陕北天然气处理厂甲醇回收系统自投运以来，由于甲醇回收系统污水水质复杂多变(具有高浊度、高矿化度、高腐蚀性、高铁离子、低pH值“四高一低”的特点)、处理工艺不合理和采气污水中含有大量的乳化油、钻井泥浆、固体悬浮颗粒，造成入口过滤器频繁堵塞，甲醇回收塔腐蚀和堵塞严重，并且污水处理效果不理想，使得以上问题变得更加严重，严重影响了甲醇回收系统长期、安全、稳定运行[1-2]。
污水预处理是指气田污水从卸车池到甲醇回收塔前，处理净化污水中的凝析油、悬浮杂质和有害物质的一个物理、化学过程。改造前的采气污水预处理工艺流程见图 1。
采气污水经过三相分离器初步分离后，通过管道混合器加入调节剂、絮凝剂、助凝剂，进入沉降罐 与含油、含醇污水充分混合，使机械杂质生成粗大、结实、易于沉降的絮凝体，最后经三级过滤装置后，经给料泵进入回注水罐[3-4]。
(1) 由于新井投产、产量变化和地层产水差异等原因，使得污水组成、性质波动大，其中污水中总铁离子、固体悬浮物和凝析油含量高且变化幅度很大。
(2) 由于污水水质和水量波动非常大，药剂种类、加量与水质、水量无法有效匹配，再加上加药装置运行不正常等原因，导致目前预处理效果很差、沉降罐运行效果不理想，沉降罐出口污水中含有较高的铁离子、固体悬浮物、有机物和凝析油。
(3) 由于缓冲罐和沉降罐内没有收油/排油系统，导致分离出的凝析油和悬浮固体物质无法及时排出；当分离出的凝析油聚集到一定数量后必然会在瞬间大量进入后续处理单元，导致污水中含油量急剧增加，对后面的预处理产生严重影响。
(4) 导致过滤器滤芯、热交换器和重沸器频繁堵塞的主要原因是含油含醇污水预处理效果太差，使原本可以通过混凝沉降除去的固体悬浮颗粒、有机物和铁离子并未有效去除。
针对目前处理药剂与水质、水量无法正常匹配的问题，必须优选处理药剂的种类、配方和加量，使混凝沉降最大限度地降低污水中的固体悬浮物、有机物、铁离子和凝析油含量，从而降低或消除过滤器、热交换器和重沸器的堵塞情况[5-6]。
移取250 mL采气污水于250 mL的烧杯中，分别加入10%的氢氧化钠0.6 mL、0.8 mL、0.9 mL、1.0 mL、1.1 mL、1.3 mL，静置放置20 min后，分别测定上清液的pH值，依次研究采气污水的絮凝处理效果，具体分析结果见表 1。
移取250 mL采气污水于250 mL的烧杯中，分别加入30%的双氧水0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL，静置放置20 min后，观察双氧水的处理效果，依次研究采气污水的絮凝处理效果，具体分析结果见表 2。
移取250 mL采气污水于250 mL的烧杯中，分别加入10%的氢氧化钠各1.0 mL，然后再分别加入30%的双氧水各0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL，静置放置20 min后，分别测定上清液的pH值、总铁，依次研究采气污水的絮凝处理效果，具体分析结果见表 3。
移取250 mL采气污水于250 mL的烧杯中，分别加入10%的氢氧化钠各1.0 mL，10%的双氧水各0.2 mL，然后再分别加入0.1%的2B各0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL、3.0 mL，静置放置20 min后，分别测定上清液的pH值、总铁，依次研究采气污水的絮凝处理效果，具体分析结果见表 4。
由表 4可以看出，氢氧化钠加量为400 mg/L, 双氧水加量为270 mg/L，2B加量为6 mg/L时，矾花形成快、大，静置沉降后污水澄清。
根据目前存在的实际问题，为进一步提高采气污水预处理效果，在优选出最佳处理药剂的种类、配方和加量的基础上，对现有的处理工艺流程和相应的处理设备进行改造、优化：首先必须保证来水水质和水量均匀、稳定；其次在预处理药剂加入以前，必须采用合适的方法尽量降低污水中的悬浮固体含量和凝析油含量。
为了研究静置沉降对污水中乳化凝析油分离效果的影响，取缓冲罐污水，分别放置不同时间后，测定污水中凝析油含量。分析结果见表 5所示。
由表 5中的分析数据可以看出：静置沉降能够显著降低污水中的含油量，静置时间越长，污水中凝析油含量越低。因此有必要增加一污水调节罐。污水调节罐的主要作用为：
(1) 稳定和均匀水质。由于污水储罐的体积较大，从缓冲罐出来的各种不同性质的污水首先进入污水罐储存起来，在污水罐中进行充分混合和沉降分离，使污水罐出水水质和水量保持均匀、稳定，同时还可以消除突发事件引起水质突变对后续处理工艺的影响[7]；
(2) 大幅度降低水中悬浮固体和凝析油含量、提高凝析油回收率(可使污水中的凝析油含量降低50%以上)。由于污水储罐体积大，降低了污水的线速度，延长了油水静置分离的时间、提高了油水分离效率，大幅度降低了水中悬浮固体和凝析油含量，保证后续处理安全、平稳高效运行。
目前加药装置存在以下问题：①搅拌速度太慢、搅拌桨又小，导致药剂溶解不彻底，加药泵堵塞频繁，药剂加量严重不足；② PAC与PAAS的不配伍，严重影响了两种药剂的絮凝效果；③配药箱及加药箱的体积太小，导致夜晚还需要配药，工人劳动强度大。建议更换现有加药装置(增大配药箱及加药箱的体积)、增加管道混合器和修改加药点的位置，确保含油采气污水预处理的效果。
经过混凝沉降处理后的污水中有时还含有少量未沉降的絮体，为了进一步提高处理效果，减轻过滤器负担，在一级过滤器前增加一个高纳污能力的石英砂过滤器。
确定出的甲醇回收系统最佳处理方法和处理工艺流程如图 2~图 3所示。
对比图 2和图 3两个处理工艺流程中的主要区别是：
(1) 在图 2所示的污水处理工艺流程中设计了两具400 m3的污水储罐，其特点是除了稳定和均匀水质、降低水中悬浮固体和凝析油含量、应对各种突发事件外，在大罐检修或清污期间，可以采用一个罐检修、另一个罐继续运行，能保证甲醇预处理系统平稳运行。
(2) 在图 3所示的污水处理工艺流程中只设计了一具500 m3~700 m3的污水储罐，其缺点是留给污水均质、稳定和沉降的时间大大缩短，无法最大限度地降低污水中的悬浮固体和凝析油含量，导致处理成本有所增加。另外，在大罐检修或清污期间，只能采用旁通管将污水直接引入混凝沉降罐，无法保证甲醇预处理系统平稳运行。
为了达到最佳处理效果，建议首选图 2所示的污水处理工艺流程。如果必须利用现有处理设备、又要节省投资和占地面积，可采用图 3所示的污水处理工艺流程。但该处理工艺流程适应性较差，处理效果不如图 2所示污水处理工艺流程的处理效果。
(1) 针对来水水质复杂多变，浮油不能及时收取等现场所存在的实际问题，提出了行之有效的解决方法，这可使预处理的处理效果得到改善，减少对后续处理设备的损害和对环境的污染。
(2) 在充分利用现有设备的基础上，对预处理工艺进行了优化设计，提出了两套可行的解决方案，为了达到最佳处理效果，建议首选图 2所示的污水处理工艺流程。
2011, Vol. 40 Issue (4): 406-409
2011, Vol. 40 Issue (4): 406-409