污水处理流程_电力/水利_工程科技_专业资料。油田油污水 排放处理方案 陕西延安市圣名环保节能开发有限责任公司 2014.04 1 项目概况 作为我国勘探开发最早的油田,延长油田是世界上罕有的开发时间长、渗透率低 的特低渗砂岩油田,注水开发

  油田油污水 排放处理方案 陕西延安市圣名环保节能开发有限责任公司 2014.04 1 项目概况 作为我国勘探开发最早的油田,延长油田是世界上罕有的开发时间长、渗透率低 的特低渗砂岩油田,注水开发是延长石油延缓递减率、提高采收率的重要手段。多年 来,针对大量的油田采出水,延长油田在旗下 23 个采油厂全面配套了注水站,通过 收集和处理采油废水并用于回注,目前已基本实现了污水零排放的目标。 然而,由于特低渗油藏对回注水水质要求较高,现状注水站工艺的出水水质无法 达到相关回注水标准,本方案以 50003/d 的处理规模为例,就污水处理工艺、设备、 投资和运行成本等分别进行设计说明。 表 1 方案总览 处理规模 5000m3/d 项目 石油类 悬浮固体含量 悬浮颗粒物粒径中值 设计水质 COD pH 水温 硫酸盐还原菌(SRB) 腐生菌(TGB) 铁细菌(IB) 核心工艺 ℃ 个/mL 个/mL 个/mL 严重超标 单位 mg/L mg/L μm mg/L 500~1000 6~8 40~50 ≤10 100~1000 100~1000 6~9 进水 150 300 出水 ≤5.0 ≤1.0 ≤1.0 2 注水站污水处理现状 错误!未找到引用源。 油田含油采出水含有的主要污染物为石油类、COD、BOD、破乳剂、泥沙、各种 腐蚀、结垢物质如:CaO、MgO、CaCO3、CaSO4、FeO、FeS、硫酸盐还原菌(SRB) 、 腐生菌(TGB) 、铁细菌、重金属离子、阴离子、有机化合物等。这些污染物的存在, 需加入大量化学药剂,传统的处理方法难以到规定的标准,处理成本高,地层污染严 重。尤其是中国石油(陆上、海上)采用专家推荐、权威部门认可的注聚及三元复合 驱油技术已得到广泛应用并取得良好的经济效益。然而由于多种化学药剂的使用及采 出水水质本身的问题(高含盐、高矿化度、高腐蚀性等) ,使水质粘度增大,有机、 无机污染物增多,乳化现象严重,污泥絮体处理难度增大,运行成本增高。特别是含 有苯脂类及重金属的污水经回注或外排循环进入水源及土壤,对油田生态环境造成二 次污染及恶化。 1)含有多种有机物。含有多种原油有机成分和多种化学药剂,化学需氧量高, 有利于微生物的繁殖,容易造成腐蚀和堵塞。 2)高矿化度。高矿化度会加速管道腐蚀,并给污水生化处理带来困难。 3)含油量高。直接回注容易堵塞地层,外排会造成环境污染。 4)水中含有微生物。常见的有硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等,多数污水中 细菌含量为 102-104cfu/mL,细菌大量繁殖不仅腐蚀管线,而且还会造成地层严重堵 塞。 5)含有大量成垢离子。成垢离子容易使管道及容器内结垢。 6)悬浮物含量高。悬浮物含量高,颗粒微小,容易造成地层堵塞。 2.2 设计进水水质 我司对延长油田部分注水站进行了现场调查,目前各油井(除个别外)采出水基 本先进行现场沉淀,上清液通过集输管道进入注水站的污水处理系统,对川口、下寺 湾、西区采油厂的多个注水站进水进行了取样化验,得到了基本的水质指标信息,并 以此为依据确定了本方案的进水水质指标范围(表错误!未找到引用源。 ) 。 可见进水的含油量、SS、COD、浊度、各种细菌等均较高。 表 2 原水水质和设计进水水质 项目 pH 水温 石油类 SS 悬浮物粒径中值 COD 硫酸盐还原菌(SRB) 腐生菌(TGB) 铁细菌(IB) Cl单位 ℃ mg/L mg/L μm mg/L 个/mL 个/mL 个/mL mg/L 25000(17244~33589) 35000 635(150~880) 1000 23.2(2~127) 110(35~272) 实测均值 6.72(6.56~7.02) 设计进水 6~8 40~50 150 300 实际进水形态如图错误!未找到引用源。所示,原水呈深黑色、有恶臭、不易沉 淀,水质较差。 图 1 油田采出水形态 2.3 采出水处理工艺流程 各注水站采出水处理的现状工艺略有不同, 基本可概据为图错误! 未找到引用源。ag娱乐APP 所示流程:进站污水分别经过自然除油、旋流分离、混凝除油,逐级降低含油量和部 分悬浮物,再经过油水分离、改性纤维球过滤、PE 烧结管过滤器,进一步去除悬浮 物和少量油。 图 2 现状工艺流程 2.4 低渗透油田注水要求 延长油田是陆上典型的低渗透油藏,目前低渗透储量已占到 80%以上,绝大多数 是渗透率在 1.0× 10-3μm2 左右的特低渗储层,其主要特点是地层渗透率低、流体通过 能力差、有效孔隙率低、孔道弯曲且孔喉径小。 注水是低渗透油藏开发的主要方式, 注入水的水质会直接影响储层, 主要表现为: 1)固体悬浮物的存在会导致孔喉道堵塞,使注水压力增加、注水量减少、采油 量降低; 注水压力的升高一方面对设备管线造成威胁, 另一方面造成储层微裂缝开启, 产生储层油水不恰当流动和驱替现象,大大降低采收率和采油量。悬浮物还可能使注 水井井筒形成滤饼、堵塞射水孔和出油孔、抬高井底等。 2)油田采出水中一般含有硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌等,当条 件适宜时细菌会大量滋生。细菌的滋生使水发黑发臭、悬浮物增加、水质变差,还会 对设备管线)高含盐量或高矿化度将造成管线设备的化学腐蚀和结垢,同时化学腐蚀和生 物腐蚀相互促进将使腐蚀的速度大大加快。 4)较高的含油量一方面影响过滤效果,另一方面可能会黏附积聚在注水井井壁 使注水井吸水能力下降,注水压力增加。 当前对于油田回注水,各大油田执行的是国家能源局发布的《碎屑岩油藏注水水 质推荐指标》(SY/T5329-2012)(代替 SY/T5329-1994) ,依注入层空气渗透率不同, 其各项控制指标如表错误!未找到引用源。所示。 表 3 推荐水质主要控制指标 注入层平均空气渗透率 悬浮固体含量 控 制 指 标 悬浮物颗粒直径中值 含油量 平均腐蚀率 SRB IB TGB 注 1:1<n<10; 注 2:清水水质指标中去掉含油量。 对低渗透率油层的划分:低渗透 0.01~0.05 ,特低渗透 0.001~0.01 ,超低渗透 0.0001~0.001。根据资料,项目所在油田的渗透率在 0.001μm2 左右,应执行表中第一 列数值标准(加粗) 。 μm2 mg/L μm mg/L mm/年 个/mL 个/mL 个/mL ≤10 n× 102 n× 102 ≤10 n× 102 n× 102 ≤0.01 ≤1.0 ≤1.0 ≤5.0 0.01~0.05 ≤2.0 ≤1.5 ≤6.0 0.05~0.5 ≤5.0 ≤3.0 ≤15.0 ≤0.076 ≤25 n× 103 n× 103 ≤25 n× 104 n× 104 ≤25 n× 104 n× 104 0.5~1.5 ≤10.0 ≤4.0 ≤30.0 >1.5 ≤30.0 ≤5.0 ≤50.0 2.4 现状出水水质 根据对某些注水站处理后出水的取样测定结果,其石油类、 SS 和细菌指标均较 高,远不能达到表 3 中的回注标准。这主要由于,传统工艺流程的处理精度有限,一 般对较大颗粒能起到滤除作用,出水悬浮物、石油类还会有一定透过,若要达到出水 水质“511”的要求,则需要更高精度的工艺方能实现。因而本方案引进先进的、更 高精度的技术设备, 采用优化的工艺组合, 缩短工艺流程, 有效去除石油类和悬浮物, 降低颗粒物含量和粒径中值,杀灭各类细菌,以期使各项水质指标达到特低渗油藏回 注标准。 3 工程设计 3.1 设计原则和依据 本方案的设计思路:在传统预处理工艺流程基础上,增加电絮凝及超滤膜系统及 相关配套系统,集中解决悬浮物、含油、腐蚀性菌的问题,全面实现出水水质达标。 ? 安全性 设计科学和合理, 设备质量可靠, 充分考虑水质水量波动及故障工况, 合理备用; ? 可靠性 选用质量可靠、性能优秀的产品,选择经过长期实际应用、在业界拥有良好信誉 度的品牌; ? 经济性 在保证质量和安全可靠的前提下,降低系统造价和产水成本,达到性能价格比的 最优化,充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益; ? 先进性 工艺确定在确保功能可靠、运行稳定、灵活性强、操作管理方便的前提下,尽量 采用简便易行的处理工艺,降低工程投资和运行费用,取得较好的处理效果。 表 4 设计依据 名称 《超滤膜组件技术手册》 《室外给水设计规范》 《建筑给水排水设计规范》 《给水排水构筑物施工及验收规范》 《水处理设备制造技术条件》 《压力容器安全技术监察规程》 《钢制焊接常压容器》 《低压配电装置及线路设计规范》 《自动化仪表选型设计规定》 标准编号及版本 2011 年 7 月 GB 50013-2006 GB 50015-2003 GBJ 141-90 JB 2932-99 质技监局锅发[1999]154 号 JB/T 4735-1997 GB 50054-95 HG/T 20507-2000 《仪表供电设计规定》 HG/T 20509-2000 《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》 SY/T 5329-94 3.2 设计出水水质和工艺流程 表 5 出水水质指标 项目 悬浮固体含量 悬浮物颗粒直径中值 含油量 平均腐蚀率 SRB IB TGB 注:1<n<10; 工艺流程如下图 3 所示。 单位 mg/L μm mg/L mm/年 个/mL 个/mL 个/mL 数值 ≤1.0 ≤1.0 ≤5.0 ≤0.076 ≤10 n× 102 n× 102 图 3 工艺流程 采用电化学除油+电絮凝除浊一体化+碟片式超滤的组合工艺实现含油污水的回 注要求。整套装置的设计处理水量为 220m3/h,分为 2 个工艺单元、若干辅助单元及 自动控制系统。ag娱乐APP 1、总进水调节槽中的含油污水被泵提升进入电化学 +电絮凝一体化装置进行除 油、除浊处理。 (1)产水油含量:5~10.0mg/L (2)产水悬浮物:≤15.0 mg/L (3)水回收率:≥99% (4)泥饼含水量:50~75% 2、电化学+电絮凝一体化装置出水依靠位差流入碟片式超滤装置进行过滤, UF 装置过滤后产水被泵抽吸进入超滤产水槽。 (1)产水油含量:≤1.0mg/L,几乎全部去除。 (3)产水悬浮物:≤1.0 mg/L,悬浮物粒径中值≤1.0μm (4)水回收率100%,超滤反洗水送至一体化再处理。 3.3 电化学除油+电絮凝除浊一体化系统 3.3.1 技术介绍 1. 电化学除油+电絮凝除浊一体化装置 《含油污水处理工程技术规范》 (HJ580-2010)对水中含油分为四类,即:浮油、 分散油、乳化油和溶解油。其中浮油是指油珠粒径大于100μm,静置后能较快上浮, 以连续相的油膜漂浮在水面;分散油是指油珠粒径为10μm~100μm,以微小油珠悬浮 于污水中,不稳定,静置后易形成浮油;乳化油是指油珠粒径小于 10μm ,一般为 0.1μm~2μm,形成稳定的乳化液,且油滴在污水中分散度愈大愈稳定;溶解油是指以 分子状态或化学方式分散于污水中,形成稳定的均相体系,粒径一般小于0.1μm。 本项目以除油(乳化油和溶解油)和除悬浮物为主要目的。去除乳化油和溶解油 最重要的工艺方法是深度破乳,而去除悬浮物的方法就是絮凝沉淀。本项目采用电化 学除油、除浊一体化设备。在电场反相破乳、电絮凝破乳、气浮沉淀分离等作用下除 去水中大部分的油;在电解、微气浮、氧化还原作用下,絮凝沉淀降低浊度、悬浮物、 胶体及部分COD,减轻了后续超滤膜设备的运行负荷。本单元排污产生的泥水经压滤 处理后上清液回收,泥饼外运或焚烧处理。 表6 电化学除油与传统除油工艺对比 序号 项目 电化学除油工艺 电化学絮凝、反相破乳、 气浮、催化氧化 95%以上 一般产水油含量≤10mg/L 除油含量较高的废水外, 还可 处理低浓度废水 一体化集成装置, 占地面积小 在线破乳、氧化、微气浮 高效、可控 传统除油工艺 破乳剂破乳、 曝气/溶气气浮、 沉淀、过滤 ~90% 含油量越高,去除率越低 适合处理油含量较高的废水 多级分离、气浮、沉淀、过滤, 配套设备多,占地面积大 破乳剂破乳,药剂利用率低, 配套气浮装置多, 监测控制滞后 1 除油原理 2 除油效率 3 适用范围 4 占地面积 5 技术优势 图4 电化学除油设备图 表7 电絮凝除浊与传统化学絮凝除浊工艺对比分析 序号 1 项目 形成絮体情况 电絮凝 絮体大而且密实, 沉降性能好 连续的非平衡过程, 不出现再 稳定现象 产生的金属离子具有非常高 的反应活性, 从而降低了所需 3 金属离子消耗量 的金属离子的剂量, 所需的金 属离子的量只有化学混凝法 的 1/3~1/10 左右。 不会出现此问题, 不增加水中 杂质离子 同时具有絮凝、气浮、氧化、 还原等多种作用 电絮凝设备紧凑,处理时间 6 占地及运行控制 短,占地面积小,操作简单, 易于实现自动化。 7 化学药剂 3.3.2 设备参数 设备材质:钢结构,玻璃钢内防腐 单套设备处理量:110m3/h 设备数量:2套 单套设备尺寸:31.0m×6.0m×6.8m 设备组成:电化学除油池、油水分离池、电絮凝反应池、斜管沉淀池 不用 金属离子是以化合物的方 式加入的,使出水阴离子 (Cl-、SO42-)含量增加 只有絮凝作用 所需投加金属离子剂量是 电絮凝的 3~10 倍 传统加药化学絮凝 相对形成絮体较疏松 金属离子的加入是一个离 散的过程,可能导致再稳定 现象,影响絮凝效果。 2 絮凝过程 4 出水阴离子增加 5 产生作用 进水水质发生变化时,处理 效果易受影响,不易控制。 投加大量化学药剂 图5 电化学除油+电絮凝除浊一体化设备图 3.4 碟片式超滤装置 3.4.1 技术介绍 超滤是过滤精度最高、应用最为广泛的膜技术之一,膜孔径在 20~1000? 之间。 超滤膜是在一种高分子材料上通过工艺的手段做成孔径很小的微孔,以压力为推动力 分离大分子和小分子,不仅可以有效地去除微生物、胶体、悬浮物颗粒,还可以有效 地去除细菌、 病毒以及热源。 由于超滤材料为高分子材料, 具有比较强的耐腐蚀性能, 因此在实际使用过程中可以进行在线的化学清洗处理。 碟片式超滤工艺单元主要是用于含油和悬浮物污水的深度预处理装置,由于超滤 膜本身的特性,大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小的颗粒物质都可以在此去除, 使超滤系统出水的油和悬浮物显著降低。 表8 中空纤维UF和碟片式UF技术对比 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项目 膜结构形式 膜材质 工作动力 操作温度 允许进水油含量 进水浊度 除油效率 膜污染形式 优势特点 中空纤维UF 中空纤维 PVDF 进水提升泵 常温,25±5℃ ≤1.0mg/L ≤5.0NTU 100%,截留 中空纤维外表面 碟片式UF 圆形平板 PVDF 产水抽吸泵 5~70℃ ≤40.0mg/L ≤100NTU 100%,截留 平板外表面 反洗路径长,阻力大 反洗路径短阻力小(平板) 平板表面可机械/手 动刷洗,效果极佳 污染物污堵严重,不 耐污能力强, 污染物易清洗 易清洗 耐油污能力强 正压运行,对膜强度 负压运行, 对膜强度要求低 要求高,膜易断丝 常温运行 膜不易断丝 耐温能力强, 适应较高温度 连续运行 3.4.2 设备参数 1) 膜材质:PVDF 2) 膜池材质:碳钢内防腐 3) 单套设备处理量(产水) :60m3/h 4) 设备数量:4 套 5) 单套设备尺寸:2.05m×10.85m×1.20m 图6 碟片式超滤系统 3.5 主要设备清单及占地面积 表 9 主要设备清单 序号 一 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2 名 称 电化学除油+电絮凝除浊一体化装置 主体工艺设备 总进水调节槽 一体化本体 (含除油及除浊单元) 电化学除油反应器 电絮凝反应器 曝气及气浮单元 刮油机 电极电源柜 操作检修平台 辅助设备及设施 个 套 套 套 套 台 台 套 1 2 8 4 8 2 1 1 单位 数量 2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.3 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 5.3 二 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.3 2.4 2.5 3 3.1 3.2 3.3 pH 调节系统 (含酸碱计量泵、配套安全阀、阻尼缓冲器、 Y 型过滤器、压力表、支架、酸碱罐、加酸混合器等) 污泥压滤系统 工艺风 仪表风 仪表 进水流量计 调节水槽液位计 pH 计 管道安装与阀门 一体化本体工艺阀门 安装附件 工艺管道与管件 电气 进水提升泵 阀控箱 电源柜 碟片式超滤装置 主体工艺设备 碟片式超滤膜组(膜箱内管道、支架) 曝气装置 超滤产水槽 辅助设备及设施 反洗单元 化学清洗单元 加酸泵 超滤杀菌剂加药系统 仪表 流量计 水槽液位计 pH 计 套 套 套 套 个 个 个 套 批 套 台 台 台 1 1 2 1 1 1 4 2 1 2 3 2 6 套 套 个 套 套 台 套 个 个 个 4 4 1 1 1 1 1 4 5 4 3.4 3.5 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 5.3 5.4 三 1 2 3 4 5 6 7 整个系统自控及配电 浊度仪 压力表 电气 反洗提升泵 抽吸泵 工艺管道与阀门 工艺管道与管件 阀门(含手动阀门、自动阀门) 电 仪 安装附件 操作站 软件编程系统 UPS 电源 PLC 控制柜 电缆、桥架及安装材料 总进水配电柜 工频泵柜 个 批 台 台 批 批 批 批 台 台 台 台 批 台 台 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 表10 工程占地面积估算 序号 1 项 目 电化学除油+电絮凝除浊 一体化设备 2 3 碟片式超滤设备 配电室、加药间、压泥机房 有机玻璃 钢筋混凝土 120 100 平面布置 钢结构 占地面积/m2 400 4 车间总平面积 框架结构 1500 4 投资和运行费用分析 4.1 总投资估算 表 11 总投资分项估算表 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电化学除油+电絮凝除浊一体化设备 碟片式超滤设备 电气自控仪表 土建工程 总图工程 采暖工程 设备安装费 设计费 调试费 合 计 小计 2000 万元 1000 万元 560 万元 600 万元 300 万元 200 万元 500 万元 200 万元 100 万元 5460 万元