宝浪油田油井产出水水质复杂，矿化度高达32 180 mg/L、游离CO₂及HCO^3-质量浓度780 mg/L、二价硫离子质量浓度6.2 mg/L、二价铁离子质量浓度105 mg/L、Cl^-质量浓度19 140 mg/L、pH值低，只有6.5。污水处理温度25 ℃，污水腐蚀速率高达0.443 2 mm/a；具有腐蚀性很强、处理温度低等特点。

本文针对宝浪油田污水特性，采用一种新工艺技术——“氧化除铁技术”处理油田污水，可有效去除Fe²⁺、H₂S、降低烧碱投加量，有效控制腐蚀，从而保持水质稳定；并在室内实验的基础上进行了现场试验。试验结果表明，氧化除铁技术完全适用于宝浪油田高含铁污水的处理。

仪器：2100Q便携式浊度仪；DBJ-621型六联搅拌机；752N型分光光度计；测铁、硫、氧比色管；细菌测试瓶；砂柱过滤器；恒温箱。药剂：强氧化剂H₂O₂；烧碱；混凝剂PAC，自制，含Al₂O₃质量分数15.6%，碱化度66%；絮凝剂PAMA，相对分子质量120×10⁴。水质分析方法采用SY/T5329—1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》。

过氧化氢与亚铁离子结合形成的Fenton试剂，具有极强的氧化能力^[1]。该工艺首先用强氧化剂将油田污水中的Fe²⁺、S^2-及有机物杂质等有害成分进行氧化，使其中有害离子变为可利于沉降的有用成分，降低低温含油污水后续处理的难度；同时利用碱性调整剂缓慢释放出的OH^-打破水中由于HCO^3-和CO₃^2-的存在而形成的缓冲区，污水的pH提至7.3以上，上述反应实际是Fe²⁺的氧化及沉积；反应方程式如下：

Fe²⁺氧化沉积产物为絮状，该物质能破坏水体原有的胶体微粒的平稳状态，使胶体间静电斥力消失，胶粒间发生聚结；投加的混凝剂迅速水解成多核羟基配合物，发挥其电中和、吸附和络合作用，达到脱色、除浊、脱稳、除铁硫及有机物杂质的效果，形成小絮体；在絮凝剂的吸附、卷扫、网捕、架桥作用下使新形成的絮体达到密、实、重的效果，加速沉降，提高透光率。该工艺最佳的处理条件为pH值7.4、处理温度20 ℃；pH值和温度过高、过氧化氢过量等均会增大污水腐蚀性。具体改进工艺后的加药工艺流程，如图 1所示。

图 1(Fig. 1)

图 1 氧化除铁处理污水工艺流程图

实验步骤如下：现场取污水站处理前污水（污水站来水水质见表 1），准确量取1 000 mL水样置于1 000 mL烧杯中；在150 r/min速度搅拌下分别按实验要求加入各种污水处理药剂；150 r/min速度继续搅拌1 min，再以35 r/min速度搅拌3 min；静置15 min；分别取上层清水，经砂滤后置于烧杯中分析各项指标。

表 1(Table 1)

表 1 试验用污水站来水性质

表 1 试验用污水站来水性质

氧化剂用量对净化污水中的Fe²⁺、S^2-、悬浮物的影响见图 2。由图 2可以看出，氧化剂过氧过氢的最佳用量为160~200 mg/L，宝浪油田高含铁污水在氧化剂作用下，可以有效降低污水中的Fe²⁺、S^2-等离子，从而使Fe²⁺具有更多的发生电中和、降低电位、压缩双电层的电荷^[2]，可以降低混凝剂的用量。另外S单质和被氧化后的有机物可以成为絮体成长的晶核.从而延长了絮体成长的时间，除S、降低有机杂质的效果会增加。S^2-的降低能较好地抑制注水水质的恶化，从而能够控制由其引起的局部腐蚀。

图 2(Fig. 2)

图 2 氧化剂用量对污水净化水质的影响

烧碱用量对净化污水中的Fe、S、悬浮物的影响见图 3。由图 3可以看出，在氧化剂加量200 mg/L的情况下，宝浪油田高含铁污水，随烧碱投加量的增加，总铁、二价铁有大幅度下降，悬浮物也随之下降，但烧碱存在一个最佳加药点，加药量高各项指标有所升高，污水pH值也升高，烧碱投加量在200 mg/L时，污水pH值为7.3，此时污水腐蚀性也最低^[3]，在此基础上进行现场试验。

图 3(Fig. 3)

图 3 烧碱用量对污水净化水质的影响

现场试验中为防止氧化剂过量引起污水系统腐蚀性增加，我们采取欠量投加氧化剂方法，让污水中存在少量二价铁离子，并且污水pH值控制在7.5以下，经过5个月的现场试验，联合站到注水井沿程水质得到了极大改善，取得了良好的效果，试验前后水质对比情况见表 2、表 3。

表 2(Table 2)

表 2 试验前后净化罐水质对比

表 2 试验前后净化罐水质对比

表 3(Table 3)

表 3 试验前后注水站水质对比

表 3 试验前后注水站水质对比

试验前后测得净化罐出口和注水站污水含油、含氧量均为零，氧化除铁后，随着铁离子含量下降，注水中悬浮物含量、细菌、腐蚀速率等指标均优于氧化除铁前，主要控制指标达SY/T5329— 1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》的A3级标准。

为了确定氧化除铁技术对污水处理系统的腐蚀程度，分别在沉降罐、净化罐、注水站、单井等处进行了挂片试验，并对除铁前腐蚀监测数据进行对比，数据见表 4、图 4。表 4数据表明，各节点污水腐蚀速率对比除铁前有较大幅度的下降，除铁后均低于0.076 mm/a，含氧量检测均为零，表明氧化剂欠量投加，有效的控制了污水腐蚀性，氧化剂无残留，不会对随后流程的水质带来负面影响。

表 4(Table 4)

表 4 挂片的腐蚀速率

表 4 挂片的腐蚀速率

图 4(Fig. 4)

图 4 除铁前后腐蚀速率对比图

2011年12月进入现场实验，目前仍运行良好。图 5显示了水质治理前后注水井水质变化。通过一年的现场投加试验运行，我们认为，为了确保水质达标稳定，污水腐蚀性不反弹，在药剂投加及水质检测方面做好以下几点：

图 5(Fig. 5)

图 5 水质治理前后注水井水质变化曲线

（1）必须保证过氧化氢欠量投加；（2）污水pH值控制在7.3±0.1；（3）污水处理沿程检测污水含氧量并将含氧量控制在0.05 mg/L以内；（4）污水处理药剂投加做好个人防护工作。目前通过持续开展污水水质综合治理，宝浪油田注水系统腐蚀速率得到有效控制，沿程水质均达到A3标准。

（1）氧化除铁技术能有效地去除污水中的铁、硫等还原性物质，杀灭细菌，有效解决了沿程水质连续变差问题，提高注水水质。

（2）氧化剂欠量投加，并且和烧碱联合投加，即有效除铁，又提高污水pH值，可有效降低污水腐蚀速率。

（3）氧化除铁技术处理工艺简单，是一种可行的油田含铁污水处理的辅助手段。