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。

　　⑤  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(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鏈有機(jī)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(shí)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(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(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。我國從事這項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐較晚，與國外比還有一定差距，主要表現(xiàn)在：

　　①  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；

　　③  我國還沒有針對稠油廢水特點(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，在我國稠油油田應(yīng)大力推廣。來源：谷騰水網(wǎng)