污水处理新技术

油田采出水处理新技术中石化石油工程建设有限公司2016.08油田开采注入的水，注入蒸汽凝结的水，或原有地层存在的水又随着原油被开采出来，从含水原油中脱出的含油污水被定义为油田采出水，或油田含油污水。油田采出水的定义(oilproductedwater)油田采出水的水质随着原油开采油品性质、油层地质条件、采油工艺、油气集输流程和原油脱水方式在不断的发生变化，形成各种不同性质的油田采出水。由于性质不同，形成处理难、易的差别。被原油所污染；在高温、高压的油层中还溶解了地层中的各种盐类和气体；从油层里带出的悬浮固体；采油、原油集输和脱水过程中加入的各类化学药剂；含油大量有机物，有适合细菌生长的环境。前言《油田采出水处理设计规范》GB50428-2007对进入污水站污水（油站出水）的规定。油田类型污水站原水含油量常规水驱油田1000mg/L聚合物驱油田3000mg/L特稠油、超稠油油田4000mg/L污水站原水水质规定（1）水质稳定，与油层水相混不产生明显沉淀；当采用二种水源进行混合注水时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。（2）水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道；（3）对注水设施腐蚀性小；注入水质基本要求：1)悬浮固体含量2)悬浮物颗粒直径及中值2)含油量3)细菌总数：IBSRBTGB4)平均腐蚀率主要控制指标:辅助性检测项目及指标水质的主要控制指标已达到注水要求，可以不考虑辅助性指标；如果达不到要求，为查其原因可进一步检测辅助性检测项目及指标。辅助性检测项目控制指标清水污水或油层采出水溶解氧含量，mg/L0.500.10硫化氢含量，mg/L02.0侵蚀性二氧化碳含量，mg/L-1.0co21.0注1：侵蚀性二氧化碳含量等于零时此水稳定；大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用；小于零时有碳酸钙沉淀出现。注2：水中含亚铁时，由于铁细菌作用可将二价铁转化为三价铁而生成氢氧化铁沉淀。当水中含硫化物（S2-）时，可生成FeS沉淀，使水中悬浮物增加。辅助性检测项目及指标注入平均空气渗透率(μm2)≤0.010.01～0.050.05～0.50.5～1.5≥1.5固体悬浮物含量(mg/L)≤1.02.03.010.030.0悬浮物颗粒直径中值(μm)1.01.52.04.05.0含油量(mg/L)5.06.08.030.040.0平均腐蚀率（mm/d）＜0.076SRB菌（个／mL）＜10＜10＜25＜25＜25铁细菌IB（个／mL）n×102n×102n×103n×104n×104腐生菌TGB（个／mL）n×102n×102n×103n×104n×104《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》SY／T5329－2012注：（1）1＜n＜10（2）清水水质指标中去掉含油量采出水处理的任务水质净化处理水质稳定处理去除采出水中颗粒粒径在1m以上的悬浮杂质、如含油、悬浮固体等。防止系统腐蚀、结垢；避免系统沿程生成的悬浮杂质，堵塞地层。+高渗标准中渗标准低渗标准来水二次除油一次除油一级过滤二级过滤精细过滤回注除油段过滤段1、去除浮油、分散油和部分乳化油（油珠粒径＞10m），回收污水中的原油。2、去除大颗粒悬浮物质(颗粒粒径＞10m）。水质把关，最终满足注水水质要求。工艺流程:除油段过滤段+重力混凝沉降压力混凝沉降气浮旋流水质改性沉降工艺类型:除油段过滤段一级过滤两级过滤三级过滤+核桃壳+双滤料+金属膜过滤核桃壳过滤核桃壳+双滤料过滤工艺类型:重力混凝沉降工艺通过向污水中加入适合的混凝剂、絮凝剂，经混凝形成絮凝体，在重力作用下去除分散油、乳化油、微小颗粒和胶体颗粒。油站来水混凝剂絮凝剂一次除油罐混凝沉降罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐杀菌剂缓蚀剂阻垢剂关键设备中心反应筒重力混凝沉降工艺油站来水混凝剂絮凝剂一次除油罐混凝沉降罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐杀菌剂缓蚀剂阻垢剂工艺特点优点：抗水质和水量的冲击能力强，现场操作管理简单。缺点：罐底排泥困难，曝氧点多，易造成溶氧腐蚀。天然气密闭系统重力沉降工艺流程图压力混凝沉降工艺油站来水混凝剂絮凝剂接收罐提升泵滤罐去注水站杀菌剂缓蚀剂阻垢剂压力除油沉降罐在压力密闭状态下实现污水的混凝沉降反应涡旋混合斜板沉降分离进水出水关键设备压力混凝沉降工艺油站来水混凝剂絮凝剂接收罐提升泵滤罐去注水站杀菌剂缓蚀剂阻垢剂压力除油沉降罐工艺特点优点：沉降效率高，收油排泥容易，曝氧点少。缺点：设备内部构件多，易损坏。旋流工艺油站来水接收罐提升泵滤罐去注水站杀菌剂缓蚀剂阻垢剂水力旋流器利用油水的密度差，在高速旋转产生的离心力作用下实现油水的分离。关键设备油站来水接收罐提升泵滤罐去注水站杀菌剂缓蚀剂阻垢剂水力旋流器旋流工艺优点：设备体积小，适用于油水密度差大的污水除油。缺点：对悬浮物的去除效果不明显，对来水水量、水质变化的适应性差。工艺特点压力沉降(旋流)工艺流程图气浮工艺气浮设备油站来水浮选剂一次除油罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐杀菌剂缓蚀剂阻垢剂空气溶气泵脱氧剂通过向水中溶入微小气泡，携带水中的油和悬浮固体上浮，实现油水分离。关键设备气浮设备油站来水浮选剂一次除油罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐杀菌剂缓蚀剂阻垢剂空气溶气泵气浮工艺优点：除油效率高，特别适用于油水密度差小的稠油污水或油珠乳化程度高的污水除油。缺点：气源采用空气，使水中溶氧增加，易造成设备腐蚀结垢。工艺特点气浮工艺流程图油站来水水质改性剂一次除油罐二次沉降罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐水质改性工艺混合反应罐提高沉降效果控制腐蚀加入碱性药剂水的pH值升高到7.5以上生成碳酸钙等成垢离子沉淀形成密实的大颗粒絮团降低结垢趋势水质改性工艺油站来水水质改性剂一次除油罐二次沉降罐提升泵滤罐去注水站缓冲罐混合反应罐工艺特点优点：处理后水质稳定，腐蚀趋势明显降低，沉降除油效果好。缺点：产生大量碱性污泥，沉降罐内容易结垢。胜利油田除油工艺应用分类统计按处理水量分析旋流3%气浮2%水质改性6%压力7%重力82%项目重力混凝压力混凝水质改性气浮旋流座数3411634处理能力x104m3/d75.58.784.951.52.92实际处理量x104m3/d55.964.853.811.51.88回灌,11.6外排,6.85回注,58.9其它,7.29胜利油田采出水产量情况单位：×104m3/d一、气浮除油新技术二、油田膜分离精细处理技术三、注水系统沿程稳定控制技术四、含油污泥处理技术气浮法的基本原理：使高度分散在水中的微小气泡粘附在悬浮颗粒表面形成气浮体，当气浮体的浮力大于重力和阻力时，上浮至水面形成泡沫而从水中去除。气浮过程的必要条件：大量高度分散的微小气泡；待去除的污染物呈悬浮颗粒状态；悬浮颗粒表面呈疏水性质。（润湿接触角θ90°）气泡疏水颗粒亲水颗粒θθ1、气浮法的原理一、气浮除油新技术气浮工艺包括三个过程，即气泡产生；气泡与油珠、悬浮固体的粘结与采出水的分离和浮渣的去除。气浮法的分类：（根据产生气泡的方法分类）散气气浮法（扩散板，叶轮）溶气气浮法（真空溶气，加压溶气）电解气浮法1、气浮法的原理1)散气气浮利用机械剪切刀，将混合于水中的空气粉碎成小气泡。2、典型的几种气浮工艺(1）多级叶轮浮选机(2）涡凹气浮工艺1)散气气浮工艺原理图涡凹气浮机气浮装置2)溶气气浮在加压情况下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一起上浮。国内外最常采用的方法，气泡小，气泡直径约30～50μm。溶气水浮渣气浮池污水混凝剂混凝池回流水出水压缩空气溶气罐压缩机刮渣机加压泵(1）常压溶气气浮2)溶气气浮在加压情况下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一起上浮。国内外最常采用的方法，气泡小，气泡直径约30～50μm。溶气水浮渣气浮池污水混凝剂混凝池回流水出水刮渣机(1）常压溶气气浮喷射器结构图卧式喷射气浮(2）微压溶气气浮（微压喷射气浮）2)溶气气浮气浮分离装置处于微压密闭状态下工作，密闭压力在0.02MPa左右。释放器循环水循环气污油进污油回收设备净化水气浮室气浮室气浮室气浮室喷射器喷射器喷射器喷射器补充气进水附图九喷射式浮选机来水循环水循环气气浮室污油回收净化水喷射器设备结构图可产生微米级密集气泡，能有效地去除直径5m～8m的油珠和固体颗粒，使含油量降至5mg/L以下。立式微压气浮技术优点微压，避免曝氧、安全氮气循环利用，节能效率高，占地省不足需提升进水，能耗高停留时间短，耐冲击性稍差2)溶气气浮优点①微压，避免曝氧、安全②氮气循环利用，节能③效率高，占地省不足①需提升进水，能耗高②停留时间短，处理负荷低微压旋流气浮2)溶气气浮3)电解气浮电解气浮法是用不溶性石墨阳极和阴极，在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧的微气泡，将废水中呈颗粒状的污染物带至水面以进行固液分离。222HeH2224OOHeOH阴极：阳极：22CleCl高效管式加药反应器（PFR）斜板溶气气浮机（CDAF）高压溶气系统水处理剂配制系统1）组合式溶气气浮技术将管道混合反应+气浮+斜板沉降进行组合，提高效果。3、油田污水中的新型气浮工艺改造前外输含油：1840mg/l改造后一级气浮出水：300mg/l改造后多回收原油：1540mg/l实际处理水量：18000m3/d每年多回收原油：1.01万吨DNFDNF除油剂混凝剂助凝剂孤六污流程一次罐二次罐一级气浮二级气浮缓冲罐提升泵反应器缓冲罐提升泵含聚污水两级“氮气气浮”处理技术2)聚结气浮工艺—含聚污水处理针对含聚污水含油量高，容易在填料表面聚集的特点，在聚结工艺中引入气浮技术，主要实现两个功能：1)利用气泡吹脱作用促进聚并油珠脱离填料表面。2)利用气泡携带油珠快速浮升，强化油水分离。+小油珠大油珠气泡聚结气浮气浮体样品2%PVDF3%PVDF4%PVDF5%PVDF6%PVDF亲油角29.529.629.229.729.5亲水角96.797.197.397.597.9除油率（%）88.388.491.690.588.7材料改性流态模拟通过聚结材料改性提高浮油、分散油及部分乳化油的去除效果，具有超大接触角、亲油疏水、间距可调等特点。较普通结构提高聚结效率约30%聚结材料的优化(1）坨一站引进聚结气浮工艺水量m3/d来水OPS出水含油mg/l悬浮物mg/L中值μm聚合物mg/L含油mg/l悬浮物mg/L中值μm聚合物mg/L4000356376.2137.320153136.64500450376.9117.525184.1110.95000167384.98.926.42.1550044525.75.133142.2坨一站运行效果表装置进水mg/L装置出水mg/L72.46167.855聚合物含量检测含油%机械杂质%99.980.02回收污油检测水中聚合物去除效果不明显处理后的污水含油50mg/L，但悬浮物、聚合物含量较高，若需除去机杂，仍需要进一步处理。产生的污油可直接回收进入原油处理系统进水含油＞1000mg/L，出水除油率≥95%;进水含油≤1000mg/L，出水含油≤50mg/L;电耗0.1元/m3，药耗0元/m3。相比在用传统工艺：提高除油率一倍以上;节省药剂费0.4元/m3。主要技术特点：纯物理除油技术，不加药；不产生老化油和油泥；环保、能耗低、成本省。(2）坨一站大罐聚结气浮工艺一、气浮除油新处理技术二、膜分离精细处理技术三、注水系统沿程稳定控制技术四、含油污泥处理技术膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的。膜中间相相Ⅰ相Ⅱ原料透过物传质推动力（一）概述原理•根据分离精度范围：微滤