實施綠色環保戰略

提升河南油田含油污水、污泥

資源化利用和無害化處理技術水平

中石化河南油田分公司河南油田已開發近40年，三次采油大規模推廣，為了保證聚合物粘度，采用清水配制聚合物；稠油熱采注汽鍋爐給水在已有技術條件下采用清水。導致河南油田“十五”末每天污水剩余量達到11000方左右。河南油田年產生近14000方（含水75%）含油污泥，“十一五”前采取固化處理后鋪墊井場、道路，處理措施成本較高，而且造成二次污染。河南油田前言“十一五”期間，在總部的大力支持下，河南油田實施綠色環保戰略，綜合開展了含油污水、污泥資源化利用和無害化處理攻關研究與應用，實現了污水資源化利用，年替代清水量283萬方，年污水達標外排128萬方；年污泥資源化、無害化綜合利用14000m3（含水75%）。形成了稠油污水回用注汽鍋爐、污水深度處理配制聚合物、含聚合物污水處理、含油污泥資源化無害化摻燒和含油污水生化處理達標外排等5項配套技術。河南油田前言一、稠油污水回用注汽鍋爐技術三、含聚合物污水處理技術五、含油污水生化處理達標外排技術四、含油污泥資源化無害化摻燒技術二、污水深度處理配聚技術提綱1、工藝原理

通過研究與現場試驗，采用“重力分離預除油＋溶氣浮選＋過濾＋軟化”的工藝技術路線，對井樓油田稠油污水進行深度處理后用作該油田的注汽鍋爐給水。河南油田一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

2×2000m3緩沖罐提升泵

2×3000m3沉降罐（已有）

300m3緩沖水池原油脫出水2×300m3/h氣浮選去注水系統

6000m3/d去生化系統

3000m3/d兩級過濾2×500m3外輸水罐外輸泵兩級軟化站外管網各注汽站去鍋爐回用處理系統4000m3/d（1）全面達標為基本原則。強化除油、逐步處理、分段控制。（2）采用組合工藝，順序、穩定除油、除懸浮物。針對稠油聯合站水質水量波動性大，高含油、高含懸浮物的特殊性，采用先緩沖再沉降，然后與浮選機相結合的組合工藝。（3）關鍵設備選用浮選機和多介質過濾器。二級過濾后油和懸浮物穩定小于2mg/L；（4）采用大孔弱酸樹脂二級串聯軟化。大孔弱酸樹脂抗污染能力強，交換容量大，工作周期長，保證出水硬度小于0.1mg/L。2、技術特點河南油田一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

稠聯污水回用處理站于2007年12月投產試運，設計規模為4000m3/d。出水水質一直穩定達到濕蒸汽注汽鍋爐用水標準。3、現場應用

河南油田一、稠油污水回用注汽鍋爐技術序號項目單位設計進水水質設計出水水質實際運行指標1含油mg/L≤1000＜2＜12懸浮物mg/L≤1000＜2＜23總硬度（以CaCO3計）mg/L≤250＜0.10.04pH6.57.5-98.0-8.55總鐵mg/L≤0.2＜0.05＜0.056溶解氧(DO)mg/L≤0.2＜0.8＜0.057總溶解固體（TDS）mg/L≤5000≤5000≤50003、現場應用

設計指標與運行指標對比表

河南油田一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

年替代清水資源130萬方；年節約燃料合6140t標準煤；年效益為1670萬元；鍋爐回用水單位收益為23.35元/m3

處理單位成本為8.80元/m3

回用污水創效為14.55元/m3環保方面：污水實現了資源化利用，年減少污水外排115萬方，COD減排92t。4、經濟和社會效益

河南油田一、稠油污水回用注汽鍋爐技術一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

三、含聚合物污水處理技術五、含油污水生化處理達標外排技術四、含油污泥資源化無害化摻燒技術二、污水深度處理配聚技術

提綱

通過河南油田污水配制聚合物降解機理基礎研究表明：污水中導致聚合物降解和粘度下降的主要因素為金屬陽離子和硫化物等。硫化物對聚合物降解的貢獻率達到近40%，并且硫化物導致污水腐蝕性增強和水質惡化。開展了污水脫硫深度處理和抑制硫化物增長的技術研究。河南油田二、污水深度處理配聚技術1、基礎研究

污水催化氧化除硫技術的基本原理：基于空氣氧化除硫化物，利用空氣中的氧將硫離子氧化為SO42-、SO32-、S2O32-、S4O62-等可溶性、穩定存在、對配聚無害的離子。S2-+O2

→SO42-、SO32-、S2O32-、S4O62-2、技術原理

河南油田二、污水深度處理配聚技術為了提高反應速度和氧利用效率，研制了一種高效污水深度處理塔。采用空壓機將空氣送入處理塔，在塔內填料的分散切割作用下與污水充分混合，利用空氣中氧氣的氧化性，在填料的催化作用下實現硫化物的徹底快速氧化去除。2、技術原理

河南油田二、污水深度處理配聚技術（1）除硫速度快、除硫徹底。污水在裝置內停留時間5～6分鐘，出水含硫0.5mg/L以下。（2）空氣用量小，除硫成本低。由于采用了高效的填料和設備結構，空氣利用率遠高于傳統空氣氧化除硫工藝。硫化物50mg/L含油污水，傳統工藝氣水比為5～10:1，而本技術氣水比僅為0.7～1:1，除硫系統運行完全成本費用0.32元/m3。（4）不產生二次污染。排出空氣中硫化氫含量＜2.0ppm，遠低于國家標準限值。（5）硫抑制劑加藥成本低，抑制效果好。不產生抗藥性，對聚合物粘度無不良影響。3、技術特點

河南油田二、污水深度處理配聚技術

2007年到2011年10月分別在下聯、雙聯、江聯和古城123配聚站應用了污水脫硫深度處理工藝技術，污水脫硫設計規模為37000方/天，安裝污水脫硫處理塔11座，污水替代清水配制聚合物母液設計規模為5000方/天。4、現場應用

河南油田二、污水深度處理配聚技術

污水中的硫化物含量由20～60mg/L降至2mg/L以內；污水中的含氧量控制在≤0.05mg/L；腐蝕率由脫硫前0.110～0.260

mm/a降低為0.036～0.074mm/a,腐蝕率控制在0.076mm/a以內；添加硫抑制劑后，從聯合站到井口的硫化物增長最大不超過0.5mg/L，一般小于0.2mg/L；在保證井口注聚粘度平均提高15%的情況下，實現了污水替代清水配制聚合物母液。4、現場應用

河南油田二、污水深度處理配聚技術

年替代清水資源153萬方；年效益為1270萬元；

年節約清水費用460萬元年降低污水回灌費用920萬元年污水脫硫、硫抑制成本費用110萬元脫硫后污水腐蝕速度控制在0.076mm/a以內，管線設備內腐蝕明顯減輕；井口注聚粘度平均提高15%，提高了驅油效果；污水實現了資源化利用。4、經濟和社會效益

河南油田二、污水深度處理配聚技術一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

三、含聚合物污水處理技術

五、含油污水生化處理達標外排技術四、含油污泥資源化無害化摻燒技術二、污水深度處理配聚技術提綱

近年來，河南油田隨著三次采油規模的不斷擴大，使產出液性質發生了較大的變化，主要體現在：采出液粘度增加、含聚（凝膠）濃度增加、Zeta電位絕對值增加、乳化嚴重等，導致了污水沉降罐處理效率下降，使過濾段處理效果下降，過濾負荷增加，處理難度增大，原有的處理工藝難以達到油田水回注的要求。河南油田三、含聚合物污水處理技術（1）聚合物含量檢測雙河區：35↗40-50mg/L下二門：100↗180-240mg/L（2）水體粘度分析雙河區：0.60-0.65↗0.9mPa?s

下二門：1.5↗3.0mPa?s

雙聯污水聚合物濃度下聯污水聚合物濃度1、產出液性質研究河南油田三、含聚合物污水處理技術7隊12隊（3）油珠結構和粒徑分析產出液油珠粒徑細小，乳化程度高，乳化液類型復雜（O/W以及W/O/W），造成脫水困難。雙聯脫出水乳化油比例表隊別粒度（μm）0-1011-3031-5051-8081-100采油五隊范圍內體積數（%）5.599.211.516.3825.13小于50μm體積數%26.29

采油七隊范圍內體積數（%）59.1523.079.323.871.17小于50μm體積數%91.54

采油十二隊范圍內體積數（%）36.523.2513.410.336.23小于50μm體積數%52.15

河南油田三、含聚合物污水處理技術1、產出液性質研究（4）Zeta電位分析Zeta電位升高，油珠排斥，聚并困難

各采油隊脫出水含油關系表項目采油五隊采油七隊采油十二隊電位mV-26.35-29.52-32.18粒徑小于50μm體積比%26.2991.5452.15脫出水含油mg/L130017501620Zeta電位測試數據位置雙河聯合站下二門聯合站脫出污水-27.43-20.475000方罐出水-27.87-15.773000方罐出水-27.67—過濾罐出水-23.37—氣浮出水—-18.1注水罐出水-24.79-14.8注：單位mV河南油田三、含聚合物污水處理技術1、產出液性質研究產出液性質研究表明：產出液中油珠粒徑、Zeta電位、粘度、聚合物含量等特征，決定了現有的除油+沉降+過濾工藝已經不能滿足產出液處理要求，造成注入水質變差，需要研究有效去除乳化油的關鍵處理技術。河南油田三、含聚合物污水處理技術1、產出液性質研究2、關鍵技術研究及試驗河南油田三、含聚合物污水處理技術■依據理論研究，用氣泡除油。◆氣泡可以攜帶親油的物質，對油珠有良好的附著和攜帶能力；◆Zeta電位因油珠運動而產生，氣泡的存在使油珠不發生碰撞情況下粘附在氣泡表面而上浮，消弱Zeta電位的影響。■根據油田污水氣浮處理技術的經驗。■根據各種處理技術的試驗評價及優選。河南油田三、含聚合物污水處理技術（1）曝氣試驗

氮氣與空氣曝氣試驗：在氣水比為5—6：1時，曝氣除油率達到80%以上。氮氣曝氣與空氣曝氣在相同氣水比時，除油率相當，證明了氣泡為主導作用。曝氣試驗數據統計表地點氣體類別曝氣時間氣水比進水出水除油率

%含油

mg/L含硫mg/L含油

mg/L懸浮物

mg/L含硫mg/L雙聯氮氣7h6:11285322853297.8空氣7h6:118292525.817.20.298.6下聯空氣7h5:1232405082.22、關鍵技術研究及試驗（2）氣浮試驗：試驗裝置規模：1000m3/d渦凹氣浮氣水比：1：9氣浮具有良好的除油效果氣浮可以去除2μm以上油珠

氣浮試驗效果處理水源氣浮類型進口含油（mg/L）出水含油（mg/L）除油率（%）雙聯5000m3除油罐出水渦凹190.957.469.9渦凹+溶氣129.2216.8886.9雙聯3000m3沉降罐出水渦凹61.61870.4渦凹+溶氣59.149.8883.3試驗證實氣泡特別是微氣泡對含聚產出液處理有良好的效果。河南油田三、含聚合物污水處理技術2、關鍵技術研究及試驗3、微渦旋氣浮過濾原理◆向心氣浮：溶氣污水進入過濾罐渦流構件中，通過渦流旋轉產生的離心力將油氣向內圓運移，并上浮至罐頂溢出，從而去除浮油和分散油。◆聚結：利用新型有機除油填料對乳化油進行吸附聚集。◆微渦旋：污水通過除油填料時產生大量微渦旋，將90%以上2μm以下的顆粒聚結成大到2μm以上，油珠上浮去除，雜質過濾去除。◆再生：反沖洗時，濾料在水流作用下在濾罐內旋轉，連續循環至濾罐體外搓洗后再回至罐內。河南油田三、含聚合物污水處理技術4、技術特點向心氣浮+聚結+微旋渦除油微旋渦+復合濾料除雜體內旋流+體外搓洗循環濾料再生河南油田三、含聚合物污水處理技術5、現場應用

該技術在下二門聯合站和雙河聯合站含聚含凝膠污水處理中應用，均取得了比較好的處理效果。

下二門聯合站過濾罐出水指標對比河南油田三、含聚合物污水處理技術項目含油（mg/l）除油率（%）懸浮物（mg/l）除雜率(%)改造前53.9734.9431.6415.93改造后8.3580.956.477.95對比-45.6246.01-25.2462.02下二門過濾罐改造前后出口水質指標變化河南油田三、含聚合物污水處理技術5、現場應用

河南油田三、含聚合物污水處理技術5、現場應用

雙河聯合站過濾罐運行指標表含油（mg/l）機雜（mg/l）進口出口除油率%進口出口除雜率%32.96.181.59.64.157.3采用該項技術后，因反沖洗節水節電、延長濾罐檢修周期、減少濾料消耗等，單臺濾罐每年可節約運行和維護費用1.95萬元。

采用該項技術后，過濾罐出水水質得到了明顯改善。

反沖洗水量

（m3/a）費用

（元/a）耗電量

（kW.h/a）費用

（元/a）合計費用

（元/a）改造前36375.946924.913854.42698.0849622.991改造后2204628439.3423361635.230074.54差值14329.918485.571518.41062.8819548.451下二門改造前后反沖洗運行費用計算

河南油田三、含聚合物污水處理技術6、經濟和社會效益

一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

三、含聚合物污水處理技術五、含油污水生化處理達標外排技術四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

二、污水深度處理配聚技術提綱1、河南油田含油污泥特性含水/%含油/%固體雜質/%雙聯72.119.68.3江聯61.825.612.6下聯59.623.916.5魏聯88.496.614.9稠聯82.810.86.4含油污泥的成份分析含油污泥的元素分析站名Car%Har%Nar%Star%Oar%雙聯24.215.490.230.4858.98江聯47.087.70.260.8737.82下聯35.449.040.350.247.6魏聯58.2911.370.280.2925.9河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術1、河南油田含油污泥特性污泥熱值分析

站名水分/%灰分/%揮發份/%固定碳/%低位熱值(kj/kg)雙聯72.18.318.90.76413江聯61.812.624.11.59200下二門59.616.523.10.88543魏聯88.494.96.40.21546稠聯82.86.410.30.52167重金屬成分分析（下聯）樣品Cd（mg/kg）Cu（mg/kg）Ni（mg/kg）Pb（mg/kg）Hg（ppm）1#4.23.726.7146.50.232#7.33.413.1179.30.123#2.58.921.9138.20.07平均4.75.420.2154.70.14標準值Ⅰ/500200100015標準值Ⅱ/4002005001.5河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術1、河南油田含油污泥特性

（1）含水和熱值變化大。含水率從59.6%到88.49%；熱值在546-9200kj/kg。（2）含水高，熱值普遍較低。含水率都在59%以上，造成油泥的熱值較低,油泥的焚燒受影響。（3）含硫含量基本與低硫煤相當。硫含量從0.2%到0.87%，摻燒后SO2排放比較容易控制。（4）油泥中的重金屬含量低于標準。低于《農用污泥的污染物控制標準》指標及《土壤環境質量標準》三級指標。河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

國內、外處理工藝對比分析處理方式優點缺點備注固化填埋簡單易行占有土地，浪費資源，未實現無害化國內大多數油田調制、分離和萃取可以實現無害化設備多，投資高，能耗高和操作難度大，處理過程中產生廢水處理難度大。大慶、遼河、新疆油田

生物處理工藝簡單，可以實現無害化處理含油率較低油泥砂（含油2%以下），處理時間較長。勝利油田焚（摻）燒簡單易行實現無害化設備較多，運行成本較高遼河、河南、新疆油田結論焚（摻）燒是實現油泥無害化處理最有效的方法

河南油田供暖系統在用燃煤層燃鍋爐共計22臺，總安裝容量為237MW，為含油污泥摻燒提供了設備依托。2、國內、外處理工藝研究河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

試驗目的：

檢驗油泥砂與原煤摻混后能否在層燃爐上穩定燃燒；油泥砂摻燒前含水率和油泥砂與原煤摻混比例；油泥砂摻燒對層燃爐的影響和需要改造的內容；油泥砂摻燒產生的廢氣、廢渣排放的檢測與評價。

2009年5-12月，在河南油田北區供熱站4t/h、14MW燃煤層燃鍋爐上開展了油泥砂試燒先導性試驗。3、含油污泥與原煤摻燒試驗研究

河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

層燃爐系統改造

爐膛內部結構及配風進行改造

保證摻燒時引燃和穩燃

爐前安裝型煤機

保證煤與油泥砂成型和穩定高效燃燒

增加了弱爆吹灰裝置

減少了混燒時層燃爐受熱面積灰

試驗情況：

3、含油污泥與原煤摻燒試驗研究

河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

現場摻燒：爐內燃燒情況油泥情況焚燒后灰渣煤與油泥砂摻混情況油泥情況油泥情況油泥砂3、含油污泥與原煤摻燒試驗研究

河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

（1）通過對爐膛結構和配風進行改造，設置型煤機和弱爆吹灰裝置，可以使油泥砂在層燃爐上良好燃燒；（2）摻混前油泥砂含水率≤65%，與原煤摻混比例≤15%，能夠在層燃爐內安全、穩定燃燒；（3）摻燒產生的煙氣、爐渣能夠達標排放；（4）油泥與煤摻混堆放場地應為“三防場地”；

河南油田油泥砂處理可采用摻燒方式，實現無害化。

試驗結論：

3、含油污泥與原煤摻燒試驗研究

河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術4、含油污泥資源化、無害化處理技術思路

（1）含油污泥在聯合站預脫水。充分利用已有的污泥滲濾池，增設晾干場地，含油污泥進行預脫水，預脫水后污泥含水控制在60%左右。（2）預脫出污水進聯合站次流程處理。為了污水處理主流程平穩運行，預脫出污水進次流程處理。（3）在燃煤層燃鍋爐與煤摻燒。在油田礦區供熱站燃煤層燃鍋爐與煤摻燒，原煤摻混比例≤15%；（4）含油污泥在爐前與煤混配成型。在供熱站利用鏟車進行煤與污泥混配，在爐前安裝型煤機實現煤與污泥成型。河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術5、現場應用

2010-2011年，雙聯、下聯、魏聯和稠聯污泥處理系統進行了改造，利用已有的污泥滲濾池，按“三防”要求，增設了污泥晾干場地。

黃山、北區、雙河和唐河供熱站內鍋爐本體及輔助配套設備、設施進行改造；供熱站內污泥與煤的混配場地按“三防”要求進行了改造，在燃煤層燃鍋爐實現了污泥與煤的摻燒。2010年摻燒污泥3000方，2011年摻燒污泥11000方。河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術

年處理含油污泥11000方（75%含水）；社區供熱系統年節省燃料煤折合標煤1600噸；社區供熱系統年節省燃料費用210萬元；實現了污泥資源化、無害化綜合利用。6、經濟和社會效益

河南油田四、含油污泥資源化無害化摻燒技術一、稠油污水回用注汽鍋爐技術

三、含聚合物污水處理技術五、含油污水生化處理達標外排技術

四、含油污泥資源化無害化摻燒技術二、污水深度處理配聚技術提綱河南油田含油污水生化處理達標外排技術主要采用的是“生物膜水解酸化－生物膜接觸氧化”工藝。污水經緩沖除油一混凝沉降一氣浮三段處理后進人生物膜水解酸化一生物膜接觸氧化處理裝置。主要處理單元由隔油均質池、生物膜水解酸化池、中沉池、生物膜接觸氧化池、和二沉池等部分組成。河南油田五、含油污水生化處理達標外排技術1、工藝原理生化處理工藝流程河南油田五、含油污水生化處理達標外排技術1、工藝原理2、技術特點（1）采用優選的耐溫、耐鹽微生物菌種。根據污水特性，優選的耐溫、耐鹽微生物菌種，在65℃以內能保持穩定的活性，比一般微生物菌種耐溫高10～15℃，能夠滿足工程運行過程中的溫度變化；同時，該菌種對復雜有機污染物比一般微生物有更強的降解能力。（2）系統具有較強的抗沖擊性。系統運行平穩，出水水質穩定，處理效果好，污泥量產生少，運行成本低，管理維