含油污水处理工艺中的污泥及污油回收技术改进措施夏福军

doi:10.3969/j.issn.1005-3158.2011.04.009含油污水处理工艺中的污泥及污油回收技术改进措施夏福军　隋向楠(中国石油大庆油田工程建设有限公司)　　　　针对油田含油污水处理工艺中油水分离设备及缓冲罐等,长期运行积累的污泥若不及时排出,将导致污水中的悬浮固体含量上升和过滤负荷增大、缩短污水处理时间、影响处理效果及水质的问题。寻找合适的工艺技术,去除系统中产生的污油,以提高处理效率、改善最终处理水质。通过采用污泥回收、污油回收等措施,实现了污泥的有效排出,污油的有效回收,改善了处理水质,满足油田的生产需要。　　　含油污水　污泥回收　排泥设施　污油回收　技术改进　　:X703.1　　　:A　　　:1005-3158(2011)04-0028-040　　　　在油田含油污水处理过程中,以污泥为代表的废弃物产生量不断增加。此外,因油田的开发方式不同,产生的污泥成分也更趋复杂,给污水处理、回注造成极大困难。油田各种驱油方式采出含油污水处理工艺中,所采用的混凝沉降罐、自然沉降罐等油水分离设备,长期运行都存在着排泥的问题,为保证其出水水质,需要定期采用停产人工清理的方式。处理工艺中的过滤设备,在运行中截留了大量的杂质,未经分离处理而随污水返回污水处理工艺的最前端进行再处理,造成污泥杂质在污水处理系统内的恶性循环,不但增加了污水的处理难度,而且严重影响了出水水质,导致出水水质超标等不良后果,因此需要采取有效的排泥方式,清除各种处理设备分离出的含油污泥,以便提高最终处理后的水质和保证回注地层的效果。另外,因含油污水中含有一定量的剩余污油,在处理工艺中通过混凝沉降罐和自然沉降罐等油水分离设备、过滤设备处理,最终达到相应的回注水水质控制指标,回注地下。其中的沉降除油罐和回收水池等会产生大量的污油,如何分离除去污油,也是提高最终处理水质和处理效率,需要解决的重要问题。1　1.1含油污水处理工艺中污泥来源油田含油污水处理过程中污泥的产生,主要包括以下几个方面:◇沉降分离设备分离产生的污泥　含油污水中存在的悬浮固体颗粒[1]杂质,在混凝沉降罐和自然沉降罐内进行重力沉降分离,部分悬浮固体沉积到罐体底部,形成底部淤泥。这部分污泥的颗粒直径较大,占污泥总量的30%～40%。◇过滤设备截留的污泥杂质　污水处理工艺中使用的过滤设备,由于滤层截留作用而截留大量杂质,在进行过滤设备滤料反冲洗再生时,随反冲洗排水进入处理工艺中的污水回收水池。这部分污泥的颗粒直径较细,但总量较多,占污泥总量的50%以上。◇污水处理工艺中其他处理设备产生的污泥杂质　调查发现污水缓冲罐以及反冲洗水罐和外输水罐底部或多或少也产生了一定量的污泥杂质,占污泥总量的10%左右。　　含油污水处理工艺中投加絮凝剂,对提高污水中杂质聚结沉降效果,以及提高过滤罐滤层截污能力起到至关重要的作用。但絮凝剂的投加同时也带来一定的负面影响,主要表现在投加絮凝剂后,在污水中产生大量絮体,或沉降于除油沉降罐的底部形成底泥,或上浮于除油沉降罐的上部形成浮油,而这些分离出的絮体杂质若不及时排出,在沉降除油罐中长期滞留,就会导致油、水、杂质分离效果差,同时也会影响到后续过滤设备的运行和处理效果,最终影响处理后的水质。夏福军,1987年毕业于扬州工学院,高级工程师,现在中国石油大庆油田工程建设有限公司水处理与油田化学研究室从事油田含油污水处理工作。通信地址:黑龙江省中国石油大庆油田工程建设有限公司水处理与油田化学研究室,163712·28·　油　气　田　环　境　保　护　2011年8月　　　　　　ENVIRONMENTALPROTECTIONOFOIL&GASFIELDS　　　　　Vol.21　No.4　1.2各种设备所产生污泥的处理现状油田开发早期含油污水处理工艺中使用的沉降除油罐的排泥方式是停产后人工清理底部沉降淤泥;后期随着油田的开发,是在沉降分离设备中设4个积泥坑,依靠阀室中的排泥泵将积泥坑里的污泥杂质排出至沉降罐外的污水坑。该排泥方式的优点是清除的污泥浓度高、湿污泥量少。小型高效压力式沉降分离设备的排泥方式,是利用设备本身压力,借助沉降分离设备底部的穿孔排泥管,将设备底部分离出的污泥杂质排至站外的污泥坑。另外,污水处理工艺中的污水回收水池、污水缓冲罐以及反冲洗水罐和外输水罐底部所产生的污泥杂质,同样是人工清理。处理工艺中所有设备的排泥,均需要停产进行,从而影响污水处理工艺的正常生产运行。2　2.1处理设备排泥的改进措施沉降罐产生污泥的排出应以不停产为主,减少污泥在系统中的恶性循环,以及沉降罐的停产检修工程量。采取的措施以沉降罐罐底加装“排泥器”或“穿孔管”收泥为主,该方法主要用于重力式污水沉降罐。2.1.1设置排泥器针对含油污水处理工艺中的沉降分离设备(自然沉降罐和混凝沉降罐)、污水缓冲罐、反冲洗水罐以及外输水罐,建议将沉降分离设备中的管道排泥设施改为排泥器。排泥器主要应用“水射器”工作原理,每个排泥器上的“水射器”与四个吸盘连通,高速喷射的液体流过“水射器”产生负压,再通过排泥器的每个吸泥盘的服务面积,均匀、彻底地将设备底部沉降的污泥定期排出,达到排泥的目的。其原理结构简图见图1。2.1.2设置穿孔排泥管根据含油污水处理工艺的实际情况,在重力式污水沉降罐底部加装中密度聚乙烯穿孔管,将管道排泥设施改为穿孔管,依靠罐体自身的静压水头排泥。静压穿孔管结构见图2。2.2排出污泥回收的改进措施为提高整体处理工艺和单体设备的处理效果及处理后的水质,需要对不同处理设备和工艺采取不同的排泥回收技术措施。2.2.1压力流程(压力沉降)采用自压排泥、污泥浓缩工艺。对于高效沉降分离设备,建议在新建和改造污水处理工艺工程设计中,采用自压排泥、污泥浓缩的污泥回收工艺。该工艺是利用压力式沉降分离除油设备(指卧式压力除油器)的自身压力,将设备底部分离出的污泥,直接压至污泥浓缩罐中浓缩处理。该方法具有操作简单、无需停产的特点,同时兼有将初期反冲洗排出水回收进入污泥浓缩罐的功能。工艺流程示意见图3。2.2.2重力流程(重力沉降)———排泥器排泥采用排泥器排泥、污泥浓缩工艺。对于自然沉降罐和混凝沉降罐、污水缓冲罐、反冲洗水罐以及外输水罐,建议在新建和改造污水处理工艺工程设计中,采用排泥器排泥、污泥浓缩工艺。在沉降罐内均匀地布置吸盘,利用负压原理达到排泥的目的,吸出的污泥进入污泥浓缩罐,同时兼有将初期反冲洗排出水回收进入污泥浓缩罐的功能。工艺流程示意见图4。该方法具有吸泥量大、排泥相对均匀、无需停产等优点,但存在改造工程量大、操作相对复杂、需外加·29·　2011年8月　　　　夏福军等:含油污水处理工艺中的污泥及污油回收技术改进措施助排液,导致排污量大等缺点。2.2.3重力流程(重力沉降)———穿孔管排泥穿孔管排泥、污泥浓缩工艺。在重力式污水沉降罐底部加装中密度聚乙烯穿孔管,依靠罐自身静压水头排泥。此方法工艺较简单,不需助排液,工程改造投资小。同时兼有将初期反冲洗排出水回收进入污泥浓缩罐的功能。工艺流程示意见图5。2.2.4回收水池污泥回收工艺◇新建污水回收水池的设计回收水池内分别设置集水坑和集泥坑,使回收水泵可以对集水坑和集泥坑内的污水和污泥分别吸取,回收水泵采用螺杆泵,并设置三个出口,在正常运行时,吸取集水坑内的污水,该污水污泥量较少,可送至污水沉降罐进口;若污泥较多时,可吸取集泥坑内的污泥送至污泥浓缩罐;当池内液位较低、泵吸至上部油层时,可送至污油回收罐中。回收水池结构及回收流程示意见图6。◇已建污水回收水池的改造对于已建污水站的回收水池,由于改造难度太大,可不对回收水池的内部结构进行改造。只对回收水泵进行改造,回收水泵改为螺杆泵,在原有泵出口(至污水沉降罐进口)的基础上,增设一个出口至污油回收罐,在回收泵正常运行时,由于污泥量较少,可送至污水沉降罐;当池内液位较低、泵吸至上部油层时,可送至污油回收罐中。需要说明的是,各污水处理站主要进行污泥回收以及污泥浓缩部分的处理,而污泥脱水部分可在一定范围内进行集中脱水处理,这样可以提高运行效率,减少工程投资。另外,由于增设了除油罐排泥浓缩以及初期反冲洗水的污泥浓缩,污泥量较多,配合污泥脱水集中处理方式,各污水站需增设储泥罐。3　3.1含油污水处理工艺中污油回收现状◇污油来源污油回收分两种形式,一种是重力式连续排油,另一种是压力式间歇排油。重力式连续排油[2]主要针对重力式污水沉降设备(自然沉降罐、混凝沉降罐),在沉降罐的顶部油层达到一定高度时,通过收油槽将上层污油靠重力连续流入污油罐中。压力式间歇排油,主要是针对压力式除油设备而言,在压力除油器的顶部设有污油包或收油管,当除油器的油层达到一定高度后,通过自身压力将上层污油排入污油罐中。◇污油回收工艺现状目前大庆油田所采用的污油回收工艺主要为:污水处理过程中产生的污油※污油罐※污油泵※电脱水器(或游离水脱除器)。污水处理站重力式污水沉降设备以及压力式除油设备主要采用该污油回收方式,不包括污水缓冲罐以及外输水罐内顶部污油的定期人工清除。3.2污油回收存在的问题3.2.1沉降分离设备污油回收主要集中在自然沉降罐和混凝沉降罐中,问题表现为:◇沉降罐出水调节堰控制设施的锈死,使得沉降罐内的液位无法调整,从而导致沉降罐内的收油槽高于沉降罐内上部的污油层,不能实现污油的自动回收,需要·30·油气田环境保护·技术与研究　　　　　　　　　　　　Vol.21　No.4　通过人为提高沉降罐内液位高度,定期回收污油;◇沉降罐内分离出的污油冬季一般不进行回收;◇由于出水调节堰控制设施的锈死,无法调整罐内液位,使得加热盘管常常裸露在油层上方的空气中,造成加热盘管的腐蚀穿孔;◇由于沉降罐内分离出的污油回收不及时,长期以来造成分离出的污油层老化,加剧了污油回收的难度;◇由于沉降罐内形成的油层表层温度低,且采用开放式的收油方式,表层形成的油膜难以回收。3.2.2其他处理设备污油回收◇污水处理工艺中滤前缓冲罐、外输水罐、反冲洗水罐,由于污水在不同的处理过程中仍含有不同量的污油,长期将会在罐顶积累形成油膜,但罐中均没有设置污油回收设施;◇污水回收水池接纳过滤罐滤料再生反冲洗排水产生的污油,在结构设计上对回收的这部分污油并没有采取有效的回收措施。污水回收水池回收的污油在夏季是通过污水回收泵将池中液位打到最低进行回收,或者是人工清理。　　需要说明的是沉降设备若不及时回收污油,长期积累形成老化油层,最终将影响污水处理效果;由于冬季温度较低,如果不及时回收污油,长期在池中积累,造成回收水池顶部形成厚厚的油层,不但减少了回收水池的有效容积,而且易堵塞普通离心泵,增加检修工程量。3.3污油回收技术改进措施3.3.1沉降罐内部结构改进◇对沉降罐出水调节堰控制设备进行改进,使其操作灵活,便于调节收油槽淹没油层的高度,达到自动排油的目的;◇降低沉降罐内上部油层加热盘管的设计标高,使其淹没在油层中,保证分离出的污油始终处于加热状态,以便正常进行污油回收;◇增加沉降罐内上部油层加热盘管的壁厚,防止腐蚀穿孔,以延长其使用时间;◇将沉降除油罐内的油层伴热管网独立设置,保证其伴热温度,并不受其他伴热设备的回路影响。3.3.2滤前缓冲罐、外输水罐、反冲洗水罐缓冲罐、外输水罐以及反冲洗水罐由于液位不固定、含油量少,如果采取加设收油装置的措施,将造成工艺变动较大以及操作复杂,建议采用溢流管进行收油。具体实施方法为:当罐内的污油积累到一定程度时,人为提高各罐体内的液位到溢流管出口位置,通过溢流管把上部污油排至回收水池中,静置沉降后再通过回收水泵送至污油回收罐中。3.3.3回收水池内部结构改进回收水泵改为螺杆泵,在原有泵出口(至污水沉降罐进口)的基础上,增设一个出口至污油回收罐,回收泵正常运行时,由于污泥量较少,可送至污水沉降罐;当池内液位较低、泵吸至上部油层时,可送至污油回收罐中。4　　　根据设备结构特点,对污水处理工艺中各单体设备选择适宜的排泥和污泥回收改进措施,不但解决了定期停产、人工清理带来的增加劳动强度和环境污染的问题,而且改善了各设备的处理效果、提高了处理效率,实现了污水处理