李永軍，慕 蓉，劉 壯，陳 星，宋金虎，王振榮

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

1 含醇采出水預(yù)處理工藝流程

長慶油田分公司第一采氣廠共有五個(gè)凈化廠。目前第一采氣廠有含醇采出水裝置共7 套，對(duì)天然氣采集及凈化過程中產(chǎn)生的含醇采出水進(jìn)行處理，其中，針對(duì)含醇采出水進(jìn)行。對(duì)第一、二、四、五凈化廠含醇采出水來水的水質(zhì)特性進(jìn)行分析，具體情況（見表1）。

表1 凈化廠來水水質(zhì)組成分析結(jié)果

表1 凈化廠來水水質(zhì)組成分析結(jié)果（續(xù)表）

由表1 可以看出：（1）四個(gè)凈化廠的來水水型相同，都為CaCl2水型；（2）礦化度范圍在55 000 mg/L～120 000 mg/L；（3）鈣離子含量偏高，在11 000 mg/L～20 000 mg/L；（4）鐵離子在24 mg/L～280 mg/L；（5）都含有鋇鍶離子；（6）氯離子含量較高，在35 000 mg/L～72 000 mg/L。

1.1 第一、三凈化廠預(yù)處理流程

第一凈化廠、第三凈化廠的預(yù)處理流程設(shè)置較為相似，含醇采出水卸放至粗濾池，過濾掉其中較大的機(jī)械雜質(zhì)后經(jīng)壓力除油器進(jìn)行除油處理，在管道混合器中加入NaOH，調(diào)節(jié)pH 值，同時(shí)除去水中溶解的CO2和H2S 氣體；加入H2O2，使水中的大量Fe2+被氧化為Fe3+，以Fe3+作為無機(jī)絮凝劑，同五方反應(yīng)罐后加入的有機(jī)絮凝劑一起，增強(qiáng)含醇采出水絮凝效果，繼而打入含醇采出水罐進(jìn)行沉降處理，沉降時(shí)間為24 h（見圖1）。

圖1 第一凈化廠含醇采出水預(yù)處理工藝流程

1.2 第二、四、五凈化廠預(yù)處理流程

第二凈化廠、第四凈化廠、第五凈化廠的預(yù)處理流程設(shè)置較為相似，從集氣站汽車?yán)\(yùn)來的含醇采出水，卸入接收水罐，經(jīng)初步分離，凝析油浮于水表面，定期回收。收油后的含醇采出水經(jīng)過泵提升進(jìn)入“渦流反應(yīng)沉降罐”，藥劑依次加入中心渦流反應(yīng)區(qū)與采出水混合反應(yīng)，采出水在該罐內(nèi)經(jīng)過反應(yīng)、沉淀后，凈化水自沉降罐上部溢流進(jìn)入原料水罐，罐底污泥定期排往污泥干化池（見圖2）。

圖2 第四凈化廠含醇采出水預(yù)處理工藝流程

2 含醇采出水預(yù)處理工藝存在問題

（1）預(yù)處理后含醇采出水pH 偏高（見表2）；

（2）加藥管線與轉(zhuǎn)水管線連接處結(jié)垢堵塞；

（3）雙氧水稀釋加藥容易失效；

（4）渦流反應(yīng)沉降罐進(jìn)水口結(jié)垢堵塞；

（5）渦流反應(yīng)沉降罐出水管線結(jié)垢堵塞。

表2 含醇采出水預(yù)處理后的水質(zhì)特性

3 含醇采出水預(yù)處理工藝優(yōu)化

3.1 pH的適度調(diào)節(jié)

表3 不同氫氧化鈉加量下的采出水結(jié)垢量

圖3 6 %氫氧化鈉調(diào)節(jié)后的結(jié)垢現(xiàn)象

取含醇采出水的濾液200 mL，加入不同量的氫氧化鈉，確定氫氧化鈉加量對(duì)采出水結(jié)垢量的影響。結(jié)果（見表3、圖3）。從表中可以看出，無論氫氧化鈉濃度在6 %和10 %時(shí)，在加量相同（即pH 相同）情況下，采出水的結(jié)垢量基本相同（見圖4）。

圖4 氫氧化鈉加量與結(jié)垢量的關(guān)系圖

通過調(diào)節(jié)含醇采出水（鈣離子含量25 000 mg/L）的pH 值可知，隨著氫氧化鈉加量的增大，含醇采出水的沉積物也越來越大，即污泥產(chǎn)生量越來越大。那么對(duì)實(shí)際操作中的pH 值進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，可以減少污泥的產(chǎn)出，同時(shí)，降低設(shè)備、管線（尤其是加藥管線與轉(zhuǎn)水管線）的腐蝕速率。

NaOH 是常用的水質(zhì)pH 調(diào)節(jié)劑，本實(shí)驗(yàn)旨在確定含醇采出水最佳加注NaOH 的方案。實(shí)驗(yàn)加入6 %的氫氧化鈉溶液分別為5.0 mL、7.0 mL、9.0 mL、11.0 mL、15.0 mL、20 mL。攪拌、混凝、靜置沉降30 min 后，分別測定實(shí)驗(yàn)杯中采出水的pH 值，最終確定氫氧化鈉配制濃度為6 %的最佳加藥濃度（見表4）。

3.2 渦流反應(yīng)沉降罐運(yùn)行分析及改進(jìn)

渦流反應(yīng)沉降罐工作機(jī)理（見圖5）。渦流反應(yīng)沉降罐配套中心反應(yīng)桶，中心反應(yīng)桶上端封閉，下端敞口，進(jìn)水切向進(jìn)入中心反應(yīng)桶后，與依次投加的藥劑混合呈渦流狀態(tài)自上而下完成反應(yīng)沉降，中心筒外的水流自下而上，沉降罐上方溢流出水，底部排泥。

表4 氫氧化鈉加量對(duì)采出水pH 值的影響

圖5 渦流反應(yīng)沉降罐工作機(jī)理示意圖

沉降罐配套污泥循環(huán)泵，部分污泥由沉降罐底抽出返回中心反應(yīng)桶中段，返回點(diǎn)緊靠混凝劑投加點(diǎn)之后。由于投加混凝劑、助凝劑后形成的污泥本身也是一種良好的絮凝劑，在污泥回流時(shí)，增強(qiáng)了中心反應(yīng)桶內(nèi)的攪拌，污泥與污水均勻接觸，既可緩沖來水負(fù)荷，減少藥劑投加量，又可進(jìn)一步利用回流污泥的吸附、架橋和網(wǎng)捕作用，攔截由于聚合物影響難以沉降的懸浮物質(zhì)，使反應(yīng)過程更穩(wěn)定。同時(shí)利用高密度反應(yīng)沉降原理，使沉降污泥進(jìn)一步濃縮，實(shí)現(xiàn)無機(jī)化、減量化。

圖6 加入10 %NaOH 形成的白色垢狀物

3.2.1 進(jìn)水口堵塞問題 在調(diào)節(jié)水質(zhì)pH 值一致時(shí)，加藥NaOH 濃度對(duì)污泥產(chǎn)量不產(chǎn)生影響，但當(dāng)NaOH濃度為現(xiàn)場配制濃度10 %時(shí)，在進(jìn)水口處氫氧化鈉加入瞬間，會(huì)形成白色Ca（OH）2垢狀物（見圖6）。而在進(jìn)水口水因?yàn)樗牧鲬B(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致垢狀物在此聚集。因此建議NaOH 配制濃度不大于6 %。

3.2.2 渦流反應(yīng)罐出水管線結(jié)垢堵塞 在污水處理中形成的結(jié)垢物通過充分的沉降應(yīng)可以從水中去除。分析原因可能是渦流反應(yīng)沉降罐內(nèi)管腐蝕穿孔，導(dǎo)致水中結(jié)垢物未經(jīng)過沉降處理直接進(jìn)入到出水口，在出水管線中沉淀堵塞管線，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換處理。

3.3 雙氧水稀釋加藥

雙氧水稀釋加藥容易失效（實(shí)際加藥情況見表4），建議原液加藥。同時(shí)增加一套小型的加藥裝置，裝置配備10 L/h 的加藥泵。原有加藥裝置作為2B 絮凝劑的備用配藥裝置。

3.4 小結(jié)

3.4.1 現(xiàn)有處理工藝及運(yùn)行工況下解決管線堵塞的具體措施 調(diào)節(jié)水質(zhì)pH 用液堿（30 %NaOH 或45 %KOH）配制，建議配制濃度不超過6 %，從而降低排泥量，減少設(shè)備、管線堵塞。

3.4.2 現(xiàn)有處理工藝及運(yùn)行工況下解決加藥裝置短板的具體措施 更換氫氧化鈉加藥泵的額定流量，最好配制300 L/h～500 L/h 的加藥泵。

雙氧水建議原液加藥，增加一套小型的加藥裝置，裝置配備10 L/h～25 L/h 的加藥泵。原有加藥裝置作為2B 絮凝劑的備用配藥裝置，這樣才能保證2B 絮凝劑的連續(xù)配制及運(yùn)行。

3.4.3 現(xiàn)有處理工藝及運(yùn)行工況下解決渦流反應(yīng)沉降罐短板的具體措施 建議渦流反應(yīng)罐生產(chǎn)周期為正常4 h，最大6 h；4 d 排泥一次，每次打開排泥閥排泥30 min。

表5 五凈三種藥劑的實(shí)際加藥情況

3.4.4 現(xiàn)有處理工藝及運(yùn)行工況下解決污泥量大及難處理的具體措施 為預(yù)防預(yù)處理后含醇采出水pH 偏高，污泥產(chǎn)量增高，處理后水質(zhì)pH 建議為7.5～8.0。

4 結(jié)語

通過凈化廠含醇采出水預(yù)處理工藝現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)，進(jìn)行凈化廠含醇采出水的水質(zhì)特性及變化規(guī)律研究，計(jì)劃下一步對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行測試，充分結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，繼續(xù)深入研究含醇采出水處理設(shè)備優(yōu)化方案，同時(shí)進(jìn)行在線pH 監(jiān)測系統(tǒng)安裝的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步研究智能化藥劑添加的可行性。