CN103601348A - 气田采出水深度处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气田采出水深度处理工艺，解决现有废水处理工艺无法很好的控制泡沫和去除钙镁离子，以及无法实现资源利用的问题。本发明包括以下处理工艺：泡沫分离工艺、吸附-混凝一体化工艺、二效蒸发工艺、催化氧化处理工艺、SBR生化处理工艺。通过上述处理工艺，解决目前存在的高含盐含有机物的采出水的达标处理，且本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用；另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种气田采出水深度处理工艺。
背景技术
普光气田有赵家坝和D403两座采出水处理站以及三口回注井，设计处理能力950方/天，均采用气提-除硫-净化-过滤处理工艺达标回注。
目前普光气田日均产出水约700-800方，接近回注设计处理能力，已经超过设计的配注量。
产水量与回注能力矛盾逐渐加剧，需增加回注井及配套回注设施；或采取其他处理方案，达标排放回用，减量处理回注非常必要。
据调查，中原油田地质勘探研究院对产水预测：由2013年水700m3/天上升到2016年1674m3/天。回注预测：由2013年底最大回注量806m3/天递减至2016年底265m3/天。
目前，普光气田采出水回注处理面临着诸多困难：1. 回注层选择难，回注能力远远不足。2. 回注安全风险大。由于气田所在的位置峰峦叠嶂、山区地质稳定性差，井筒完整性和地面储输系统安全控制较难。3. 投资大，运行成本高。目前采用罐车拉运回注，日需转运60车次，运行成本高。如新建注水井至少需要三口井，投资预计3亿多。4. 新回注井建设周期长。新打回注井至少半年以上，加上前期地面建设、后期配套设施建成产能单井需要时间在1年以上。
目前的回注能力明显不足已经严重的影响目前气田采气的正常生产，如何采用新处理技术对采出水达标排放或回用处理不仅是技术问题，也是重要的经济和环境问题，尤其是亟待解决的实际生产问题。 普光气田赵家坝污水处理站和大湾D403回注站，现有工艺处理后的水质只满足回注要求，要实现采出水的达标外排、资源利用等减量处理存在困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气田采出水深度处理工艺，解决现有废水处理工艺无法很好的控制泡沫、去除钙镁离子、脱盐降COD、，达标外排处理，以及无法实现资源利用的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
气田采出水深度处理工艺，包括以下步骤：
（1）将采出水通入泡沫分离机去除采出水中的发泡物质，即得清液；
（2）在清液中加入吸附剂，吸附清液里的表面活性和臭味类物质，再加入混凝剂进行混凝，将经吸附混凝后的清液收集于清液储罐内，产生的渣泥经板框机械过滤，所得的液体同样收集于清液储罐内；
（3）将清液储罐内的清液通入二效蒸发系统进行蒸发即得蒸发水、盐浆和母液，盐浆经悬浮洗涤装置除去泥垢，再通过离心机脱水干燥即得粗盐；
（4）将蒸发水打入游离基催化氧化处理和SBR生化处理后即可外排。
进一步地，所述步骤（1）具体实现方法如下：将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，通过调整分离水的液面高度，达到泡沫物质分离水质降泡目的，从而得到清液。
再进一步地，所述步骤（2）的具体实现方法如下：
a2、在清液中加入吸附剂，在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min；
b2、然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min；
c2、加入PAM絮凝剂，在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min，然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌1～3min，使絮凝物凝结为絮团；静置沉降30min以上，混凝水即分离为上下两层；
d2、将上层清液用自吸泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵全部打进板框过滤机，靠隔膜泵高压和板框滤布使絮凝物过滤分离，得清液和泥饼，将清液收集于清液储罐内，泥饼收集焚烧处理。
所述步骤（3）的具体实现方法如下：将清液储罐内的清液通入二效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得蒸发水和盐浆、母液；将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐；母液直接转入泥饼一并进行焚烧后处理。
更进一步地，所述步骤（4）中游离基催化氧化处理的具体实现方法如下：在氧化反应罐中预先装填非均相催化剂CAT1；氧气经臭氧发生器产生臭氧；臭氧与蒸发水一起通入反应罐，将臭氧转化为·OH游离基自由基充分混合在蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性的氧化，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质ＣＯＤ至180mg/L以下。
另外，所述步骤（4）中SBR生化处理的具体实现方法如下：将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为：进水COD180-500mg/L，NH3-N 80-200mg/L，pH7.8-9.5；停3h曝1h，循环进行，水深4米，溶解氧≥2mg/L，调整水质C：N：P=100:5:1；控制活性污泥浓度：1200-4500mg/L，污泥沉降比：15-35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L，NH3-N ＜8mg/L，经处理后的水经砂滤即可直接外排。
作为一种优选，所述吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，且吸附剂加入量为350mg/L；所述硅酸铝铁混凝剂的加入量为800mg/L；生石灰的加入量为2000～4000mg/L；所述PAM絮凝剂是分子量1200万、阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm；所述活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，粒度为200目；所述硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目，有效含量大于95%。其中硅酸铝铁混凝剂即为聚合硅酸铝铁混凝剂，有效含量大于95%是硅酸铝铁的质量占混凝剂质量的95%以上。
本发明具有以下优点及有益效果：
（1）本发明将采出水首先通过泡沫分离机，能够快速分离发泡性物质，降低发泡趋势，同时降低水质COD和悬浮物，可以部分除去污水中的气泡物质，减小发泡趋势；经泡沫分离机处理后，水质泡沫高度减少85%，水质COD降低约20～30%，悬浮物去除达40%以上，同时明显减轻污水的臭味。
（2）本发明通过吸附、混凝处理能够快速有效地吸附采出水中的表面活性类物质，钙镁离子去除率达30～50%，COD下降30～60mg/L，可以实现控泡除臭、降硬，初步降COD的目的。
（3）本发明通过二效蒸发处理大幅度降低污水COD和氯离子，COD可从900～2000mg/L降低至140～400mg/L，氯离子可从16500～19000mg/L降低至70～120mg/L。
（4）本发明通过游离基催化氧化处理，可使出水COD稳定保持在80～180mg/L；出水再通过SBR生化处理，可保证出水无色无味，pH、COD、氨氮等指标可达外排标准，COD稳定在60mg/L以下，氨氮小于8mg/L，最终出水无臭味，其他指标也达到了循环冷却水标准。
（5）本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用；另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
气田采出水深度处理工艺，包括以下步骤：
泡沫分离工艺：将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，达到泡沫物质分离水质控泡目的，从而得到清液。其中，气体流量为9～200m3/h，压力0.05MPa。上述泡沫分离机的运行参数为：流量4m3/h，射流泵功率：0.55KW，气体液比：（30-90）:1。经过泡沫分离机处理后的采出水指标如下表1：
通过表1可知，处理2h，水质泡沫高度减少85%，并且水质COD降低约20～30%，悬浮物去除达40%以上，同时明显减轻污水的臭味。
吸附-混凝一体化工艺：在清液中加入吸附剂，在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min；然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min；接着加入PAM絮凝剂，在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min，然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌1～3min，使絮凝物凝结为絮团；沉降静置30min以上，混凝水即分离为上下两层；最后将上层清液用离心泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵将采出水全部打入进板框过滤机，保持板框压力大于2.0MPa，使絮凝物和机杂与废水分离，再将废水经机械过滤得清液，并将清液收集于清液储罐内。其中，作为一种优选，所述吸附剂加入量为350mg/L，且吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，碱溶-微波改性，密度2.1～2.3g/cm3；粒度200 目；另外，所述硅酸铝铁混凝剂的加入量为800mg/L；生石灰的加入量为2000～4000mg/L；硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目；所述PAM絮凝剂是分子量1200万阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm。
二效蒸发工艺：将清液储罐内的清液通入二效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得蒸发水和盐浆、母液；将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐；母液直接转入泥饼一并进行焚烧后处理。其中，二效蒸发结晶的工艺参数：型号：SYQZ-500，进料量：500kg/h，进料浓度：2%～4%，蒸发量：480kg/h，蒸汽耗量：324.775kg/h（压力～0.2MPa），蒸发出水温度：58℃，二次蒸汽冷凝器冷却水用量：26.85t/h（进32℃，出37℃），出料量：4.0kg/h（湿盐浆），设备总功率：20.9KW。经二效蒸发结晶系统处理能够大幅度降低污水COD和氯离子；COD从900-2000mg/L降低至140-400mg/L，Cl-从16500-19000mg/L降低至70-120mg/L。蒸发水除COD、气味两项指标外，其他指标均达到了GB8978-1996《污水综合排放标准》和GB50500-2012《工业循环冷却水设计规范》回用标准。
催化氧化处理工艺：在蒸发水中加入非均相催化剂CAT1，并将臭氧转化为OH游离基自由基通入蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性氧化反应，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质ＣＯＤ至180mg/L以下。
SBR生化处理工艺：将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为：停3h曝1h,循环进行，水深4米，溶解氧≥2mg/L，调整水质C：N：P=100:5:1；控制活性污泥浓度：1200-4500mg/L，污泥沉降比：15-35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L，经处理后的水经砂滤即可直接外排。
蒸发水经SBR工艺处理，出水效果及对比结果如下表2：
蒸发水经SBR生化处理，出水无色无味，pH、COD等指标可达外排标准。COD稳定在60mg/L以下，其他指标也达到了循环冷却水标准。
经本发明处理后，排放水可用于蒸发系统锅炉和冷却塔本身和净化厂回用冷却水，粗盐作为生产副产品可用于销售和利用，废渣进行焚烧从本质上改变了固废性质，污染物无害化和综合利用，实现了采出水的“无害化、减量化和资源化”，极大的减轻了企业污水回注的生产压力，保护了当地环境，同时节约了大量的生产资源和土地资源。符合国家产业政策和建设生态气田的开发战略，对保护气田周边生态环境，维护企业和地方良好关系，树立良好企业形象和可持续发展起到了积极的促进作用。
本发明为实施可以真正实现采出水的彻底达标处理排放和回用，并将产生的副产物工业盐用于销售和利用，废渣也很好的利用配套的焚烧设施实现了减量和资源化处理（作为水泥辅料），极大的减少了目前普光气田污水回注的压力，完全实现了“无害化、减量化、资源化”的目标，彻底解决了采气污水高含盐、高COD和色度等不达标的问题，消除了污水治理排放的环保隐患，经处理的固体液体和气体全部一次性达标，不需重复治理。减少了企业后续处理费用和排污费、环境监测费支出；同时节省了因回注打井、污水运输和日常注水生产的长期费用。同时, 节约占地面积，有效的保护国家的土地资源,节约征地费和土地租赁费。此外，采出水蒸发结晶处理彻底，不存在环保隐患，减少因排放水和回注水引起的环保纠纷带来的赔偿，保障了勘探开发的顺利进行，避免因环保问题而使气田停产，由此而产生巨大的环保经济效益和社会效益，为油气田企业实现可持续发展提供良好的技术支撑。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.气田采出水深度处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将采出水通入泡沫分离机去除采出水中的发泡物质，即得清液；
（2）在清液中加入吸附剂，吸附清液里的表面活性和臭味类物质，再加入混凝剂进行混凝，将经吸附混凝后的清液收集于清液储罐内，产生的渣泥经板框机械过滤，所得的液体同样收集于清液储罐内；
（3）将清液储罐内的清液通入二效蒸发系统进行蒸发即得蒸发水、盐浆和母液，盐浆经悬浮洗涤装置除去泥垢，再通过离心机脱水干燥即得粗盐；
（4）将蒸发水打入游离基催化氧化处理和SBR生化处理后即可外排。
2.根据权利要求1所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤（1）具体实现方法如下：将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，通过调整分离水的液面高度，达到泡沫物质分离水质降泡目的，从而得到清液。
3.根据权利要求2所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）的具体实现方法如下：
a2、在清液中加入吸附剂，在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min；
b2、然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min；
c2、加入PAM絮凝剂，在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min，然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌1～3min，使絮凝物凝结为絮团；静置沉降30min以上，混凝水即分离为上下两层；
d2、将上层清液用自吸泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵全部打进板框过滤机，靠隔膜泵高压和板框滤布使絮凝物过滤分离，得清液和泥饼，将清液收集于清液储罐内，泥饼收集焚烧处理。
4.根据权利要求3所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤（4）中游离基催化氧化处理的具体实现方法如下：在氧化反应罐中预先装填非均相催化剂CAT1；氧气经臭氧发生器产生臭氧；臭氧与蒸发水一起通入反应罐，将臭氧转化为·OH游离基自由基充分混合在蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性的氧化，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质ＣＯＤ至180mg/L以下。
5.根据权利要求4所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤（4）中SBR生化处理的具体实现方法如下：将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为：进水COD180-500mg/L，NH3-N 80-200mg/L，pH7.8-9.5；停3h曝1h，循环进行，水深4米，溶解氧≥2mg/L，调整水质C：N：P=100:5:1；控制活性污泥浓度：1200-4500mg/L，污泥沉降比：15-35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L，NH3-N ＜8mg/L，经处理后的水经砂滤即可直接外排。
6.根据权利要求5所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，且吸附剂加入量为350mg/L。
7.根据权利要求6所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述硅酸铝铁混凝剂的加入量为800mg/L；生石灰的加入量为2000～4000mg/L。
8.根据权利要求7所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述PAM絮凝剂是分子量1200万、阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm。
9.根据权利要求8所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，粒度为200目。
10.根据权利要求9所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目，有效物含量95%。
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