辛二污水站水质腐蚀结垢对策

何平 山东胜利职业学院

辛二污水站水质腐蚀结垢对策

何平 山东胜利职业学院

辛二污污水沿程水质不达标的原因总结有以下几点：矿化度、Cl-含量高，采出液电导率大，加速电荷转移，造成腐蚀加快；水中游离的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成为阴极去极化剂，也加速了腐蚀；Fe2+含量高，局部氧化变成Fe3+，产生絮凝作用，悬浮物含量增加。采用“自然除油+电化学预氧化+混凝沉降＋两级过滤”工艺，污水在一次除油罐除油后经过电化学预氧化装置可以实现水质稳定，杀灭细菌，降低污水腐蚀倾向，再经过混凝沉降罐进一步去除含油及悬浮物，经过两级过滤器过滤后污水水质可以达到B2级标准。该工艺技术可使辛二污水水质全面提高，满足东辛东油田一体化治理注水水质要求，可以解决污水水质不稳定及腐蚀结垢问题，保证生产正常运行。

污水；水质；腐蚀结垢；改性技术

辛二污水站隶属于胜利油田东辛采油厂，1989年建成投产，于2003年改造，污水处理采用重力流程，当时改造后污水实际处理量1.5×104m3/d，设计水质为C3级。辛二污水站污水腐蚀性强，外输水腐蚀速率未达到设计要求，到达配水间的腐蚀速率最高达0.42mm/a，给地面管网、水井套管及水井管柱造成了严重的危害，造成水井大修频繁，部分注水干支线频繁穿孔，需要更换，增加了生产成本。基于上述原因，亟需提高辛二污水站水质，同时解决水质不稳定及腐蚀结垢的问题，本论文针对这个问题进行了研究分析。

1 污水现状

通过对辛二污水站注水系统沿程水质变化情况的检测可知，出站水质基本能达到原设计C3级标准。随着沿程水质的恶化，腐蚀速率及悬浮物含量超出原设计标准C3，尤其是腐蚀速率到达配水间时超标将近6倍，目前水质距离B2级标准相差甚远。并且该站污水矿化度及游离CO2含量均较高，分别为73388、285.6mg/L，pH值较低（6.82）。各项数据表明，这些都为引起腐蚀的重要因素；同时腐蚀产物及细菌代谢产物也是造成水质二次污染的主要因素。

（1）温度对腐蚀的影响。辛二污来水50℃，站内沿程温度在50～60℃之间波动。温度升高，腐蚀速度将会加快，而且水温升高还会使钝化困难，增加局部腐蚀发生的机率，可能会导致点蚀和应力腐蚀。

（2）高盐引起的电化学腐蚀[1]。油田采出的流体中主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等。辛二污来水中Cl-含量为40023mg/L，矿化度很高，达到73388mg/L。采出水中含盐量越高，采出水的电导率就越高，电化学腐蚀的速度也会越高，因而腐蚀速率也会增加。采出水中Cl-、HCO3-是引起钢铁腐蚀，特别是局部腐蚀的主要因素，尤其Cl-在污水中含量高达54%。Cl-会吸附在金属的某些部位上，使得所吸附的部位受到活化，导致金属材料的电化学腐蚀，并且Cl-的穿透能力很强，能穿透保护膜，从而加速对金属的腐蚀作用。Ca2+、Mg2+对点蚀也有一定的促进作用。

（3）pH值对腐蚀的影响。水中的pH值对金属的腐蚀会产生很大影响。pH值代表水中氢离子浓度大小，pH值越小即水中氢离子浓度越大。氢离子是一种去极化剂，能使金属产生腐蚀现象[2-3]。辛二污水站来水pH值为6.8～6.82，属于弱酸性，存在严重的腐蚀倾向，pH值越低，腐蚀速率越大。因此pH值是影响该站腐蚀的主要因素之一。

综上所述，辛二污污水沿程水质不达标的原因总结有以下几点：①矿化度、Cl-含量高，采出液电导率大，加速电荷转移，造成腐蚀加快；②水中游离的CO2含量高且pH值偏低，在酸性溶液中由于H＋成为阴极去极化剂，也加速了腐蚀；③Fe2+含量高，局部氧化变成Fe3+，产生絮凝作用，悬浮物含量增加；④Ca2+、Mg2+、HCO3-等成垢离子含量高，有结垢趋势，沿程垢物析出污染水质，造成悬浮物含量增加。

2 水质腐蚀结垢解决措施

2.1 工艺选择

辛二污污水具有腐蚀性强的特点，目前胜利油田应用的控制腐蚀技术为电化学预氧化技术和水质改性技术，电化学预氧化工艺投加药剂量少、产生污泥少、运行成本低、对环保造成的压力小，且此技术已在东辛采油厂2座污水站成功应用，现运行平稳，现场管理经验丰富，预氧化技术在胜利油田的应用规模已达到3.6×104m3/d。而水质改性技术的特点是针对腐蚀性强的油田污水水质，结合现场设备对处理工艺、药剂进行调整，使水中的悬浮物等在污水处理中除去。通过调整pH值的范围及加药量，可以控制腐蚀及结垢。但采用水质改性技术化学药剂用量大，产生的污泥量较大。因此选择采用电化学预氧化工艺。

电化学预氧化工艺的技术原理是：利用了油田污水中自身含有大量的NaCl等可溶性无机盐这一特点，利用电化学装置使水中发生电化学反应，生成需要的强氧化性物质，从而彻底杀灭水里面的细菌，在整个过程中不需要加入任何预氧化剂；且在pH值比较小的条件下既可以把Fe2+氧化成具有凝聚作用、可以净化污水的的Fe3+，又可以把水中的H2S、FeS等硫化物氧化成单质硫，再加入絮凝剂，破坏污水中原来存在的CO2-、弱酸弱碱缓冲体系和胶体的平衡，在污水处理中再通过混凝沉降的方法对容易产生腐蚀、结垢的成分如H2S等硫化物和等进行分离去除，就可以实现净化水质、消灭细菌、控制腐蚀结垢以及使污水水质稳定达标的目的。

该技术的特点是不仅可以起到净化水质、消灭细菌、控制腐蚀结垢以及使污水水质稳定达标的作用，而且在处理过程中，由于起作用的“药剂”是电子，不需要使用大量化学预氧化剂，从而降低了成本，且在污水处理过程中不额外增加污泥量，也减少了二次污染，符合绿色环保的要求。

针对辛二污水站外输水具有强腐蚀性和不稳定性的特点，为保证注水水质达标和设备、管网长期运行，结合目前处理技术的应用情况，在腐蚀控制上采取电化学预氧化技术，在水质稳定上采取加药混凝沉降技术。由此提出“自然除油＋电化学预氧化＋混凝沉降”工艺。

2.2 工艺试验

为了验证“自然除油＋电化学预氧化＋混凝沉降”工艺的效果情况，利用试验装置在辛二污水站进行了电化学预氧化＋混凝沉降污水净化装置试验。由现场测试数据可知，来水经过电化学预氧化装置及混凝沉降处理后，含油量为10mg/L，悬浮物含量达到5mg/L，腐蚀速率为0.036mm/a，Fe2＋、明显减少。取经电化学预氧化处理后的辛二污污水，按照不同比例与辛二站辖区产出水进行混配，在70℃的烘箱中恒温放置7d，测定恒温放置前后水中的Ca2+、Mg2+含量变化情况，由获取的实验数据可知，经电化学预氧化＋混凝沉降后的污水加热前后Ca2+、Mg2+总浓度没有变化，说明其自身不结垢；原地层水和处理水混配污水离子浓度变化则随着处理后污水比例的增加逐渐减少，结垢趋势明显减弱。

由以上实验数据可知，采用“自然除油+电化学预氧化+混凝沉降＋两级过滤”工艺，污水在一次除油罐除油后经过电化学预氧化装置可以实现水质稳定，杀灭细菌，降低污水腐蚀性的倾向，再经过混凝沉降罐进一步去除含油及悬浮物，经过两级过滤器过滤后污水水质可以达到B2级标准。

3 结论

本文通过对辛二污水站现场取样分析，对污水系统的来水、出水分别进行水质测试，分析目前系统的腐蚀结垢原因，进行污水处理新技术试验及药剂筛选，并通过实验得出结论，采用“自然除油+电化学预氧化+混凝沉降＋两级过滤”工艺可以解决水质腐蚀结垢问题，完善站内处理系统，从而验证了污水处理新技术的有效性。该工艺技术可使辛二污水质全面提高，满足东辛东油田一体化治理注水水质要求，可以解决污水水质不稳定及腐蚀结垢问题，保证生产正常运行。

[1]齐军．水中难降解有机物氧化处理技术的研究现状和发展趋势[J]．环境保护，2000，3（3）：22-27.

[2]黄明．高浓度难降解有机工业废水处理技术评价[J]．工业水处理．2004，11（4）：12-16.

[3]陈海燕．高浓度难降解有机废水处理技术[J]．工业水处理，2013（3）：13-16.

15954664909、suixuqiang.slyt@sinopec.com

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.053

何平：讲师，2005年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，从事油气储运专业的教学培训工作。