关键词 ：污水处理 ；油水界面 ；破乳剂
1 问题的提出
由于老化油的影响，联合站平均每天电泵跳闸15 次，导致电脱水机和游离除水剂释放的水中含油量迅速增加，沉降槽油层厚度迅速上升，导致污水站水质指标严重超标。为解决上述问题，通过现场试验，探寻提升污水处理质量的新途径。
2 原因分析
分析认为，过去注水水质难以有效处理的主要原因有 ：原油输送的最后一关，原油输送的含水率是一项重要的质量指标。油田开发进入后期，原油含水率逐年增加。为了保证外输原油的含水率达到指标，联合站近期加强了输油罐的定期排水，增加了联合站的污水处理难度。近年来，高含水原油多次进站，大量老化油、水包油及油包水混合物被泵入污水处理系统，使污水处理系统一度超负荷运行，处理系统几近瘫痪，导致污水有一段时间含油量高，回注污水水质无法达标。在目前工艺条件下，只有根据污水含油量增加化学药剂的用量，达到处理效果。二是站内设计污水处理能力为 16 000 m3/d。目前，实际污水处理能力为 15 500 m3/d。整个系统全年接近满负荷运行，特殊情况下处于过载状态。日原油130~160 t 日水 300~350 m3。现场生产的 1 450 m3/d混合液进入联合站脱水系统，增加了下游污水处理负担。
3 国内外油田油水处理技术现状
3.1 物理方法
油水处理时，物理方法主要是用来处理废水中大多数的固体悬浮物、矿物质以及油脂。常用的物理方法，主要有离心分离、重力分离、膜分离、过滤以及蒸发等。
3.2 重力分离技术
作为油田污水处理的主要方式之一，重力分离技术主要借助的是油水之间的差异。通过大量油水重力分离试验，可以得出以下结论 ：油水分离效果与沉淀时长成正比。自然沉淀池和重力沉淀池已经成为含油废水处理应用最广泛的基本手段。
3.3 离心分离
离心分离中应用的离心力是通过加入废水容器，使其高速旋转得到的。污水和颗粒物具有不同的质量，所以加速时得到的离心力也不同。高速旋转时，质量较大的物质被抛向外面，质量较小的留在里面，排出时出口不同，以此实现污染物的分离。
3.4 粗粒化
粗粒化指的是含油废水经过粗粒化物料的装置时，油颗粒大小由小到大的过滤。常用的过滤器有两种，重力式和压力式。国内使用最多的是压力式，根据过滤材料的不同分为石英砂、双滤料以及多种介质（无烟煤、树脂等）过滤器等。过滤器的主要作用是将含油污水中已经初步处理后的乳化油以及细油滴去除。
3.5 化学法
油水处理过程中，优先采用物理方法或者生物法，如果这两种方法都无法处理，那么就用化学反应的方式来处理，比如含油废水中的一些胶体或者溶质等。
3.6 气浮法
气浮法是在水中充入空气，形成的超小气泡群会附着在油水中的油颗粒上，由于起泡的密度比水小，就会向上漂浮，和水之间分离开，形成浮渣层。为了提高效果，通常会在水中增加一种浮选剂，它的主要作用破乳和起泡，还可以实现吸附和桥接用途，能使胶体粒子在气泡的带动下共同漂浮起来。
3.7 吸附法
吸附法的主要原理是应用固态的吸附剂来除去废水中的各种污染杂质。而吸附力作用到固体表面的深度与性质不同，所以可以据此分成三类，即表面吸附、离子交换吸附和专属吸附。而发生在油田废水处理中的吸附，主要是使用亲油的材料（比如常见的活性炭等）来吸附水中的油。但是吸附法存在吸附能力低、成本高、无法再生、用途有限等问题，所以只应用在深度处理时。多年来，人们不得不继续找寻新型的吸油剂。此次研究的侧重点有两个 ：一个是混合聚合物与无机填充剂，提升吸附能力 ；另一个是将吸油材料的亲水性能予以提升，从而增强吸油能力。
3.8 生物法
生物法主要应用的是微生物，使其与聚合物发生化学反应，将复杂的有机物分解成简单有机物，然后去除其中有毒的物质，从而实现废水的净化。
4 先进设备的研制和新技术的应用
4.1 生物处理技术
目前，人们公认的最有发展潜力的处理技术是生物处理技术，科研人员正在努力攻克其中的难点。近些年来，基因工程技术发展迅速，未来的技术发展方向是高效降解菌株的技术突破与工程应用，提高废水处理效率。
4.2 研究膜分离技术
油田污水处理过程中，还没有将膜分离技术投入到生产实践中，还处在工业试验期，膜成本和膜污染是膜分离技术难以大规模工业化应用的主要原因。所以，未来的研究重点将放在新型膜材料的开发上，并且确保其质优价廉 ；还要继续寻找新的措施，降低膜污染 ；另外，还要优化清洗方法，研制高效的清洗剂。
4.3 复合反应器
复合反应器是更先进的一种工艺，该工艺可以提高污水处理的效率，降低膜生物反应器技术的所需要的面积，该技术有效结合了膜分离技术及生物处理技术的优势，已应用于工业废水处理，但尚未对油田废水处理进行报道。然而就其特点来说，膜生物反应器在油田污水处理中的应用是不可逆的。
5 提高含水油处理质量的试验
5.1 游离除水剂最佳油水界面控制高度试验
（1）试验目的和方法。通常，工作人员控制的界面高度自由水剂通过经验和控制油水界面的波动范围在 20 cm，造成在水中含油量的波动释放和原油含水的不稳定。为此，进行了游离除水油水界面最优控制高度的试 验。
（2）试验效果分析与结论。由游离水和油水界面高度与外部油的含水量以及释放水的含油量进行比较。游离除水界面在 310 cm 以上时，释出水含油量最低，但第二阶段的油含油量超过 20%，影响了电脱水机的正常运转。当游离除水剂界面不足 290 cm 时，第二阶段的含油量小于 12%，但水释出含油量开始增加。因此，控制界面为 290~310 cm，第一段含水率为 12%~20%。一段水含油28~100 mg/L，两段指标都实现了最佳的处理结果。
5.2 确定破乳剂最佳加药量试验
（1）测试目的 ：电脱水器受到老化油的影响而导致运行不顺畅。破乳剂最大用量为 1 200 kg/d，平均用量为 980 kg/d。为了降低投加成本，对游离水破乳剂 ( 一级 ) 和电破乳剂 ( 二级 ) 的投加量进行了优化。
（2）试验方法。探讨了在不同用量条件下，萃取器含油量和含水量的变化规律。正常条件下，系统是正常的，液体来自转运站的数量是26 000 m3/d，破乳剂的用量应该开始从 400 kg/d 减少，操作数据的 5 种不同剂量应采取的周期 7 天。破乳剂排出的水的含油量和外部油第一段的含油量应在 8 h 进行测试。之后每循环下降 10 kg/d 至 250 kg/d。
（3）试验效果分析与结论。结果表明 ：投加量达到 400 kg/d，水质良好，油品含水率合格。当投加量大于 350 kg/d 时，水质指标在 5% 以内正常波动。投加量小于 280 kg/d，外油含水量合格，但除油器排出的水含油量大于 800 mg/L，所以第一段投加量为 350 kg/d。
（4）两阶段试验方法。在体系正常条件下，对二段破乳剂的用量进行了优化。破乳剂用量从450 kg/d 开始，以 5 个不同剂量的操作数据为 7 天周期。电脱水机排出的水的含油量和电脱水机外排出的油的含油量在 2 h 后测试，再降低 10 kg/d 至250 kg/d。
（5）试验结论。实验结果显示，电脱水机的运行平稳程度以及水的质量，会明显受到投加量的影响。当投加量达到 450 kg/d 时，水质良好，油品含水率合格。当投加量低于 350 kg/d 时，脱水机电流和含水量增加，脱水机电场波动，脱水机跳闸次数增加。如果投加量大于 400 kg/d，则外驱油的含水率和含油量在正常范围内波动，故第二阶段投加量为 400 kg/d。
6 现场应用效果
（1）出口原油平均含水率达到 0.13%，实现了出口原油含水率合格率 100% 的目标。
（2）平均油膜厚度污水沉降罐是 38 cm，平均的进水含油量污水站为 135.22 mg/L，外部污水的含油量为 12.85 mg/L，和外部污水中的悬浮物含量为 11.57 mg/L。注水水质标准得到实现。措施一是通过日常检查和二次仪表监控，对站内液体的流量、压力以及温度等参数进行实时监控。要确保瞬时流量和前一天的日流量差值不超过 200m3/h，而进液管的温度不能小于 38 ℃。如果压力靠近 0.25 MPa，应及时将异常情况上报生产调度，并及时进行处理。措施二是采用两种优化的游离脱水机和电脱水机，保证原油外输的稳定。
（1）加强第一、二阶段的界面控制。通过多次试验和技术总结，得出以下结论 ：自由脱除器界面处于 2.6~3.0 m 时，出水含油量的值均合理。结合试验情况，编写了《脱水系统接口控制管理规定》，要求第一自由脱水器接口控制在 2.6~3.0 m，第二电脱水器接口控制在 0.7~0.9 m，并制定了详细的考核管理措施，以保障电场运行的稳定性，有效控制水泄油指标。
（2）优化加热炉运行参数。试验结果表明，进入电脱水机时，含水油的温度在 50~55 ℃之间时，能达到最佳破乳效果，电场运作平稳。对加热炉操作参数予以优化，使脱水温度达到最优。一是参照排风温度，对加热炉的关闭风量进行调整 ；二是结合加热炉的维护做好每年的保养工作。
（3）优化破乳剂用量。准备浓度不同的破乳剂开展不同剂量的试验。结合生产实践提供的数据，初始用量为 700 kg/d，之后每次用量逐渐减少50 kg。确定每日用量 530~650 kg/d，就能够维持电脱水器的平稳运行。对联合站的运行进行跟踪勘探，一段时间后得到破乳剂浓度比为 16.13 mg/L左右，集油运行破乳剂浓度比为 21.88 mg/L。通常根据实际的生产情况，随时观察随时调整破乳剂量，加药点为游离水破乳剂和电脱水机的入口。
（4）加强电场异常时的管理。如果多个电场出现了波动，工作人员会立即上报情况，值班人员马上到现场处理出现的问题。随时注意油水界面以及加入炉里温度的变化，第一时间通知实验室工作人员加密制作样品，并检测油品的脱水量和含水率。对电脱水器出油阀和放水阀的开度进行微调，尽可能快地将电场恢复。
（5）在联合站的接油泵上加装一个变频装置，通过变频柜能够小排量集油，特别是油质不好时能够加密监控脱水器电场的运行，一旦波动过大，立刻停机，等电场稳定之后再继续集油，完成多次集油任务。措施三是解决污水沉降罐液位控制和集油问题。针对万方油罐集油困难的难题，将集油与老化采油处理精细化联动，建立了一种新型集油模式。结合电场来管理污水集油的时间以及集油量，从而保证电场的稳定运行。联合脱水岗和污水岗，共同完成集油任务，全队干部协调全站集油，矿山生产干部协调站外采油“两种协调”的工作模式。
7 结论
（1）对联合站外输油的瞬时含水率进行有效地调控，能够保障全站的稳定外输，并大幅提升外输油品的合格率。保障瞬时含水率在标准范围内，有助于产量的完成。
（2）通过合理的调控措施，确保电场运行稳定，节约用电量，有助于提升水质。
原标题：提高联合站油水处理质量的方法
原作者：鲍忠伟
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