某海上綜合處理平臺(tái)位于Ⅰ級(jí)海域，負(fù)責(zé)處理上游10個(gè)井口平臺(tái)的油氣水，隨著開采時(shí)間的延續(xù)，油井含水量逐步上升，生產(chǎn)水處理量也逐漸增大，目前總處理水量約1萬m3/d。而該綜合處理平臺(tái)現(xiàn)有的生產(chǎn)水處理系統(tǒng)是10多年前油田剛投產(chǎn)時(shí)的處理技術(shù)，采用撇油罐和水力旋流器進(jìn)行處理，出水油的質(zhì)量濃度在30 mg/L左右，符合當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。然而隨著《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》（GB 4914—2008）在2009年5月1日的正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)要求Ⅰ級(jí)海域作業(yè)的生產(chǎn)含油污水達(dá)標(biāo)排放質(zhì)量濃度≤20 mg/L，如何采取有效措施降低排海含油污水中石油烴的濃度，滿足國家環(huán)保要求，保持該油田群的正常生產(chǎn)，是該平臺(tái)當(dāng)前面臨的主要問題。為此筆者通過對(duì)比分析國內(nèi)外主要污水深度處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)該海上平臺(tái)污水處理工藝實(shí)際情況，提出采用改性纖維球過濾技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)污水的精細(xì)過濾，并將改性纖維球過濾器制作成多個(gè)過濾單體罐，將改性纖維球精細(xì)過濾器分組布置在該綜合處理平臺(tái)剩余的狹小空間，解決了海上平臺(tái)空間受限問題，排海污水中的油從30 mg/L降至15 mg/L、固相顆粒從50 mg/L降至5 mg/L。

1 國內(nèi)外含油污水處理技術(shù)
 
石油污水中的污染物主要包括石油類和懸浮固體，其中石油類可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油4類。對(duì)于油類，針對(duì)不同的存在形式需要采用不同的處理方式。目前含油污水常用處理技術(shù)主要有重力分離法、旋流分離法、粗�；�法、過濾法、吸附法、浮選法和膜分離法等，由于上述方法各有其局限性，在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，污水 處理技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在高效油水分離技術(shù)、精細(xì)過濾技術(shù)和膜分離技術(shù)、生物處理技術(shù)、高效新型設(shè)備以及油田用處理藥劑的選擇等。這些技術(shù)與裝置的成功開發(fā)，對(duì)提高含油污水的處理效率、改進(jìn)設(shè)備的處理性能以及實(shí)現(xiàn)處理設(shè)備功能的一體化都大有裨益。

2 平臺(tái)污水處理技術(shù)選擇
該綜合處理平臺(tái)原污水處理設(shè)施包括撇油罐和水力旋流器兩級(jí)處理，如圖 1所示。其中撇油罐屬于重力分離技術(shù)，水力旋流器屬于離心分離技術(shù)，經(jīng)過兩級(jí)處理后，污水中的絕大部分浮油及分散油已經(jīng)去除，剩余油主要是浮化油和溶解油，其質(zhì)量濃度為20~30 mg/L，已經(jīng)達(dá)到了整個(gè)污水處理系統(tǒng)的最佳狀態(tài)，但還不能達(dá)到《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》規(guī)定的油質(zhì)量濃度≤20 mg/L的要求。

 通過對(duì)國內(nèi)外污水深度處理技術(shù)比選，選擇了改性纖維球過濾技術(shù)、荷電膜過濾技術(shù)以及氣浮選技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，氣浮選技術(shù)針對(duì)該平臺(tái)污水處理效果不佳。改性纖維球和荷電膜過濾技術(shù)處理效果較好，處理后污水都能滿足海上碎屑巖油藏注水水質(zhì)A2級(jí)指標(biāo)。按照進(jìn)水油質(zhì)量濃度為30 mg/L，出水質(zhì)量濃度為15 mg/L，處理量為1萬m3/d為設(shè)計(jì)要求，分別制定了改性纖維球快速過濾和荷電膜過濾基本方案，然后針對(duì)這兩種方案新增設(shè)備進(jìn)行安裝空間核實(shí)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核等。經(jīng)過校核可知，該平臺(tái)空間能夠滿足改性纖維球快速過濾和荷電膜過濾兩種方案安裝要求；改性纖維球快速過濾方案也滿足平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而荷電膜過濾方案樁基承載力操作工況下不滿足API規(guī)范要求。

最終選定了深圳某有限公司制造的改性纖維球快速過濾裝置做為此次改造的系統(tǒng)，該平臺(tái)所選擇的改性纖維球快速過濾裝置由若干單獨(dú)的過濾罐體和一套PLC統(tǒng)一控制，單個(gè)過濾罐體尺寸較小僅為D 1 160 mm×3 500 mm，可以根據(jù)海上平臺(tái)剩余空間及結(jié)構(gòu)承重情況靈活選擇過濾罐體數(shù)量成撬，單罐采用不銹鋼罐體、內(nèi)部單體采用無縫鋼管連接。該系統(tǒng)使用改性纖維球?yàn)檫^濾材料，材料性質(zhì)親水疏油。在該平臺(tái)水力旋流器出口增加一套改性纖維球快速過濾裝置，其工藝流程如圖 2所示。

 3 改性纖維球快速過濾裝置運(yùn)行效果及討論
 
該平臺(tái)所選擇的改性纖維球快速過濾裝置由10個(gè)單獨(dú)的過濾罐體和1套PLC控制系統(tǒng)組成，10個(gè)單獨(dú)的過濾罐體根據(jù)平臺(tái)安裝空間組成兩個(gè)橇塊，其中一個(gè)橇塊布置4個(gè)過濾罐體，另一個(gè)橇塊布置6個(gè)過濾罐體，每個(gè)單個(gè)過濾罐體做為整體過濾器的一個(gè)組成部分，設(shè)計(jì)生產(chǎn)水處理量為9 000 m3/d。

該平臺(tái)所選擇的改性纖維球快速過濾裝置依據(jù)單個(gè)過濾單元的進(jìn)出口壓差或者設(shè)定時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反洗，保障生產(chǎn)水的處理效果。當(dāng)進(jìn)出水壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓差開關(guān)給PLC一個(gè)信號(hào)，或者當(dāng)程序計(jì)時(shí)器達(dá)到設(shè)定時(shí)間間隔40 min時(shí)，PLC執(zhí)行反洗程序，每個(gè)過濾單元按照順序進(jìn)行反洗，而剩余過濾單元繼續(xù)運(yùn)行，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)污水處理任務(wù)，并為反沖洗過濾單元提供干凈的反沖洗水源。每個(gè)罐體為一個(gè)過濾單元，工作時(shí)罐體上部的汽缸將過濾材料壓緊，需要過濾的水流入壓緊的濾料，經(jīng)過濾料過濾后，由集水器流出，完成過濾過程。當(dāng)濾料截留物質(zhì)增多時(shí)，水頭損失加大，需要進(jìn)行反沖洗，反沖洗時(shí)，汽缸將濾料松開，天然氣首先從罐體底部進(jìn)入將纖維球填料吹松散，然后水再從罐體底部的集水器流入反洗，經(jīng)過過濾單元后由反洗出水口進(jìn)入到平臺(tái)閉排系統(tǒng)。在反沖洗過程中，反沖洗水來自其他過濾單元的過濾出水，不需要反沖泵及反沖水池，不必停機(jī)，設(shè)備過濾程序照常進(jìn)行。

該改性纖維球快速過濾裝置于2009年4月初完成海上安裝調(diào)試，并成功投用，取得了良好的效果，圖 3、圖 4為污水中的油、固相顆粒含量的監(jiān)測結(jié)果�？梢钥闯�，經(jīng)過處理后的排海污水中油質(zhì)量濃度從30 mg/L降至了15 mg/L以下，固相顆粒質(zhì)量濃度從50 mg/L降至5 mg/L以下，由此可以計(jì)算出，該平臺(tái)每年將減少石油烴的排放達(dá)49.5 t。

該海上平臺(tái)改性纖維球快速過濾裝置投用近5 a來，運(yùn)行穩(wěn)定，處理后的污水含油和固相顆粒都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是運(yùn)行過程也出現(xiàn)了一些問題，后期又進(jìn)行了一些優(yōu)化改造，問題主要表現(xiàn)在：

（1）由于改性纖維球快速過濾裝置設(shè)計(jì)過程中，泥砂在運(yùn)行過程中需要定期手動(dòng)排放至開式排放罐，當(dāng)進(jìn)口污水中含有大量泥砂（泥砂高達(dá)20%）時(shí)，比如鉆井液或完井液，很容易污染改性纖維球，并且此過程不可逆，只有更換改性纖維球填料，由此增加了操作成本。對(duì)于鉆完井或修井作業(yè)頻繁的海上平臺(tái)采用改性纖維球快速過濾裝置污水處理工藝，建議在該裝置前增加旋流出沙裝置，減小污染改性纖維球幾率。

（2）該快速過濾裝置所采用的改性纖維球雖然采用了新型的結(jié)扎方式，在反洗時(shí)不易被水沖散流失，但是運(yùn)行過程或反洗過程中還是會(huì)有一定量的纖維球毛會(huì)脫落至污水中，進(jìn)入下游流程或設(shè)備，影響下游設(shè)備的正常運(yùn)行。為此，2012年5月停產(chǎn)檢修期間，在快速過濾裝置污水出口及反洗水出口增加了籃式過濾器，每半個(gè)月清洗一次籃式過濾器的濾網(wǎng)，基本上可解決纖維球脫毛對(duì)下游設(shè)備的影響。

4 結(jié)語
 
（1）通過對(duì)比分析國內(nèi)外污水處理技術(shù)特點(diǎn)，闡述了海上油田采用改性纖維球快速過濾技術(shù)的優(yōu)勢：快速過濾器采用多單體設(shè)計(jì)，根據(jù)海上平臺(tái)實(shí)際空間靈活成撬，方便于海上平臺(tái)吊裝和安裝，解決了海上平臺(tái)空間小、承重能力有限的問題。具體參見http://szhmdq.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）采用特殊設(shè)計(jì)的改性纖維球作為過濾材料，材料表面親水疏油，油污不會(huì)黏附在濾料上，反洗時(shí)油污易于脫除；采用了氣缸機(jī)構(gòu)來控制濾料的壓縮和疏松，以達(dá)到高精度的過濾和良好的反沖效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定；過濾罐體使用了特殊的布水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，污水可以從過濾填料頂部及四周同時(shí)進(jìn)入過濾，最后經(jīng)過中心集水器出水，使同一體積的過濾單元有更大的過濾面積。

（3）改性纖維球快速過濾裝置采用PLC自動(dòng)控制，在線自動(dòng)控制反沖洗，降低操作人員工作量。

（4）結(jié)合海上平臺(tái)生產(chǎn)污水實(shí)際處理工藝和實(shí)際生產(chǎn)情況，利用天然氣在反沖洗前吹松填料提高了改性纖維球快速過濾裝置處理效果，排海污水中油質(zhì)量濃度從30 mg/L降至15 mg/L、固相顆粒質(zhì)量濃度從50 mg/L降至5 mg/L，有力地保障了海上油田的持續(xù)滾動(dòng)開發(fā)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。