污水处理技术讲座(赵玉鹏) 44页

'采油污水处理技术采油污水处理设备及技术2006.07.20 采油污水处理技术目录1.油田采油污水的特点3.采油污水的回注处理方法6.采油污水配套技术7.采油污水处理技术发展趋势前言2.油田采油污水的去向4.采油污水的外排处理方法5.采油污水的锅炉回用处理方法 采油污水处理技术目前，我国大部分油田已进入中后期开采阶段，采出液含水量逐年递增，综合含水达90%以上，导致采油污水量增加较快，并且处理难度越来越大。随着环保要求的提高，含油污水需经各种工艺的处理达到回注或外排之目的。前言 采油污水处理技术采油污水具有如下特点：1.油田采油污水的特点1.1水温较高；1.2矿化度较高；1.3含有大量的细菌，特别是SRB、TGB；1.4表面张力大，残存大量的化学药剂及其它的杂质。主要污染物有：原油——由浮油、分散油、乳化油及微量的溶解油所组成，以乳化油的处理难度最大。悬浮物——地层采出泥砂等。化学物质——聚合物、降粘剂、酸化液、压裂液、其它表面活性剂。 采油污水处理技术2.采油污水的去向1、回注。采油污水经处理后大部分作为回注水注入地层用于二次采油，根据地层渗透率水质各有不同。2、外排。根据所处地域、水体自净能力的不同，对水量、水质要求不同。3、锅炉用水。当地水源紧缺时采用污水做为水源，但水质要求极高，处理费用高 采油污水处理技术3、采油污水回注的处理方法目前，国内油田采油污水中90%以上是用于注水油田的开发。这是因为采油污水具有较高的表面张力和矿化度，与地层的配伍性好，有利于石油开采。采油污水处理大多采用物理和化学方法相结合的技术达到回注水的要求。该法在新技术、新工艺、新设备未广泛推广使用前，在一定时间内仍然是主要的处理方法。但存在以下的缺陷：占地面积大、投资大、运行费用高、易造成二次污染等。 3.1传统的处理方法脱出污水预除油（旋流、气浮选）污水沉降一、二级过滤注水罐注水泵注水计量配水间去注水井（部分井配制井口精细过滤器）加入净水剂加入杀菌剂采油污水处理技术3、采油污水的回注处理方法传统的污水处理工艺是在沉降罐前投加化学药剂，经沉降罐自然沉降，除去浮油及颗粒大的杂质，再经过滤罐除去微小油滴及未沉降的悬浮物，从而达到注水标准。 采油污水处理技术3.2常用处理设施3.2.1缓冲调节与预收油罐设施3.2.1.1、缓冲调节罐的作用。调节水量及水质。3.2.1.2、预收油罐的作用。对污水进行初步除油，减少下段沉降设施的负荷。 采油污水处理技术3.2.1.3、除油缓冲罐的结构及工作原理。常规下罐为空罐，进出水口在罐内可分开一定距离，并设喇叭口，避免进出水口太近水的冲击对油珠自然上浮的产生影响。上部设收油装置及加热盘管，根据罐内水位设定，可定期或连续回收罐上部的原油。通常状况下，污水在罐内停留时间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。 采油污水处理技术3.2.2.混凝沉降设施3.2.2.1、立式混凝沉降罐：传统的立式混凝沉降罐是一种重力分离型除油构筑物，内部主要由油层、沉降区、集水区三部分组成。基本原理是：由原油脱水系统排出的含油污水经进水管流人罐内的中心加药反应筒，经配水管流人沉降区。水中粒径较大的油珠在油水相对密度差的作用下首先上浮至油层，粒径较小的油珠随向下流动，在此过程中，一部分小油珠由于自身在静水中上浮速度不同及水流速度梯度的推动，不断碰撞聚结成大油珠而上浮，无上浮能力的部分细小油珠随水流出沉降罐。采用固定式收油结构，污油从收油管流出进入污油池，再经污油泵输送到脱水系统。 采油污水处理技术存在问题：第一是排泥困难，由于沉降罐水中悬浮物靠与油水比重差下沉至罐底部积泥区，罐底面积大，过去在罐底设穿孔管排泥，但排泥效果不好，沉积的污泥不易排出罐外，久而久之罐底污泥越积越深，严重影响出水水质，不得已而清罐，清罐周期短，工人劳动强度大，并造成环境污染，影响正常的生产运行。第二是固定式收油槽不能及时连续地将污油排出，罐顶中心部污油易板结，不易排出，老化油现象较严重， 采油污水处理技术3.2.2.2.斜板式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，可以替代污水处理系统中的沉降罐。据资料介绍，与普通立式沉降罐相比，同样大小的沉降罐的除油处理能力可提高1.0-1.5倍。 采油污水处理技术3.2.2.3.高效污水沉降罐高效污水沉降罐为一水平放置的卧式容器，主要由进水区、整流区、沉降区、油室、水室、积泥槽等构成，其结构特点为：1、采用卧式结构，污水以水平方式流过沉降罐,克服了污水在分离过程中重新混合产生的二次污染。2、附设整流组件，对水流有很好的整流作用，尽可能保持了污水在较大流速下处于稳定的层流状态。3、采有尽可能小的板距的斜板，从而在一定平面尺寸的设备容器内，获得了尽可能多的沉积面积。 采油污水处理技术4、水室“U”形管采用可调节高度的升降套筒结构，可有效调节沉降区油水界面高度，从而使设备运行在最佳状态。5、水出口采用先进的变频调速控制系统，从而使水室液位保持平稳，保证了设备的平稳运行。6、罐体下部设锥形收泥槽，有效地增加了污泥沉降空间，同时也有利于排泥。7、整个罐体内布置有完善的冲洗管线，可对斜板、积泥槽等积油、积泥位置进行高压水冲洗。避免了设备的油、泥堵塞。 采油污水处理技术在胜利、辽河、华北油田也在使用“油水高效分离器”，其设备内件装有一种特殊的集凝聚、分离双作用的除油装置，能使液体分散相在很短的时间内聚结后分离。主要用于分离水中的分散油，此项技术根据露珠原理，采用了叶状板形、蜂窝式结构组合式内件，主要用于分离含油污水中的分散油成分，当污水流经内件时，其中的细小油滴在迷宫式流道中反复碰撞，相互吸附聚结，从而形成更大粒径的油滴，并在流动中迅速上浮至罐顶或水的表面，经顶部的收油装置收油。此项技术能在很大范围内去除水中的污油，而且在较低的温度下，也能保持较高的去除率，可去除98%大于10微米的游离油。 采油污水处理技术3.2.3、过滤设备过滤是一种能够截留排水中悬浮微粒和油，进行固液分离的物理的机械的水处理技术。过滤的分离机理除截留大量悬浮微粒及各种细菌外，起主导作用的是其联系和吸附功能，由于分子引力作用，使排水悬浮物固体和油吸附于滤料表面或表面的絮凝物上，另外，滤料也可用粗粒化材料，过滤设备一般由滤料层、垫层、集水系统和反冲洗系统四部分组成。油田常用的含油污水处理过滤池（罐）类型较多，有重力式快滤池，虹吸滤池、反向滤池、联合滤池（罐）、压力滤罐、单阀滤罐、核桃壳滤罐；近几年还发展了微孔过滤器，陶瓷烧结管等精滤器，另外还开发了多层滤料过滤器，纤维球过滤器、膜过滤等设备。 采油污水处理技术典型流程 采油污水处理技术3.3新技术的开发与应用在传统的污水处理工艺的基础上，通过使用新技术、新设备替换原有流程中的单元处理法，使含油污水处理效率得到较大的提高。 采油污水处理技术3.3.1旋流分离法水力旋流器是20世纪80年代开发的一种油水分离技术，它能有效的提高含油污水的处理效果。§原理：它的基本原理是依靠离心分离，即含油污水沿切线方向进入旋流分离器，液体在其内部产生高速旋转，依靠油、水的密度差所产生的离心力差，迫使油水两相分离。 采油污水处理技术§特点：具有分离效率高、处理量大、重量轻、占地面积小、操作方便等。§分类：旋流器分类方法有两种。一种是按旋流器是否旋转分类，可分为静态和动态。另一种是按结构分类，可分为单锥和双锥。 采油污水处理技术3.3.2浮选法浮选法在石油、化工领域废水处理中与水密度相差不大的细小颗粒中得到广泛的应用。该法是通过在污水中产生大量的气泡，使油滴及颗粒物质结合在一起上浮至水面，达到分离的目的。 溶气浮选机来水首先经超声气振使油粒脱稳，然后在微细气泡的吸附携带下上浮水面；溶气水分两次分别在两级气浮室释放。 采油污水处理技术3.3.3膜处理法膜处理法是一种新的高效水处理工艺。它具有耗能低、不产生二次污染，简单易行的优点。膜处理法有微滤和超滤。两种方法各有其优缺点。膜法处理采油污水关键在于解决膜污染导致的膜通量降低、堵塞、使用寿命缩短等问题，同时还关系到膜的选择与污水水质相匹配的问题。 采油污水处理技术3.3.4水质改性法原理：油田污水水质改性技术不同于传统的油田污水技术，因油田污水的净化与稳定均受到污水中各种离子等化学成分的影响。水质改性是根据不同油田污水的特点，加入离子调整剂，来调整污水中有关离子的分布，实现净化水质、稳定水性、使水质达标。 采油污水处理技术技术特点：利用一个特制的多功能反应器，在污水流经该反应器时，通过控制水量和水性，加入特定的离子调整剂，完成净化水质和稳定水性的任务。 采油污水处理技术加药控制系统处理工艺流程图反应器沉降罐去过滤罐 混合反应装置该装置具有三个相互连续又各独立的旋流混合反应室，来水依次与不同种类药剂混合反应,混合反应后进入环空分离室，在环空分离室较大颗粒絮体沉淀至装置底部排出，大部分随水流进入后续的沉降罐进行沉降。设备结构原理见图。 新疆油田分公司离子旋流反应法技术典型工艺流程注水排放一级过滤精细过滤压泥机斜板沉降反应罐调储罐加药 采油污水处理技术4、采油污水外排处理方法主要的处理方法有化学和生物两种方法。4.1、化学方法化学方法是国内外处理采出水的常用方法，处理关键是对不同的水质，开发出高效的水处理药剂。存在的主要问题：处理后水中的COD、石油类不稳定等。据有关报道，采用化学药剂处理后的污水中CODcr去除率只有10%~15%，而采用生物絮凝剂处理后的污水中CODcr去除率达40%~60%。 采油污水处理技术4.2生物方法生物方法处理采出水具有不产生二次污染、自然净化、水质稳定、处理成本低等优点。据报道有200多种微生物能降解采出水中的石油类、CODcr，但在自然条件下，在一定的空间和时间内其降解能力是有限的。限制生物降解的因素主要是采出水本身的毒性和抗性组分，其它限制因素有温度、营养、油污的物理状态等。为了提高微生物处理采出水的能力，人们常从两个方面下手：一是通过基因工程或人工驯化的手段获得高效工程菌；二是改善微生物的生长环境条件，如：人工曝气增加氧的浓度，调节碳、氮和磷的比例，有效控制pH值等。总之，微生物降解对消除石油污染起到了重要的重要作用，而且受到普遍的关注，相关研究也十分活跃。 采油污水处理技术4.2生物方法原理：生物处理是将石油碳氢化合物作为微生物的饲料。生物处理不但能清除消耗溶解氧或导致接受水体污染的有机物质，而且这些处理能通过将有机物质转化成对环境无害、安全的化合物而使有机物质稳定在一个相对低的水平上。碳氢营养物质原料的乳化增加了直接接触的溶解率。然而为了有效地进行石油碳氢化合物的降解，微生物碳氢化合物的溶解率必须大于或等于生物降解率。 采油污水处理技术被吸收的碳氢化合物被吸收的石油碳氢化合物细胞膜水+CO2+细胞生物表面活化剂和乳化剂可溶碳氢化合物石油碳氢化合物的溶解悬浮的石油碳氢化合物如图所示：石油碳氢化合物作为高能食物来源被消耗掉。微生物将这些物质再生或转化成无害物质：二氧化碳、水和细胞。所以说生物学处理达到了总的环境保护要求，而其它方法处理只是改变石油碳氢化合物组分的物相，没有将其从环境中完全消失。 采油污水处理技术生化反应池沉降池集水池计量槽剩余污水污泥回流排放生物处理工艺流程简图 曝气池 采油污水处理技术5采油污水锅炉回用水处理方法对于锅炉给水要求较严，除了要求去除油、悬浮物和细菌外，还要去除水中的二氧化硅，对总硬度和总碱度也有严格要求。一般用活性炭去除COD，用电渗析去除水中的硬度、碱度和部分COD，但成本较高，可用离子交换法。最好不用曝气，一般用封闭流程隔氧。 采油污水处理技术6采油污水配套技术对含油污水处理时还需增加辅助配套的流程，主要有加化学剂（用于絮凝、混凝、阻垢、缓蚀和杀菌等）、排泥与污泥处理或反洗再生。 采油污水处理技术6采油污水配套技术6.1含油污泥无害化处理技术机理：无害化处理含油污泥是利用不同性质的化学物质进行物理—化学固化处理，使其具有一定的机械强度，并且在任何环境条件下，所有有害成份不再析出污染环境。 采油污水处理技术6采油污水配套技术6.2污泥助排技术原理：负压助排是采用液体射流原理而设计的。负压助排工艺原理图助排液污泥污泥 采油污水处理技术7采油污水处理技术发展趋势采油污水处理方法还需进一步的创新、完善和组合。7.1化学处理方法是目前不可避免的处理程序。在污水量不断增长的情况下，药剂投加量也在增加，导致处理成本过高，易造成二次污染。因此开发具有高效处理能力、无污染的化学药剂是今后的研究方向之一。 采油污水处理技术7.2生物处理方法应用，具有操作方便、易于管理、水质稳定、成本低、自然净化的优点，可使采油污水达标排放。研究培养在采油污水中具有生存能力强、适应性强、能高效降解多种有机物的菌种是处理的关键。 采油污水处理技术7.3聚结法的发展趋势是研究开发高效破乳能力的材料，既改变材料的空间结构和使用多种聚结材料一起处理污水，从而使聚结性能进一步的提高。7.4水力旋流器具有设备体积小、占地面积小、处理效率高的特点，将旋流技术和气浮选技术结合起来的处理技术值得研究。 采油污水处理技术7.5膜处理采油污水能达到最严格的出水水质标准，是今后最具发展潜力的处理方法，开发膜通量大、膜性能好、抗污染的材料是当前急需解决的课题；将膜技术和聚结技术结合起来，开发出具有物理破乳功能的材料，既解决了膜污染所造成的诸多问题，还减少了目前的多单元处理模式。 采油污水处理技术总之，随着新工艺、新技术和新设备的不但开发与应用，采油污水处理将朝着低污染、低成本、易操作、高效处理方向发展。新的处理方法和流程是传统方法、生物方法、膜处理方法等结合起来的方法。 谢谢大家'