桩西联合站污水处理系统腐蚀情况及改进措施

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【摘要】本文调研了桩西联合站污水处理设备的腐蚀情况，详细分析了桩西联合站污水进水水质、腐蚀影响因素。针对该联合站的水质情况，通过对杀菌剂和缓蚀剂的筛选试验和配伍试验等，筛选了符合桩西污水的药剂、合适的投加浓度，有力地降低了桩西联污水处理系统的腐蚀。

【关键词】污水处理；腐蚀因素；药剂

前言

桩西采油厂开发已30多年，进入了开采的中后期，采出液综合含水高达96%，地层采出水矿化度高，pH值在7.1左右，微生物含量较高。桩西联污水处理站负责桩西采油厂和海洋开发公司的污水处理及外输任务，年处理采油污水约700×104m3，目前污水处理后全部用于回注地层。由于污水系统投运时间长，水质复杂，处理设备和流程管线已存在不同程度的腐蚀，影响了生产的正常进行，因此，研究污水处理系统的腐蚀原因，采取必要的控制措施，对保障正常生产，降低运营成本意义重大。

1、污水处理系统腐蚀情况及水质特点

1.1污水系统腐蚀情况

桩西联合站是桩西采油厂唯一的一座联合站，原油处理能力250×104t/a，污水处理能力700×104m3/a。桩西污水站的基本工艺流程见图1。

主要污水处理设备有分水器、沉降罐、斜板罐和过滤罐，其腐蚀情况见表1。

1.2污水水质特点

桩西污水站污水为CaCl2型，矿化度高达12329mg/L，进站污水水质情况见表2。从表2中数据看出，该污水水温、Cl-、HCO3-、硫酸盐还原菌（SRB）含量较高，溶解氧含量较少，pH为7.1。

影响桩西污水处理系统的影响因素很多，经来水的水性分析以及现场腐蚀产物的垢样分析，造成腐蚀的原因主要有以下几个方面：

1.2.1SRB菌

细菌是引起管线腐蚀最重要的因素，SRB是一种生长在水中的厌氧菌，由于油田回注水水质条件适合SRB的生长，导致SRB大量繁殖， 造成油套管和污水管线等设备的腐蚀穿孔。SRB菌腐蚀的作用机理主要是阴极去极化理论。SRB所含的氢化酶能使其利用在阴极区产生的氢将硫酸盐还原成硫化氢，从而在厌氧电化学腐蚀过程中，起到了阴极去极化剂的作用，导致金属腐蚀加速。SRB对钢铁腐蚀作用机理总反应式为：

16Fe+4SO42-+22H2O+3O2→4FeS+12Fe（OH）3+8OH-

经过对管线内的腐蚀产物进行X射线衍射分析，发现腐蚀产物主要是FeS，其次为FeC03和Fe2O3，证明管线腐蚀的主要原因是SRB菌的大量滋生。

1.2.2Cl-含量

黎洪珍[2]等人的研究指出，Cl-主要使油管腐蚀成点孔状，这是由于凝析液、地层水、残酸中的Cl-击穿油管壁上的液膜，导致点蚀核的产生，在Cl-击穿的地方就成为阳极，未被击穿的地方就成为阴极，这样以来就形成腐蚀电池。由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，因此，油管外壁很快腐蚀成小坑。同时由于天然气中的硫化氢溶解后离解使铁原子间键的强度减弱，铁更容易进入溶液，加速阳极腐蚀并防止点孔钝化，使点孔腐蚀加剧。经对来水进行水性分析，Cl-浓度高达6779mg/L，也是造成腐蚀加剧的因素之一。

1.2.3矿化度

刘晶姝等人的研究指出[3]，矿化度对腐蚀影响十分显著，腐蚀速率随矿化度的增加而增大，说明高矿化度是影响腐蚀速率的主要因素之一。

2、污水处理工艺的改进

桩西联污水处理工艺主要利用重力沉降原理和过滤介质强化分离效果，去除水中的乳化油和机械杂质，对水的化学性质影响不大。为此，本文进行了污水处理剂的筛选和工艺流程的改进研究，减少了污水中影响腐蚀的物质含量，降低了腐蚀速率。

2.1杀菌剂试验

根据中石化企业标准Q/SH 0355-2010《油田采出水处理用杀菌剂技术要求》，针对桩西污水SRB菌含量高的特点，进行了杀菌剂药剂筛选，试验结果见表3。从表中可以看出，相对于其他两种杀菌剂DS-F在30mg/L时，对SRB有较好的杀菌效果。

2.2缓蚀剂试验

根据中石化企业标准Q/SH CG40-2012《油田采出水处理用缓蚀剂技术要求》，采用动态腐蚀挂片法对优选的缓蚀剂进行了缓蚀性能评价，其试验结果见表4。其中CLW-03在40℃下，仍有较好的缓蚀效果，100mg/L时，缓蚀率为93.35%。

2.3杀菌剂、缓蚀剂配伍试验

试验发现当采用杀菌剂DS-F和缓蚀剂CLW-03同时加时，有更好的作用效果，两种药剂的配伍性很好。同时，在相同的防腐效果下，两种药剂的加药浓度可以降低。根据缓杀菌剂和缓蚀剂的室内筛选实验，杀菌剂采用DS-F型，投加浓度为30mg/L，缓蚀剂采用CLW-03，投加浓度为50mg/L，根据现场工艺流程进行投加。

2.4污水加药工艺

根据杀菌剂和缓蚀剂的作用机理及污水处理系统现有工艺流程特点，通过试验验证，改进工艺流程如图2。其中，在过滤系统前采取冲击式投加方法，在接收罐前采取连续式投加，并根据监测结果及时调整药剂浓度。

3、结论与建议

3.1造成桩西污水站腐蚀超标的主要因素是SRB菌超标、Cl-浓度和矿化度较高，应该进行加药体系的优化。

3.2对杀菌剂和缓蚀剂进行了室内筛选实验，得出杀菌剂（DS-F型）和缓蚀剂（CLW-03）的投加浓度分别为30mg/L和50mg/L。

3.3工艺在桩西污水站应用后，水质的动态腐蚀速率由0.458mm/a降至0.032mm/a。现场挂片实验表明点蚀、坑蚀现象得到了有效的控制，细菌总数控制在25个/mL。该项水处理技术，工艺简单，投资小，见效快。有效地控制了腐蚀现象，减少了大量维修和腐蚀造成的损失，具有巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]葛芷渊，赵进义，慕丹等.陇东油田污水腐蚀机理研究[J].辽宁化工，2012，41（12）：1273-1275.

[2]黎洪珍，罗立然，李娅等.油管腐蚀原因分析及腐蚀评价[J].天然气工业，2003：23（增刊）：107-110.

[3]刘静姝，李强，龙媛媛.胜利油田强腐蚀区块管线腐蚀影响因素研究[J].腐蚀与防护，2006：27（6）299-302.

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