稠油污水处理回用工艺

　　在油气田勘探开发过程中，随着原油和天然气的采出，通常会产生大量的含油污水。而在稠油蒸汽吞吐开采过程中，其产出液含水通常为60%～70%，进入高轮次吞吐期或蒸汽驱开采阶段，其产出液含水达到85%～90%以上。因此在很早就有人提出稠油污水处理后回用作为热采锅炉的给水的做法。这项技术在美国、加拿大等国家已经有40多年的应用历史，在PertainBasin、吉利、贝尔里吉、加拿大冷湖、狼湖等油田都有应用。我国从1989年开始试验研究，先后在辽河油田洼一联合站、海一联合站、冷一联合站、特油一号站、欢三联合站、欢四联合站和曙一联合站等6座联合站进行了应用，其处理水质全部达到了回用热采锅炉的用水标准。

　　一、稠油污水的基本特征

　　稠油污水水质复杂，自身为胶质沥青质，同时携带大量泥砂。在高温高压的油层中溶解了大量盐类和气体，在油气开采集输过程中掺进了多种化学药剂。因此不仅含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等大量的离子，而且还含有Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Ag、Zn等少量的重金属和脂肪烃、环烷酸、芳香烃、极性化合物和脂肪酸等大量的溶解性有机物。存在油水密度差小、水质成分复杂、乳化严重等问题，处理难度比较大。

　　二、稠油污水处理工艺技术研究

　　Ca2+、Mg2+等离子会引起锅炉结垢，导致受热不均，引起火灾爆炸等恶性事故。因而锅炉给水需严格控制Ca2+、Mg2+等离子的含量，各国热采锅炉用水水质均有非常严格的要求，根据2014年我国发布的SY/T0027-2014《稠油注汽系统设计规范》注汽锅炉给水水质相关指标见表2。

　　对比稠油污水和锅炉用水水质指标，稠油污水处理用于热采锅炉供水，主要需降低污水中的油、悬浮物的含量和硬度。因此稠油污水处理流程主要分除油、除悬浮物和软化三个步骤。其中除油及悬浮物通常采用传统物化法，但是近年来对该项工艺也进行了改进和提高。软化为后续深度处理，是污水回用锅炉的处理的重要工艺。

　　2.1 油及悬浮物的去除

　　对于除油传统物化法包括撇油罐、气浮法、离心泵等处理方法，主要利用油和水的相对密度差将油从污水中分离出来。传统的悬浮物的分离处理主要通过格栅、沉淀、过滤等方法进行去除。由于稠油污水的乳化问题严重，通常需要对污水进行加药破乳，加入混凝剂和絮凝剂以促进悬浮物、胶体颗粒的沉淀。

　　近年来，随着该项工艺的研究逐渐深入，斜板除油器、核桃壳过滤器、双介质过滤器等改良工艺陆续被广泛应用，并取得了较好的处理效果。其中核桃壳过滤器主要是利用经特殊加工处理的核桃壳作为滤料，通过污水与其充分接触，去除污水中的悬浮物。同时由于核桃壳滤料具有较强的吸附能力，油分与核桃壳滤料接触时同样会被吸附在滤层表面，从而达到除油的效果。该工艺污水与滤料接触面积大，滤料吸附能力强，因而污染物去除率高，处理效果好。生物法同样常用于市政污水的处理，但是由于工业污水含大量化学药剂，微生物菌胶团培养较为困难，因此应用不多。经常规处理后的污水悬浮物含量可达10～70mg/L。乳化油含量一般为5～30mg/L。

　　2.2 深度处理

　　稠油污水回用锅炉用水的深度处理，我国目前常用的方法有离子交换法、反渗透法等。其中离子交换法在辽河油田、河南油田等均有应用。离子交换法主要是以合成的离子交换剂作为吸附剂，吸附溶液中需要分离的离子。由于稠油污水水质较差，易发生离子交换树脂中毒的现象，因此离子交换树脂的选择非常重要。当稠油污水的总硬度大于200mg/L时，需先采用石灰软化，将硬度降至30mg/L左右，再进行离子交换软化将硬度降为0。当稠油污水中的TDS大于3000mg/L时，需要采用酸碱联合再生的弱酸离子交换树脂。

　　胜利油田、辽河油田对反渗透膜法进行了研究探索，其原理是在高于溶液渗透压的作用下，其他物质不能透过半透膜从而将污染物和水分离。该方法可以去除97%-98%的盐、胶体、微生物和有机物。但是同样存在膜污染等问题，因此需要进行预处理，防止膜面上生成CaCO3。

　　2.3 我国油田相关成果

　　稠油污水回用在我国辽河油田、河南油田、胜利油田等地均有一系列的探索和应用，并取得了一定成果。

　　辽河油田曙光采油厂曙四联污水深度处理站采用斜板除油罐、气浮池、澄清池及多介质粗滤罐和多介质精滤罐等设备对污水进行除油除悬浮物，并采用了交换容量大、抗污染能力强的大孔弱酸树脂对污水进行软化，将大量稠油污水回用于热采锅炉，其净效益可达8.7-9.2元/m3(包括原油回收费)。

　　胜利油田则采用超滤加反渗透装置将污水硬度从930.3mg/L降为19.0mg/L，含油从28.6mg/L降为0.3mg/L，悬浮物从21.4mg/L降为0.05mg/L。其工艺流程如下：

　　三、结束语

　　随着环境要求的日益严格，稠油污水回用锅炉在越来越多的油田开始应用。解决了稠油蒸汽驱大量给水供给和污水排放问题。但是该处理工艺中深度处理部分较为昂贵且管理困难，因此对该项技术进行有效管理及提高经济性是该工艺的核心问题。(来源：中国石化集团国际石油勘探开发有限公司)