油田污水处理工艺及要求

污水处理工艺及要求提纲一、含油污水的性质二、污水处理工艺与技术三、各站污水处理工艺简介四、展望油田污水来源于在油气生产过程中所产出的地层伴生水。为获得合格的油、气产品，需将伴生水与油气进行分离，分离后的伴生水中，含有一定量的原油及其它杂质，这些分离出来的伴生水称之为含油污水。一、含油污水的性质(1)含油污水的物理性质含油污水通常带色，较浑浊，矿化度高，有硫化氢、汽油等特殊气味，一般密度多大于1000Kg/m3，粘度大于1mPa·S，导电性强。一、含油污水的性质(2)含油污水的化学成分含油污水化学成分复杂，所含离子、元素种类甚多，其中常见的离子为：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、H+、Fe2+、Fe3+等。阴离子：Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-。其中常以Na+、K+、Ca2+、Mg2+及Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-几组离子为主。一、含油污水的性质(3)pH值含油污水的pH值是判断腐蚀与结垢趋势的重要因素之一，一般的说，水的pH值越高，结垢的趋势就越大；若水的pH值较低，则结垢的趋势减小，腐蚀性越强。水中H2S、CO2会引起水的pH下降，产生酸性腐蚀，程度低于溶解氧。一、含油污水的性质(4)浊度浊度是水的“浑浊”的一个量度，浊度高意味着水是不“清洁”的，含有较多的悬浮固体。(5)温度温度将影响水的结垢趋势，水的pH值以及各有关气体在水中的溶解度。一、含油污水的性质(6)相对密度由于水中含有溶解的杂质，一般含油污水的相对密度均大于1.0。一、含油污水的性质(7)溶解氧溶解氧对含油污水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。它是很强的氧化剂，它易使二价铁离子氧化成三价铁离子，从而形成沉淀。溶解氧与腐蚀速率呈正线性关系，水中溶解氧含量增加，腐蚀率急剧上升。一、含油污水的性质(8)硫化物油田含油污水中的硫化物（主要是H2S）可能是自然存在水中的，也有可能是由于水中存在硫酸盐还原菌(SRB)产生的。H2S与铁反应则生成腐蚀产物—黑色的硫化亚铁（FeS）。一、含油污水的性质硫酸盐还原菌（SRB）一种厌氧条件下使硫酸盐还原成硫化物，以有机物质为营养的细菌。生成环境：PH=7.07.5，温度为2075C。危害：产生H2S并与铁作用形成FeS沉淀和产生粘液物，强化垢的形成。j189(9)细菌总数由于细菌的存在，即可能引起腐蚀，又可能引起堵塞。一、含油污水的性质铁细菌多种细菌的总称，是好氧性细菌和兼性细菌。生成环境：水中含有亚铁、氧和有机物，总铁量在16mg/L的水中，温度为2225℃。危害：促成二价铁氧化成Fe3+，产生氢氧化铁沉淀；粘液物质形成浓度差电池腐蚀。一、含油污水的性质腐生菌一类好氧“异养”型的细菌，存在分布较广。生成环境：存在分布较广。危害：与铁细菌大体相同。一、含油污水的性质(10)含油量水中含油将会降低注水效率，它能在油层中产生“乳化块”，它可以作为一些固体的极好粘合剂，从而增加了它们的堵塞效果。一、含油污水的性质含油污水中油的存在方式和性质浮油：油珠在污水中的直径较大，为100μm以上，易于从污水中分离出来，浮于水面而被除去。这种状态的油占污水含油量的25-50%。分散油：油珠粒径为10-100μm，靠油水相对密度差可以上浮除去。但需要较长时间，一般至少4小时以上，为加快油珠上浮速度，在污水处理时要加入混凝剂。一、含油污水的性质按污水中的油珠颗粒直径划分为四种乳化油：其在污水中分散的粒径很小，直径为1×10-3-10μm，与水形成乳状液，属于(O／W)“水包油”型乳状液。这部分油不易除去，必须反相破乳之后才能将其除去，其含量占污水含油量的10-15%。溶解油：油珠直径小于10-3μm。由于油在水中的溶解度很小，为5-15mg／L，这部分油是不能除去的。其占污水含油量的0.2-0.5%。含油污水中油的存在方式和性质一、含油污水的性质（11）含油污水中的杂质悬浮固体：粒径为1~10μm。胶体：粒径为1.0*10-3~1μm。溶解物质：粒径小于1.0*10-3μm。油：粒径小于1.0*10-3μm~大于100μm。按污水处理的观点，细小杂质分为四类：一、含油污水的性质含油污水中的杂质是估计注水井渗滤端面堵塞的一个重要依据。阳离子组分：钙、镁、铁、钡、锶等。阴离子组分：氯离子、碳酸根和碳酸氢根、硫酸根。从腐蚀与堵塞的观点，杂质分为两类：一、含油污水的性质污水回注的优点：污水中含表面活性物质，能提高洗油能力；高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率；污水回注保护了环境，提高了水的利用率。一、含油污水的性质注入水水质基本要求：对油田注入水，除要求水量稳定、取水方便和经济合理外，还必须符合以下要求：水质稳定与油层水相混不产生沉淀；水注入地层后不使粘土产生水化膨胀或产生混浊；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；对注水设施腐蚀性小。一、含油污水的性质基本水质指标：悬浮固体质量浓度、粒径中值含油量平均腐蚀率、点腐蚀细菌含量（腐生菌TGB、硫酸还原菌SRB、铁细菌）溶解氧含量硫化氢、侵蚀性二氧化碳含量铁离子含量pH值、矿化度一、含油污水的性质一、含油污水的性质油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。因各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺也有不同的选择。二、污水处理工艺与技术污水处理的任务：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。+二、污水处理工艺与技术C级标准B级标准A级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处理流程的设计：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，最终满足污水回注水质要求。二、污水处理工艺与技术回注污水处理工艺除油段过滤段+——两段式工艺重力混凝沉降压力混凝沉降气浮旋流水质改性沉降二、污水处理工艺与技术除油段过滤段一级过滤两级过滤三级过滤+实现C级标准，满足高渗透地层水质实现B级标准，满足中渗透地层水质实现A级标准，满足低渗透地层水质核桃壳+双滤料+膜过滤石英砂或双滤料过滤核桃壳+双滤料过滤回注污水处理工艺——两段式工艺二、污水处理工艺与技术（一）重力沉降技术在油田采出水处理中的主要应用：1、接收污水的预处理：例如一次除油罐、接收水罐等。2、提升泵前的缓冲，例如缓冲罐、注水罐等3、污水污油的回收，如回收水池、污油池。重力沉降技术是根据油、水两相存在密度差，在重力作用下，经过一定时间，油水混合物自然分离的过程。重力式处理流程处理效果良好，对原水含油量、水量变化波动适应性强，自然除油回收油品好。二、污水处理工艺与技术（1）重力除油罐除油罐上部设集油槽收油，中上部分流配水，中部沉降，中下部集水，底部设排污系统排出污泥。自然除油罐结构示意图二、污水处理工艺与技术（1）重力除油罐除油原理：含油污水由中心管，经配水管流入沉降区，靠油、水及固体悬浮物的相对密度不同作重力沉降，水中粒径较大的油粒在油水相对密度差的作用下首先上浮至油层，粒径较小的油粒随水流向下流动。可除掉大部分的浮油，结构简单，便于浮油充分上浮，污油回收率高，由于在加入絮凝剂之前回收污油品质好。通常状况下，污水在罐内停留时间在2小时以上时，可以去除污水中90％以上的浮油、分散油和少部分乳化油，为下一段污水沉降创造了良好的条件。二、污水处理工艺与技术（2）沉降罐沉降罐除了配水系统，出水系统、集排油系统、排污系统外，还增设了反应筒、斜板（管），以便药液和污水充分混合和反应，加速油、水及固体悬浮物的分离速度。工作原理：含油污水由中心反应筒，经配水管流入分离区，先在上部分离区进行初步的重力分离，较大的油珠先行分离出来，然后污水通过斜管（板）区，油水进一步分离。分离后的污水在下部集水区流入集水管，汇集后的污水由中心管上部流出沉降罐，在斜管（板）区分离出来的油珠颗粒上浮到水面，进入集油槽后排出。污水沉降罐不但能除掉浮油，而且还能除掉污水中大部分杂质，结构较复杂，有中间反应机构（筒）、布水、集水、收油等机构组成。污水沉降现用的中类较多，堰板式布水沉降罐、喇叭口布水式沉降罐等。二、污水处理工艺与技术（2）沉降罐污水沉降罐结构示意图堰板式布水沉降罐：优点：污水沉降有效空间大，沉降时间长除杂除油效果好，布水面积大，集水方式合理，没有短路的可能。缺点：结构复杂，施工工艺要求高，罐内支撑点多，清罐检修难度大。二、污水处理工艺与技术污水沉降罐结构示意图喇叭口式布水沉降罐：优点：结构简单，施工工艺要求不高，支撑结构附件少，使用钢材量较堰板式布水沉降罐少。处理低含油污水除油除杂效果较好。缺点：集水、布水喇叭口数量及位置设计要求高，容易造成水流短路，造成处理效果降低。二、污水处理工艺与技术斜板沉降罐：斜板沉降罐在油水流动方向上安装有倾斜的平行板或波纹倾斜板，缩短油珠垂直上升的距离，使油珠在斜板下表面聚集成较大的油珠，提高油水分离效率，对污水中的溶解油和乳化油去除效率较高。斜管（板）材质应选择表面光洁度高，机械强度高，材质轻，在污水中长期浸泡不软化、不变形、耐油、耐腐蚀的材料，如玻璃钢、聚丙烯、不锈钢等材质。不锈钢斜板聚丙烯蜂窝斜管玻璃钢斜板二、污水处理工艺与技术（3）隔油池含油污水进入隔油池后，靠油、水和固体悬浮颗粒的相对密度不同进行重力分离，呈三向流，油向上浮，固体颗粒下沉，水作水平方向流动，浮油升到集油槽，固体颗粒下沉到池子底部，它们由刮泥刮油机定期刮出，净化水从隔油池尾部集水槽流出。二、污水处理工艺与技术平流隔油池分离的效果，与池中水平流速、沉淀时间、颗粒沉降速度、进出水布置型式及收油、排泥效果有关，应做到进、出水均匀，池内水流稳定，提高水池的有效容积，同时减少紊动影响，以有利于提高油、水、渣分离的效率。池内流速一般为2～5mm/s，停留时间一般为1.5～2.0h，可将废水中含油量从400～1000mg/L降至150mg/L以下，去除效率达70％以上。隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水，在出水端采用溢流堰。水平隔油池构造简单，工作稳定性好，但池容积较大，占地面积也大。平流式隔油池二、污水处理工艺与技术为了提高单位池容积的处理能力，隔油池也有采用斜板形式。池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板．板间距为20～50mm，倾角不小于45，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组、油粒沿斜板上浮。实践表明，斜板隔油池所需停留时间仅为平流隔油池的1/2～1/4，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为60μm。出水含油量可控制在50mg/L以内。池内废水停留时间为15～20min，板间流速0.7～0.8mm/s。斜板隔油池二、污水处理工艺与技术（4）加药油田采出水中有一定数量的悬浮物以胶体状态存在，是形成浊度的重要原因之一。胶体状态的悬浮物可以长期处于稳定状态，很难用重力自然沉降的方法去除。投加混凝剂可以破坏胶体的稳定状态，促使悬浮颗粒聚集成较大的絮粒与水分离。二、污水处理工艺与技术混凝剂加入到污水中，药液和污水在中心反应筒内以螺旋状上升混合，然后进入分离区，混凝剂产生大量带正电荷的微粒，与污水中的胶体微粒的负电荷中和，使胶体脱稳而凝聚，这一过程称为凝聚。助凝剂可以产生氢氧化物等海绵状絮凝体，起吸附絮凝作用，当絮凝体吸附的悬浮物大部分为油粒时就上浮，吸附的悬浮物大部分为固体颗粒时就下沉，从而把油粒和其他悬浮物从水中清除掉。这一过程称为絮凝。凝聚和絮凝总称为混凝。（4）加药二、污水处理工艺与技术•－－凝聚，投加混凝剂，胶体脱稳发生初步凝聚的过程。•－－絮凝，投加助凝剂，脱稳胶体相互聚集长大的过程。（4）加药二、污水处理工艺与技术加药混合方式为管式混合时，一般规定为