摘要：米脂天然气处理厂回注污水主要由生产污水和塔底废液组成。污水回注系统自2007年投运以来，在历年的生产运行中暴露出来管线结垢严重、设备故障率高等问题，严重制约生产，并带来极高的劳动强度。本文通过对回注系统各节点进行分析，找出问题原因，并提出解决对策。
关键词：回注系统；节点分析；解决对策引言
米脂天然气处理厂回注系统如图1所示，锅炉排污水与反渗透浓水在生产污水井内混合后由自吸泵提升至生产污水调节罐沉降，后经调节罐转水泵输送至回注罐，与含醇度≤0.1%的塔底废液混合后回注地层。
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图1 米脂天然气处理厂采出水处理系统工艺流程
1.存在问题
（1）.回注水的机杂含量过高。由于反渗透浓水与锅炉排污水机杂含量较高，生产井内淤积了较多泥沙，部分泥沙随自吸泵进入下游。同时冬季污水接卸量过大时，预处理沉降时间不足，部分泥沙和其他杂质进入原料水罐及甲醇再生装置，使机械过滤器超负荷运行，过滤效果变差，直接导致回注水机杂升高。
（2）.回注系统各管线结垢严重，回注压力过高，机泵磨损严重。近年来，回注泵与井口压差逐年升高，最高时回注泵压达到22MPa，井口压力仅为15MPa。经排查发现，回注管线结垢极为严重，管线有效流通面积缩减明显，输送能力下降。
同时回注泵泵压过高决定了回注泵内各部件接触压力也很大，加之长期机杂含量高，导致排液阀组、柱塞等动力配件磨损严重，各密封填料效果变差，致使部分回注水侵入曲轴箱乳化箱内机油，增大了维修强度，并产生一定的资源浪费。
（3）.回注系统设备、管线腐蚀较为严重。
经过多年运行，回注系统各管线均有不同程度管壁减薄现象，多处管线发生腐蚀穿孔。回注泵柱塞杆、密封函体等部件腐蚀严重，影响正常生产运行。
2.原因分析
2.1设备工艺分析
（1）.卸车池及预处理各储罐内淤积了大量污泥，现有卸车池效容积仅为100m³，冬季气田采出水接卸量过大时卸车池及预处理沉降时间不足，大量杂质进入下游，过滤器负荷增大。同时部分杂质附着在管壁及机泵叶轮上，降低输送效率，致使原料水罐沉降时间减少，甲醇再生原料水中杂质较多，回注水机杂含量高。
（2）.由于反渗透浓水及锅炉排污水中会携带一定量固体杂质，这些固体杂质在生产污水井内逐渐淤积，当淤积高度超过提升泵吸入口时，部分杂质会随机泵进入下游各管线设备，导致管线堵塞、影响机泵上量效果。
（3）.塔底废液中的固体杂质未进行去除，直接进入回注罐，亦会对回注罐下游设备管线造成影响。
2.2水质化验分析
对预处理各节点取样、化验发现，冬季时由于沉降时间不足，导致气田采出水经卸车池、除油罐、调节罐除油沉降几乎无效，油份、机杂并未有效分离，经加药、过滤后，油份、机杂含量略有下降，但水样混浊度依然较高，分层不明显，进入原料水罐沉降后，由于沉降时间较短，机杂含量有较为明显的降低，水质较清，但仍未达标。
结合近年来数据发现，米脂天然气处理厂原水水质硬度较高，经过反渗透装置处理后，含有大量Ca2+、Mg2+离子的浓水进入回注系统。由于冬季锅炉用水量较大，两台反渗透日均产浓水约35m³。
为模拟生产污水与塔底废液混合效果，对生产污水进行加热，生产污水中生成大量水垢。经进一步定性化验分析，确认生产污水中的固体颗粒为CaCO3、CaSO4、和MgCO3。塔底废液中的固体颗粒为含Fe3+的沉淀物（Fe（OH）3、Fe2O3等）组成。同时由于生产污水与较高温度的塔底废液在回注罐内混合后升温，促进生产污水中游离的Ca2+和Mg2+反应，生成大量沉淀物。导致管线结垢，机泵磨损，而管线结垢后会形成垢下腐蚀，加速管线腐蚀速率。因此减少水中的CaCO3、CaSO4、和MgCO3 及Fe2O3沉淀物，是解决回注系统各问题的关键。
3.解决对策
3.1工艺方面解决对策
根据上述分析，工艺方面提出以下几条解决对策：
（1）.延长气田采出水在卸车池及预处理储罐内的沉降时间。
（2）.在预处理阶段对气田采出水进行升温，促进Fe3+沉淀物析出，降低原料水中机杂含量。
（3）.减少生产污水中的Ca2+、Mg2+等成垢离子含量。
（4）.尽可能少的将生产污水及塔底废液中的已有的固体颗粒带入下游。
（5）.对已经进入回注系统内的固体杂质进行去除。
（6）.降低塔底废液的温度从而降低回注水温，抑制Ca2+、Mg2+离子生成沉淀。
（7）.改造回注泵，降低磨损。
3.2设备设施方面解决对策
结合现场实际，建议对污水回注流程进行如下改动：
（1）.每年组织对卸车池进行彻底清理，增大其有效容积，冬季气田采出水接卸量大时能保证一定的沉降时间。
（2）.在清理卸车池的基础上还需对污水处理及回注系统内其他的9具储罐，2个地埋池进行清理。避免将罐、池内淤积的泥沙带入下游。
（3）.修建反渗透浓水沉降池，对两台反渗透装置产出浓水中携带的泥沙等固体颗粒进行有效沉降，防止其进入生产污水井。
（4）.根据生产实际，适当提高生产污水提升泵吸入口高度。
（5）.改造现有工艺流程，并调整为冬夏季两种运行方式：
当夏季气田采出水量小，卸车池、预处理各储罐沉降时间充足时，使用原有流程即可满足生产需求。
当冬季气田采出水量大，卸车池、预处理各储罐沉降时间不足甚至无沉降时间时，切换为冬季模式。将预处理新增换热器投运，加速预处理反应速率，提高反应效果，使杂质在预处理阶段用过滤的方式进行去除。为避免加热后析出杂质堵塞换热器及下游管线，将对粗过滤器反冲洗流程进行改造，将其接入换热器，定期对换热器进行冲洗，同时将换热器至粗过滤器管线改为地上管线，便于更换。
（6）.为降低回注泵泵头磨损情况，经与厂家沟通后，计划对泵头进行改造，将原有水平式动力端改造为V型动力端，使受力点不在同一点，降低磨损速率。
4.结论
（1）.预计通过建设浓水池、提高泵吸入口、清罐、清池、加装过滤器等措施可以有效防止生产污水和塔底废液中的固体杂质进入下游，造成管线设备结垢、堵塞。
（2）.鉴于近年来气田采出水量逐年增大的趋势，冬季模式可以较为有效的提升气田污水温度，加强预处理药剂反应效果，能够缓解因沉降不足导致的机杂高等问题。同时还可以通过降低塔底废液温度的形式抑制生产污水中的钙、镁沉淀物形成，从而提高回注水水质，降低机泵磨损率。
（3）.对回注泵泵头进行改造后降低回注泵维修频率及员工的劳动强度，保障采出水处理单元安全平稳运行。
（4）.反渗透淡、浓水产出比为3：1～2：1，由于浓水离子及杂质含量较高，但并无其他有害物质。大量浓水进入下游会对回注系统带来一定负荷，而离子及杂质则会影响下游设备设施正常运行，因此对浓水进一步回收利用，是今后我们下一步研究的方向。
论文作者:栾超,陕军军,赵新媛,杨颖,刘东东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
标签：污水论文; 管线论文; 杂质论文; 废液论文; 气田论文; 下游论文; 米脂论文; 《基层建设》2019年第28期论文;