辛二污水站水質(zhì)腐蝕結(jié)垢對策

何平 山東勝利職業(yè)學院

辛二污水站水質(zhì)腐蝕結(jié)垢對策

何平 山東勝利職業(yè)學院

辛二污污水沿程水質(zhì)不達標的原因總結(jié)有以下幾點：礦化度、Cl-含量高，采出液電導率大，加速電荷轉(zhuǎn)移，造成腐蝕加快；水中游離的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成為陰極去極化劑，也加速了腐蝕；Fe2+含量高，局部氧化變成Fe3+，產(chǎn)生絮凝作用，懸浮物含量增加。采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝，污水在一次除油罐除油后經(jīng)過電化學預氧化裝置可以實現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定，殺滅細菌，降低污水腐蝕傾向，再經(jīng)過混凝沉降罐進一步去除含油及懸浮物，經(jīng)過兩級過濾器過濾后污水水質(zhì)可以達到B2級標準。該工藝技術(shù)可使辛二污水水質(zhì)全面提高，滿足東辛東油田一體化治理注水水質(zhì)要求，可以解決污水水質(zhì)不穩(wěn)定及腐蝕結(jié)垢問題，保證生產(chǎn)正常運行。

污水；水質(zhì)；腐蝕結(jié)垢；改性技術(shù)

辛二污水站隸屬于勝利油田東辛采油廠，1989年建成投產(chǎn)，于2003年改造，污水處理采用重力流程，當時改造后污水實際處理量1.5×104m3/d，設(shè)計水質(zhì)為C3級。辛二污水站污水腐蝕性強，外輸水腐蝕速率未達到設(shè)計要求，到達配水間的腐蝕速率最高達0.42mm/a，給地面管網(wǎng)、水井套管及水井管柱造成了嚴重的危害，造成水井大修頻繁，部分注水干支線頻繁穿孔，需要更換，增加了生產(chǎn)成本。基于上述原因，亟需提高辛二污水站水質(zhì)，同時解決水質(zhì)不穩(wěn)定及腐蝕結(jié)垢的問題，本論文針對這個問題進行了研究分析。

1 污水現(xiàn)狀

通過對辛二污水站注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)變化情況的檢測可知，出站水質(zhì)基本能達到原設(shè)計C3級標準。隨著沿程水質(zhì)的惡化，腐蝕速率及懸浮物含量超出原設(shè)計標準C3，尤其是腐蝕速率到達配水間時超標將近6倍，目前水質(zhì)距離B2級標準相差甚遠。并且該站污水礦化度及游離CO2含量均較高，分別為73388、285.6mg/L，pH值較低（6.82）。各項數(shù)據(jù)表明，這些都為引起腐蝕的重要因素；同時腐蝕產(chǎn)物及細菌代謝產(chǎn)物也是造成水質(zhì)二次污染的主要因素。

（1）溫度對腐蝕的影響。辛二污來水50℃，站內(nèi)沿程溫度在50～60℃之間波動。溫度升高，腐蝕速度將會加快，而且水溫升高還會使鈍化困難，增加局部腐蝕發(fā)生的機率，可能會導致點蝕和應(yīng)力腐蝕。

（2）高鹽引起的電化學腐蝕[1]。油田采出的流體中主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等。辛二污來水中Cl-含量為40023mg/L，礦化度很高，達到73388mg/L。采出水中含鹽量越高，采出水的電導率就越高，電化學腐蝕的速度也會越高，因而腐蝕速率也會增加。采出水中Cl-、HCO3-是引起鋼鐵腐蝕，特別是局部腐蝕的主要因素，尤其Cl-在污水中含量高達54%。Cl-會吸附在金屬的某些部位上，使得所吸附的部位受到活化，導致金屬材料的電化學腐蝕，并且Cl-的穿透能力很強，能穿透保護膜，從而加速對金屬的腐蝕作用。Ca2+、Mg2+對點蝕也有一定的促進作用。

（3）pH值對腐蝕的影響。水中的pH值對金屬的腐蝕會產(chǎn)生很大影響。pH值代表水中氫離子濃度大小，pH值越小即水中氫離子濃度越大。氫離子是一種去極化劑，能使金屬產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象[2-3]。辛二污水站來水pH值為6.8～6.82，屬于弱酸性，存在嚴重的腐蝕傾向，pH值越低，腐蝕速率越大。因此pH值是影響該站腐蝕的主要因素之一。

綜上所述，辛二污污水沿程水質(zhì)不達標的原因總結(jié)有以下幾點：①礦化度、Cl-含量高，采出液電導率大，加速電荷轉(zhuǎn)移，造成腐蝕加快；②水中游離的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成為陰極去極化劑，也加速了腐蝕；③Fe2+含量高，局部氧化變成Fe3+，產(chǎn)生絮凝作用，懸浮物含量增加；④Ca2+、Mg2+、HCO3-等成垢離子含量高，有結(jié)垢趨勢，沿程垢物析出污染水質(zhì)，造成懸浮物含量增加。

2 水質(zhì)腐蝕結(jié)垢解決措施

2.1 工藝選擇

辛二污污水具有腐蝕性強的特點，目前勝利油田應(yīng)用的控制腐蝕技術(shù)為電化學預氧化技術(shù)和水質(zhì)改性技術(shù)，電化學預氧化工藝投加藥劑量少、產(chǎn)生污泥少、運行成本低、對環(huán)保造成的壓力小，且此技術(shù)已在東辛采油廠2座污水站成功應(yīng)用，現(xiàn)運行平穩(wěn)，現(xiàn)場管理經(jīng)驗豐富，預氧化技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用規(guī)模已達到3.6×104m3/d。而水質(zhì)改性技術(shù)的特點是針對腐蝕性強的油田污水水質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備對處理工藝、藥劑進行調(diào)整，使水中的懸浮物等在污水處理中除去。通過調(diào)整pH值的范圍及加藥量，可以控制腐蝕及結(jié)垢。但采用水質(zhì)改性技術(shù)化學藥劑用量大，產(chǎn)生的污泥量較大。因此選擇采用電化學預氧化工藝。

電化學預氧化工藝的技術(shù)原理是：利用了油田污水中自身含有大量的NaCl等可溶性無機鹽這一特點，利用電化學裝置使水中發(fā)生電化學反應(yīng)，生成需要的強氧化性物質(zhì)，從而徹底殺滅水里面的細菌，在整個過程中不需要加入任何預氧化劑；且在pH值比較小的條件下既可以把Fe2+氧化成具有凝聚作用、可以凈化污水的的Fe3+，又可以把水中的H2S、FeS等硫化物氧化成單質(zhì)硫，再加入絮凝劑，破壞污水中原來存在的CO2-、弱酸弱堿緩沖體系和膠體的平衡，在污水處理中再通過混凝沉降的方法對容易產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢的成分如H2S等硫化物和等進行分離去除，就可以實現(xiàn)凈化水質(zhì)、消滅細菌、控制腐蝕結(jié)垢以及使污水水質(zhì)穩(wěn)定達標的目的。

該技術(shù)的特點是不僅可以起到凈化水質(zhì)、消滅細菌、控制腐蝕結(jié)垢以及使污水水質(zhì)穩(wěn)定達標的作用，而且在處理過程中，由于起作用的“藥劑”是電子，不需要使用大量化學預氧化劑，從而降低了成本，且在污水處理過程中不額外增加污泥量，也減少了二次污染，符合綠色環(huán)保的要求。

針對辛二污水站外輸水具有強腐蝕性和不穩(wěn)定性的特點，為保證注水水質(zhì)達標和設(shè)備、管網(wǎng)長期運行，結(jié)合目前處理技術(shù)的應(yīng)用情況，在腐蝕控制上采取電化學預氧化技術(shù)，在水質(zhì)穩(wěn)定上采取加藥混凝沉降技術(shù)。由此提出“自然除油＋電化學預氧化＋混凝沉降”工藝。

2.2 工藝試驗

為了驗證“自然除油＋電化學預氧化＋混凝沉降”工藝的效果情況，利用試驗裝置在辛二污水站進行了電化學預氧化＋混凝沉降污水凈化裝置試驗。由現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)可知，來水經(jīng)過電化學預氧化裝置及混凝沉降處理后，含油量為10mg/L，懸浮物含量達到5mg/L，腐蝕速率為0.036mm/a，F(xiàn)e2＋、明顯減少。取經(jīng)電化學預氧化處理后的辛二污污水，按照不同比例與辛二站轄區(qū)產(chǎn)出水進行混配，在70℃的烘箱中恒溫放置7d，測定恒溫放置前后水中的Ca2+、Mg2+含量變化情況，由獲取的實驗數(shù)據(jù)可知，經(jīng)電化學預氧化＋混凝沉降后的污水加熱前后Ca2+、Mg2+總濃度沒有變化，說明其自身不結(jié)垢；原地層水和處理水混配污水離子濃度變化則隨著處理后污水比例的增加逐漸減少，結(jié)垢趨勢明顯減弱。

由以上實驗數(shù)據(jù)可知，采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝，污水在一次除油罐除油后經(jīng)過電化學預氧化裝置可以實現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定，殺滅細菌，降低污水腐蝕性的傾向，再經(jīng)過混凝沉降罐進一步去除含油及懸浮物，經(jīng)過兩級過濾器過濾后污水水質(zhì)可以達到B2級標準。

3 結(jié)論

本文通過對辛二污水站現(xiàn)場取樣分析，對污水系統(tǒng)的來水、出水分別進行水質(zhì)測試，分析目前系統(tǒng)的腐蝕結(jié)垢原因，進行污水處理新技術(shù)試驗及藥劑篩選，并通過實驗得出結(jié)論，采用“自然除油+電化學預氧化+混凝沉降＋兩級過濾”工藝可以解決水質(zhì)腐蝕結(jié)垢問題，完善站內(nèi)處理系統(tǒng)，從而驗證了污水處理新技術(shù)的有效性。該工藝技術(shù)可使辛二污水質(zhì)全面提高，滿足東辛東油田一體化治理注水水質(zhì)要求，可以解決污水水質(zhì)不穩(wěn)定及腐蝕結(jié)垢問題，保證生產(chǎn)正常運行。

[1]齊軍．水中難降解有機物氧化處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]．環(huán)境保護，2000，3（3）：22-27.

[2]黃明．高濃度難降解有機工業(yè)廢水處理技術(shù)評價[J]．工業(yè)水處理．2004，11（4）：12-16.

[3]陳海燕．高濃度難降解有機廢水處理技術(shù)[J]．工業(yè)水處理，2013（3）：13-16.

15954664909、suixuqiang.slyt@sinopec.com

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.053

何平：講師，2005年畢業(yè)于中國石油大學（華東）油氣儲運工程專業(yè)，從事油氣儲運專業(yè)的教學培訓工作。