气田配套污水处理工艺技术方案 13页

'气田配套污水处理工艺技术方案由于气田采用了多井高压集气工艺，含醇污水处理成为气田生产中重要的配套工艺技术。近几年来，在气田开发过程中根据污水水质的变化，形成了含醇污水预处理工艺技术、不含醇污水处理工艺等，保证了气田的正常生产。甲醇回收装置利用甲醇与水的沸点不同，采用精馏工艺，将污水中甲醇回收利用于气井采气管线注醇；处理后的污水含醇量小于0.1%，回灌到地层中。不含醇污水经过重力分离、除油等工序，除去机杂后回灌地层。净化（处理）厂的生产、生活污水经过生化处理后，可回回注，也用于场地清洗和绿化。目前，气田已配套建设污水处理站9座，其中建设9套甲醇回收装置，2座不含醇污水处理站，2套混合污水处理装置。一、基本概念1、化学需氧量COD：指在酸性条件下，采用一定的强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标，由于水中还原性物质主要是有机物，因此又往往被作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。2、生化需氧量BOD：指 在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量称为生化需氧量。间接的表示水中有机物的含量及水体的污染程度。3、水的预处理：指在污水精馏处理之前，预先进行的初步处理，以便在水精处理时取得良好效果，提高水质。预处理方法主要有：预沉、混凝、澄清、过滤、软化、消毒等。4、溶解氧：溶解于水中的游离氧称为溶解氧（以DO表示），单位为mg/L，当水体受到有机物污染时，由于氧化污染物质需要消耗氧，此时水中所含的溶解氧逐渐减少，污染严重时，溶解氧会接近于零，此时厌氧菌便繁殖起来，造成有机物污染物的腐败发臭，因此，溶解氧也是衡量水体污染程度的一个重要指标。5、凝聚：凝聚就是向水中加入硫酸铝、硫酸亚铁、明矾、氯化铁等凝聚剂，以中和水中带负电的胶体微粒，使离子变为不稳定状态，从而达到沉淀的目的。6、絮凝：絮凝是在水中加离分子物质---絮凝剂，使已经中和的胶体微粒更快的凝成较大的絮凝物，从而加速沉淀。7、混凝：通过双电层作用而使胶体颗粒相互聚结过程的凝聚和通过离分子物质的吸附架桥作用而使胶体颗粒相互黏结过程的凝絮，这两者总称为混凝。8、气浮沉淀：在 水中通入空气产生微气泡，同时加浮选剂，使水中的悬浮物粘附在空气气泡上，上浮到水面形成浮渣，然后利用界面吸附作用及气液比重差，将污染物浓缩于界面后的分离方法。9、生物驯化：在驯化过程中，能分解工业废水的微生物，适应的得到发展，不能适应的微生物逐渐淘汰。10、生物膜法：是土壤自净的人工化，是使微生物群体附着于其他物体表面上呈膜状，并让它与废水接触而使之净化的方法。11、活性污泥：如果在一桶粪便污水中，不断打入空气，维持水中有足够的溶解氧，为微生物生长创造良好的条件，那么经过一定时间后就会产生褐色絮花状泥粒，把泥粒放在显微镜下观察，可以看到里面充满着各种各样的微生物---细菌、霉菌、原生动物和后生动物如轮虫、昆虫的幼虫和蠕虫等，它们互相连接成一条食物链，细菌和霉菌能分解复杂的有机化合物，通过自身的增殖，产生做为原生动物的食料的细胞质；原生动物又被后生动物所消耗，后者也可以直接依靠分解者生活，这种充满微生物的絮状泥粒叫活性污泥。二、含醇污水处理技术1、含醇污水水质情况气田含醇污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、Fe2+、HCO3-等离子，同时还含有一定量的SO42-和溶解状的CO2、H2S气体。以下是含醇污水水质参数表。 表4.1含醇污水水质一览表序号名称单位数量1总硬度mg/L20000～500002总矿度mg/L50000～800003K+、Na+mg/L8000～100004Ca2+mg/L200005Mg2+mg/L10006Cl-mg/L30000～500007SO42+mg/L2008Fe2+mg/L100～3009PH—5～710甲醇含量%（wt）20%~11HCO3-mg/L40012油份mg/L＞20013机杂mg/L936.52、含醇污水预处理工艺流程及简述从表5.1可以看出，气田含醇污水具有“四高一低”的特点：即1）矿化度较高，一般在5.0～10.0×104mg/L之间；2）高价金属阳离子含量高，Ca2+含量在一般10000～25000mg/l、Mg2+含量在1000～2500mg/l、Fe2+ 含量在100～300mg/L之间；3）水中游离CO2及HCO3-含量较高，HCO3-含量一般在400mg/L左右；4）水中机杂和乳化油含量很高，乳化油含量一般大于200mg/L；5）PH值低，呈弱酸性，pH一般在5.0～6.5之间，属CaCl2型水。因此气田含醇污水对管线、设备具有很强的腐蚀性，而且在高温下有严重的结垢趋势，导致甲醇回收装置在运行中存在结构、腐蚀、结垢、甲醇回收效率降低和污水回灌不达标等各种复杂问题。为了解决净化厂甲醇回收装置运行过程中存在的问题，必须对污水进行预处理，尽量除去污水中溶解的CO2和H2S气体、提高pH值、降低污水中的乳化油含量和机杂含量，然后再通过选择合适的耐高温抗盐缓蚀阻垢剂，来降低或消除结垢和腐蚀问题以及污水回灌问题。经过和科研院所合作筛选出根据含醇污水的性质特点、室内实验和现场试验的筛选出含醇污水的预处理剂的配方为：（以第一净化厂的水质为例）　　　(1)pH值调节剂为NaOH，pH值最佳范围为7.5～8.5；(2)氧化剂为H2O2，加量为0.05～0.10mL/L； (3)混凝剂为2B，加量为1.0～2.0mg/L；(4)反应时间大于0.5小时；缓蚀阻垢剂配方为：　　　HEDP（表观浓度）：10.0～13.0mg/L；　　　磺酸盐阻垢分散剂（表观浓度）：20.0～25.0mg/L；　　　BTA：2.0～2.5mg/L。以上三种药剂复配在一起做为含醇污水缓蚀阻垢剂使用，采用一个加药装置加药，缓蚀阻垢剂加入量控制总磷〉5.0mg/L。含醇污水经污水罐车卸至气田污水粗滤池，过滤掉污水中较大的机械杂质后经粗滤池提升泵打入到含醇污水储罐。然后经增压泵通过2、3#计量泵加入PH值调节剂氢氧化钠、氧化剂双氧水进入5方反应罐进行充分反应，然后再通过加入1#计量泵加入絮凝剂2B，进入1、2#700方污水罐进行充分沉降后经进料泵送至甲醇回收装置。下图是含醇污预处理的工艺流程简图(图4.1)。 随着气田生产，气田含醇污水的水质、含醇量也在不断的变化，工艺技术人员应坚持定期检测含醇污水的水质，根据水质变化调整预处理工序中的加药量及药剂品种，以保证甲醇回收装置的正常运行。图4.1含醇污水预处理流程图3、甲醇回收装置甲醇回收系统采用常压精馏原理，利用甲醇和水的沸点差别比较大（甲醇的沸点为65.8℃、水的沸点为100℃），通过常压精馏将二者分开。含醇污水由泵从污水储罐中吸出加压过滤后，先通过塔底出水预加热，再经蒸汽补热到进料温度进塔；塔底出水靠液位差进入再沸器。再沸器用蒸汽加热，部分水蒸汽返回塔底，部分水作为塔底出水（即净化后的污水，该净化水统一回灌地层）。塔顶甲醇蒸汽经冷凝器冷凝为液体进入回流储罐，此后用泵吸出加压，部分回流进入塔顶，部分作为产品经水冷换热冷却至40℃ 左右进入产品储罐，该产品即为再生醇。再生甲醇又通过罐车拉运到集气站内循环使用。工艺流程示意图见图4.2:图4.2含醇污水处理流程示意图1-含醇污水，2-甲醇污水储罐，3-进料泵，4-过滤器，5-加热器，6-冷凝器，7-回流罐，8-冷却器，9-产品甲醇储罐，10-去用户，11-回流泵，12-精馏塔，13-蒸汽，14-冷凝水，15-釜式重沸器，16-塔底出水泵，17-预热器，18-回灌污水储罐，19-处理后回灌，20-反应器，21-絮凝沉降罐。回灌水质的控制指标见表4.2表4.2回灌水水质指标机杂(mg/l)油份(mg/l)甲醇含量%(wt)硫酸盐还原菌(个/ml)腐蚀菌(个/ml)≤10≤30≤0.10~1000~1000三、不含醇污水处理技术 根据部分产水气井产水量大，含矿化度高，不需注醇及采用井下节流工艺后气井不需注醇而产生了相当数量的不含醇污水的实际情况，为降低生产运行成本确定了污水分类、处理的技术思路，建立了不含醇污水处理站，逐步形成了不含醇污水处理技术。目前有四套不含醇污水处理工艺流程，分别分布在北二区、南区污水处理站、第一净化厂及苏里格第一天然气处理厂。不含醇污水在卸车池内沉淀后，转入污水储罐，经过二级双滤料过滤器和前卫球过滤器过滤后进入回注水罐，由喂水泵转至注水泵回注地下。简单的流程示意图如图4.3：回注井卸车池沉降罐管线输送二级双滤料过滤器罐车喂水泵回注泵图4.3不含醇污水处理工艺流程示意图四、混合污水处理工艺净化厂内的混合污水主要来源于生活污水、生产装置产生的生产污水、场地设备冲洗水及分析化验污水。 混合污水经过三级处理，（气浮沉淀----厌氧/好氧生化处理----生物碳塔吸附分离----过滤回用绿化）处理合格后的一部分污水经再次过滤后作为回用水使用，进行厂区绿化。吸1脱水，脱硫装置污水、场地冲洗污水分析化验污水等生产污水储罐D-1/1。2射流加压溶气浮上设备生活污水吸2池生化池一沉池二沉池生物碳塔保险罐达标污水外排或回用不达标污水返回吸1图4.31）一级处理正常生产污水（包括脱水、脱硫装置污水，场地冲洗污水，分析化验污水等）首先进入吸1池中，然后经污水提升泵（P-1/1、2）提升至400方生产污水储罐（D-1/1、2）中，进行固、液的初步分离，加入混凝剂后进入射流加压溶气浮上设备，在气浮器内，气泡上浮时与水中微小颗粒及微油滴黏附在一起，使油和微小固体颗粒上浮至水面由刮油机去除，污水中粒度较小的悬浮物及胶状物质，乳化油等，在混凝剂作用下，不断聚结成大的絮凝物，在全体的浮升作用下上浮分离，这是污水处理的第一级工艺：固、液体分离及浮选。这一级中，油份指标可达标准，并去除部分悬浮物。2）二级处理 二级处理是厌氧好氧及沉淀，这一段处理主要利用微生物新陈代谢需要消耗营养物质的特性来去除污水中有机物，从射流加压溶气浮上设备出来的污水进入吸2池，经提升泵（P-3/1、2、3）提升至曝气沉淀池内，进行厌氧与好氧处理，生化处理后引入沉淀池沉淀，主要去除指标是污泥及悬浮物。3）三级处理第三级处理为生物碳塔吸附，生物碳塔依靠活性炭的吸附作用，将废水中的有机物微生物富集于表面，形成生物膜，有机物经生物氧化获得降解时，碳层反冲洗除去碳层表面老化生物膜，经碳的吸附作用，吸附与氧化不断相互调节，保证出水COD值小于100mg/L，使各项指标达标。上述处理后水进入保险罐，分析合格后一部分外排芦河，一部分经消毒之后回用至厂区绿化。吸01原料气分离器排放污水、过滤器排放污水、净化装置检修的污水检修污水储罐D-01/1、2气浮沉淀器集水箱核桃壳过滤器纤维球过滤器甲醇回收单元100方污水储罐不达标污水返回吸01回注800米地层　图3-2-2外排水质的要求是：PH值6-9；COD≤500mg/L；SS≤400mg/L；S2-≤ 30mg/L；oiL≤100mg/L。五、检修污水处理工艺检修污水（原料气分离器排放污水、过滤器排放污水、净化装置检修的污水）采用间歇性处理，以保持污水处理量维持在5-10m3/h，污水进入吸水池，用提升泵P-01/1、2泵至400方储罐中，大的悬浮物通过重力沉降下来之后，通过吸水泵泵至气浮泵溶气后进入检修污水气浮沉淀器，除去污水中的部分油份及悬浮物，然后流入集水箱，通过过滤反冲洗泵加压进入过滤器。利用核桃壳过滤器粗滤及纤维球过滤器精滤，使出水机杂≤2mg/L、OiL≤10mg/L，出水达到要求后，利用余压送至污水回灌装置。出水不达标返回吸水池进行重新处理。六、污水回注及污泥焚烧甲醇装置处理后的不含醇污水及处理合格的检修污水进入回注罐内储存到一定液位后，经喂水泵送至注水泵，污水通过注水泵经汇水管、注水井油管回灌到地层中。污水回注的运行管理中，要关注回注压力的变化，如出现回注压力升高的现象，要及时对回注井进行酸洗作业。污泥可以用浓缩----自然干化----焚烧----外运浓缩----自然干化----焚烧----外运这样的过程来处理， 湿污泥池污水经提升泵打入污泥干化池后，污泥经微孔陶瓷滤板过滤，留在污泥干化池内，最后投入污泥焚烧窑或焚烧池中进行焚烧处理。'