我國主力油田當前采出液含水率均很高,有的油田采出液含水率高達80%以上,而含油污水又需深度處理脫除油及懸浮物以用于回注,所以,研究開發高效含油污水處理工藝和設備,是我國油田地面工程所面臨的重要技術課題之一。

　　為了適應石油生產對含油污水處理工藝和設備技術水平不斷提高的要求,在油田現場進行了高效油水分離器和高效過濾器處理含油污水工藝技術性能的實驗研究,目的是提供能適應當前油田生產需要的高效、低耗含油污水處理工藝流程技術的設備。

　　實驗設備　　實驗考察的設備是由石油大學(北京)研制開發的高效油水分離器和高效過濾器。
　　高效油水分離器系將強化重力法油水分離過程的兩個主要途徑,即“淺池原理”和“聚結技術”結合起來而研制開發的。由于采用了斜通道波紋板為基本分離構件,并作特殊配置,保證了在一定設備容積內,可提供最大的油滴浮升面積,及盡可能多的油滴聚結機會,使得水中油滴在浮升過程中聚結,在聚結過程中浮升,且內部液流流動分布均勻,防止了液流的短路和溝流。所以,該設備能在較短的停留時間內獲得較高的脫油效率。對煉油、石化工業含油污水的處理應用表明,該設備的除油效率在90%以上。
　　高效過濾器采用一定粒度的爐渣作為過濾介質,不但為爐渣的綜合利用開辟了一個新途徑,且因爐渣濾料形狀為不規則多角棱形,粗糙的表面上分布有形狀、大小及數量均多種多樣的凹坑,孔隙度及表面積大,極有利于欄截、沉積和吸附水中的懸浮物,因而可在較高濾速下取得較高的過濾效率(在90%以上)及較長的過濾周期。
　　現場實驗所用的高效油水分離器設備尺寸為Φ500×4 850 mm,高效過濾器的尺寸為Φ280×2 050 mm。

　　實驗流程　　實驗在吉林油田新立采油廠聯合站進行,流程見圖1。含油污水經流量計進入油水分離器,脫出的油經上部排走,油水分離器處理后的污水再由過濾器上部進入過濾器,處理后排走。過濾所用的反洗水為自來水,由過濾器底部進入,由上部排走。油水分離器污水出口還有一外排旁路,以便于考察油水分離器和過濾器在相同流量或不同流量下的處理效果。除過濾器入口和反洗水入口裝有流量計外,在各設備進、出口均裝壓力表及流量計,整個系統在壓力下操作。

　　新立采油廠聯合站所處理的采出液含水在40%~50%左右,為考察油水分離器和過濾器對不同含油污水,特別是對高含油濃度污水的適應性,分別進行了高含油濃度和低含油濃度污水的處理實驗。高含油濃度污水來自聯合站1#沉降罐,污水中含油濃度為10%~30%;低含油濃度污水來自聯合站一次沉降罐,污水中含油濃度為60~100 mg/L。
　　實驗中的水質分析按部標SY 5329《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》進行。表1為低含油濃度污水處理實驗階段一個典型的水質分析。實驗從1996年12月延續到1997年6月,最長連續運轉時間長達1個月。

　　實驗結果

　　1、高效油水分離器性能考察
　　圖2為高效油水分離器對高含油濃度污水處理效果隨污水在油水分離器內停留時間的變化關系。可以看出,盡管進口水中含油量高達10%~30%,但出口水中油含量卻在102mg/L數量級以下。隨著停留時間的增加,出口水中油含量急驟下降,在停留時間大于20 min的條件下,出口水中油含量都在100 mg/L以下,表現出該高效油水分離器對高含油濃度污水處理的優異特性。

　　圖3為高效油水分離器對低含油濃度污水處理效果與污水在油水分離器內停留時間的關系,表現出與圖2相同的趨勢,即隨著停留時間的增加,出口水中油含量也降低:當停留時間超過30 min,出口水中油濃度基本上低于20 mg/L。就脫油效率而言,處理高含油濃度污水的脫油效率要比處理低含油濃度污水高。這是由于該高效油水分離器系將淺池原理和聚結效應結合起來而研制開發的,含油濃度高,聚結效應得以充發發揮,因而有著較高的脫油效率。
　　通過不同條件的長期運轉考察,可得到如下初步結論:
　　①該高效油水分離器可在較短的停留時間(一般30 min以內,而現有沉降罐大多在數小時以上)條件下,保持較低的出口油含量。
　　②該油水高效分離器適應性強,對于不同含油濃度的污水均能處理,特別是對高含油濃度污水處理的出色性能,在現場實驗中得到驗證。
　　③該高效油水分離器操作彈性較好,在停留時間變化一倍(即處理量變化一倍)的范圍內,除油效果無明顯差異。

　　2、高效過濾器性能考察
　　高效過濾器在現場實驗中的進水來自高效油水分離器出口,連續過濾8~12 h后用自來水反沖洗,反洗后繼續進行運轉。圖4為高效過濾器在不同濾速條件下,對懸浮物及油的脫除效果。從圖4可以看出,當過濾器進口水中懸浮物含量為20~30 mg/L,油含量為20~50 mg/L情況下,過濾器濾速高達40 m/h時,過濾器出口水中懸浮物及油的含量均不高于5 mg/L;而當濾速在30 m/h以下時,過濾器出口水中懸浮物及油均在2~3 mg/L左右。這個結果表現出了該高效過濾器優異的過濾性能。在整個運轉考察過程中,未發現濾料反沖洗對過濾效果的明顯影響。

　　該高效過濾器的濾料系將工業爐渣經破碎篩分處理后而制成的,此次現場實驗中的濾料,其原料來自新立采油廠鍋爐房爐渣,說明該高效過濾器可以就地利用工業廢渣,為工業廢渣資源化利用開創了一個新途徑。

　　3、油水分離器和過濾器綜合性能
　　在整個現場考察過程中,除了過濾器反洗時間外,不論處理的污水含油濃度高低(包括高濃度污水含油10% ~ 30%及低濃度污水含油60 ~100 mg/L),污水處理量的大小(處理量的變動范圍1~3 m³/h),以及油水分離器和過濾器的處理量是否相同(過濾器的處理量等于或小于油水分離器的處理量),油水分離器和過濾器均串聯連續運行。因之,從過濾器出口水中懸浮物及油含量的大小,可以看出高效過濾器和高效油水分離器的總體綜合處理效果。
　　圖5為上述不同操作條件下,64組測試數據(每班測試一次)中,過濾器出口水中油及懸浮物含量的統計直方分布圖。由圖5可以看出,經高效油水分離器和高效過濾器兩級處理,不論高含油濃度污水或低含油濃度污水,過濾器出口水中含油不高于5 mg/L的比例占78%、含油為6~10 mg/L者占12%,二者合計,出口水中含油不高于10 mg/L者達94%,同樣對水中懸浮物而言(油水分離器進口水中懸浮物在100~200 mg/L范圍),過濾器出口水中懸浮物不高于5 mg/L者占72%,6~10 mg/L者占14%,二者合計,出口水中含懸浮物不高于10 mg/L者占86%。這說明,高效油水分離器和高效過濾器串聯處理油田采出水,具有很好的處理效果、適應能力和操作彈性。

　　應用與討論

　　①從現場實驗的結果看,對于處理油田采出污水并用于回注,采用高效油水分離器和高效過濾器處理工藝,與現有處理工藝相比較,具有處理效果好,處理水質能滿足注水水質要求,處理工藝簡單,投資省,能耗低等優點,值得在油田推廣應用。
　　由于高效油水分離器和高效過濾器技術經濟性能優異的核心是油水分離器的內構件和過濾器的濾料,所以利用該高效內構件和濾料,對現有油田污水處理工藝設備進行改造,也是在較少投資條件下,對現有工藝設備技術改進的一個途徑。例如對游離水脫除器、斜板沉降罐用高效油水分離器內構件予以改造,對石英砂過濾器和核殼過濾器改用爐渣濾料,相信會取得較好的技術經濟效益。
　　②在現場實驗的基礎上,考慮到新立油田的實際需要,設計制造了一臺可移動油水分離器,用以處理洗井水,并已投入試用。該油水分離器設計能力為50 m³/h,在試用期實際處理量為30 m³/h,所處理的洗井水含油量波動很大,低時不足100 mg/L,高時達5%~10%,經處理后排水中油含量均達到排放標準,試用期內每天可收油2 t。