采油污水處理設(shè)備及技術(shù)講座

1、采油污水處理技術(shù),采油污水處理設(shè)備及技術(shù),,2006.07.20,采油污水處理技術(shù),目 錄,,,1.油田采油污水的特點,3.采油污水的回注處理方法,6.采油污水配套技術(shù),,7.采油污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢,前言,2.油田采油污水的去向,4.采油污水的外排處理方法,5.采油污水的鍋爐回用處理方法,采油污水處理技術(shù),目前，我國大部分油田已進入中后期開采階段，采出液含水量逐年遞增，綜合含水達90%以上，導致采油污水量增加較快，并且處理難度越來越

2、大。隨著環(huán)保要求的提高，含油污水需經(jīng)各種工藝的處理達到回注或外排之目的。,前 言,采油污水處理技術(shù),采油污水具有如下特點：,1.油田采油污水的特點,1.1水溫較高；,1.2礦化度較高；,1.3含有大量的細菌，特別是SRB、TGB；,1.4表面張力大，殘存大量的化學藥劑及其它的雜質(zhì)。,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組成，以乳化油的處理難度最大。 懸浮物——地層采出泥砂等。

3、 化學物質(zhì)——聚合物、降粘劑、酸化液、壓裂液、其它表面活性劑。,采油污水處理技術(shù),2. 采油污水的去向,1、回注。 采油污水經(jīng)處理后大部分作為回注水注入地層用于二次采油，根據(jù)地層滲透率水質(zhì)各有不同。2、外排。 根據(jù)所處地域、水體自凈能力的不同，對水量、水質(zhì)要求不同。3、鍋爐用水。 當?shù)厮淳o缺時采用污水做為水源，但水質(zhì)要求極高，處理費用高,采油污水處理技術(shù),3、采油污水回注的處理方法,

4、目前，國內(nèi)油田采油污水中90%以上是用于注水油田的開發(fā)。這是因為采油污水具有較高的表面張力和礦化度，與地層的配伍性好，有利于石油開采。采油污水處理大多采用物理和化學方法相結(jié)合的技術(shù)達到回注水的要求。該法在新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備未廣泛推廣使用前，在一定時間內(nèi)仍然是主要的處理方法。但存在以下的缺陷：占地面積大、投資大、運行費用高、易造成二次污染等。,3. 1 傳統(tǒng)的處理方法,采油污水處理技術(shù),3、 采油污水的回注處理方法,,傳統(tǒng)的污水處理工

5、藝是在沉降罐前投加化學藥劑，經(jīng)沉降罐自然沉降，除去浮油及顆粒大的雜質(zhì)，再經(jīng)過濾罐除去微小油滴及未沉降的懸浮物，從而達到注水標準。,,,,采油污水處理技術(shù),,3.2 常用處理設(shè)施3.2.1 緩沖調(diào)節(jié)與預(yù)收油罐設(shè)施3.2.1.1、緩沖調(diào)節(jié)罐的作用。 調(diào)節(jié)水量及水質(zhì)。3.2.1.2、預(yù)收油罐的作用。 對污水進行初步除油，減少下段沉降設(shè)施的負荷。,,,采油污水處理技術(shù),,3.2.1.3、除油緩沖罐的結(jié)構(gòu)及工作原理。

6、 常規(guī)下罐為空罐，進出水口在罐內(nèi)可分開一定距離，并設(shè)喇叭口，避免進出水口太近水的沖擊對油珠自然上浮的產(chǎn)生影響。上部設(shè)收油裝置及加熱盤管，根據(jù)罐內(nèi)水位設(shè)定，可定期或連續(xù)回收罐上部的原油。 通常狀況下，污水在罐內(nèi)停留時間2小時以上時，可以去除污水中90％以上的浮油、分散油和少部分乳化油，為下一段污水沉降創(chuàng)造了良好的條件。,,,采油污水處理技術(shù),,3.2.2. 混凝沉降設(shè)施3.2.2.1、立式混凝沉降罐：

7、 傳統(tǒng)的立式混凝沉降罐是一種重力分離型除油構(gòu)筑物，內(nèi)部主要由油層、沉降區(qū)、集水區(qū)三部分組成?；驹硎牵河稍兔撍到y(tǒng)排出的含油污水經(jīng)進水管流人罐內(nèi)的中心加藥反應(yīng)筒，經(jīng)配水管流人沉降區(qū)。水中粒徑較大的油珠在油水相對密度差的作用下首先上浮至油層，粒徑較小的油珠隨向下流動，在此過程中，一部分小油珠由于自身在靜水中上浮速度不同及水流速度梯度的推動，不斷碰撞聚結(jié)成大油珠而上浮，無上浮能力的部分細小油珠隨水流出沉降罐。采用固定式收油結(jié)構(gòu)，污

8、油從收油管流出進入污油池，再經(jīng)污油泵輸送到脫水系統(tǒng)。,,,采油污水處理技術(shù),,存在問題：第一是排泥困難，由于沉降罐水中懸浮物靠與油水比重差下沉至罐底部積泥區(qū)，罐底面積大，過去在罐底設(shè)穿孔管排泥，但排泥效果不好，沉積的污泥不易排出罐外，久而久之罐底污泥越積越深，嚴重影響出水水質(zhì)，不得已而清罐，清罐周期短，工人勞動強度大，并造成環(huán)境污染，影響正常的生產(chǎn)運行。第二是固定式收油槽不能及時連續(xù)地將污油排出，罐頂中心部污油易板結(jié)，不易排出，老化

9、油現(xiàn)象較嚴重，,,采油污水處理技術(shù),,3.2.2.2. 斜板式沉降罐 斜板沉降罐在油水流動方向上安裝有傾斜的平行板或波紋傾斜板，縮短油珠垂直上升的距離，使油珠在斜板下表面聚集成較大的油珠，提高油水分離效率，對污水中的溶解油和乳化油去除效率較高，可以替代污水處理系統(tǒng)中的沉降罐。據(jù)資料介紹，與普通立式沉降罐相比，同樣大小的沉降罐的除油處理能力可提高1.0-1.5倍。,,,采油污水處理技術(shù),,3.2.2.3.高效污水沉降罐

10、 高效污水沉降罐為一水平放置的臥式容器，主要由進水區(qū)、整流區(qū)、沉降區(qū)、油室、水室、積泥槽等構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)特點為： 1、采用臥式結(jié)構(gòu)，污水以水平方式流過沉降罐,克服了污水在分離過程中重新混合產(chǎn)生的二次污染。 2、附設(shè)整流組件，對水流有很好的整流作用，盡可能保持了污水在較大流速下處于穩(wěn)定的層流狀態(tài)。 3、采有盡可能小的板距的斜板，從而在一定平面尺寸的設(shè)備容器內(nèi)，獲得了盡可能多的沉

11、積面積。,,,采油污水處理技術(shù),,4、水室“U”形管采用可調(diào)節(jié)高度的升降套筒結(jié)構(gòu)，可有效調(diào)節(jié)沉降區(qū)油水界面高度，從而使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。 5、水出口采用先進的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，從而使水室液位保持平穩(wěn)，保證了設(shè)備的平穩(wěn)運行。 6、罐體下部設(shè)錐形收泥槽，有效地增加了污泥沉降空間，同時也有利于排泥。 7、整個罐體內(nèi)布置有完善的沖洗管線，可對斜板、積泥槽等積油、積泥位置進行高壓水沖洗。避免

12、了設(shè)備的油、泥堵塞。,,,采油污水處理技術(shù),,,,,在勝利、遼河、華北油田也在使用“油水高效分離器”，其設(shè)備內(nèi)件裝有一種特殊的集凝聚、分離雙作用的除油裝置，能使液體分散相在很短的時間內(nèi)聚結(jié)后分離。主要用于分離水中的分散油，此項技術(shù)根據(jù)露珠原理，采用了葉狀板形、蜂窩式結(jié)構(gòu)組合式內(nèi)件，主要用于分離含油污水中的分散油成分，當污水流經(jīng)內(nèi)件時，其中的細小油滴在迷宮式流道中反復(fù)碰撞，相互吸附聚結(jié)，從而形成更大粒徑的油滴，并在流動中迅速上浮至罐頂或水

13、的表面，經(jīng)頂部的收油裝置收油。此項技術(shù)能在很大范圍內(nèi)去除水中的污油，而且在較低的溫度下，也能保持較高的去除率，可去除98%大于10微米的游離油。,采油污水處理技術(shù),,3.2.3、過濾設(shè)備 過濾是一種能夠截留排水中懸浮微粒和油，進行固液分離的物理的機械的水處理技術(shù)。 過濾的分離機理除截留大量懸浮微粒及各種細菌外，起主導作用的是其聯(lián)系和吸附功能，由于分子引力作用，使排水懸浮物固體和油吸附于濾料表面或表面的絮凝

14、物上，另外，濾料也可用粗粒化材料，過濾設(shè)備一般由濾料層、墊層、集水系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)四部分組成。油田常用的含油污水處理過濾池（罐）類型較多，有重力式快濾池，虹吸濾池、反向濾池、聯(lián)合濾池（罐）、壓力濾罐、單閥濾罐、核桃殼濾罐；近幾年還發(fā)展了微孔過濾器，陶瓷燒結(jié)管等精濾器，另外還開發(fā)了多層濾料過濾器，纖維球過濾器、膜過濾等設(shè)備。,采油污水處理技術(shù),,,,典型流程,采油污水處理技術(shù),,3.3新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用 在傳統(tǒng)的污水處理工藝的基礎(chǔ)

15、上，通過使用新技術(shù)、新設(shè)備替換原有流程中的單元處理法，使含油污水處理效率得到較大的提高。,,,采油污水處理技術(shù),,,3. 3.1旋流分離法,水力旋流器是20世紀80年代開發(fā)的一種油水分離技術(shù)，它能有效的提高含油污水的處理效果。,,§原理：它的基本原理是依靠離心分離，即含油污水沿切線方向進入旋流分離器，液體在其內(nèi)部產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，依靠油、水的密度差所產(chǎn)生的離心力差，迫使油水兩相分離。,采油污水處理技術(shù),,,§特點：具有分

16、離效率高、處理量大、重量輕、占地面積小、操作方便等。,§分類：旋流器分類方法有兩種。一種是按旋流器是否旋轉(zhuǎn)分類，可分為靜態(tài)和動態(tài)。另一種是按結(jié)構(gòu)分類，可分為單錐和雙錐。,,采油污水處理技術(shù),3. 3.2 浮選法,浮選法在石油、化工領(lǐng)域廢水處理中與水密度相差不大的細小顆粒中得到廣泛的應(yīng)用。,該法是通過在污水中產(chǎn)生大量的氣泡，使油滴及顆粒物質(zhì)結(jié)合在一起上浮至水面，達到分離的目的。,溶氣浮選機,來水首先經(jīng)超聲氣振使油粒脫穩(wěn)，然后在

17、微細氣泡的吸附攜帶下上浮水面；溶氣水分兩次分別在兩級氣浮室釋放。,,采油污水處理技術(shù),3. 3.3 膜處理法,膜處理法是一種新的高效水處理工藝。它具有耗能低、不產(chǎn)生二次污染，簡單易行的優(yōu)點。,膜處理法有微濾和超濾。兩種方法各有其優(yōu)缺點。膜法處理采油污水關(guān)鍵在于解決膜污染導致的膜通量降低、堵塞、使用壽命縮短等問題，同時還關(guān)系到膜的選擇與污水水質(zhì)相匹配的問題。,,采油污水處理技術(shù),3. 3.4 水質(zhì)改性法,原理： 油田污水水質(zhì)改性技術(shù)不同

18、于傳統(tǒng)的油田污水技術(shù)，因油田污水的凈化與穩(wěn)定均受到污水中各種離子等化學成分的影響。水質(zhì)改性是根據(jù)不同油田污水的特點，加入離子調(diào)整劑，來調(diào)整污水中有關(guān)離子的分布，實現(xiàn)凈化水質(zhì)、穩(wěn)定水性、使水質(zhì)達標。,,采油污水處理技術(shù),技術(shù)特點： 利用一個特制的多功能反應(yīng)器，在污水流經(jīng)該反應(yīng)器時，通過控制水量和水性，加入特定的離子調(diào)整劑，完成凈化水質(zhì)和穩(wěn)定水性的任務(wù)。,,采油污水處理技術(shù),處理工藝流程圖,反應(yīng)器,沉降罐,去過濾罐,混合反應(yīng)

19、裝置,該裝置具有三個相互連續(xù)又各獨立的旋流混合反應(yīng)室，來水依次與不同種類藥劑混合反應(yīng),混合反應(yīng)后進入環(huán)空分離室，在環(huán)空分離室較大顆粒絮體沉淀至裝置底部排出，大部分隨水流進入后續(xù)的沉降罐進行沉降。設(shè)備結(jié)構(gòu)原理見圖。,新疆油田分公司,離子旋流反應(yīng)法技術(shù)典型工藝流程,,采油污水處理技術(shù),4、采油污水外排處理方法,主要的處理方法有化學和生物兩種方法。,4.1、化學方法,化學方法是國內(nèi)外處理采出水的常用方法，處理關(guān)鍵是對不同的水質(zhì)，開發(fā)出高效的水

20、處理藥劑。,存在的主要問題： 處理后水中的COD、石油類不穩(wěn)定等。,據(jù)有關(guān)報道，采用化學藥劑處理后的污水中CODcr去除率只有10%~15%，而采用生物絮凝劑處理后的污水中CODcr去除率達40%~60%。,,采油污水處理技術(shù),4.2 生物方法,生物方法處理采出水具有不產(chǎn)生二次污染、自然凈化、水質(zhì)穩(wěn)定、處理成本低等優(yōu)點。,據(jù)報道有200多種微生物能降解采出水中的石油類、CODcr，但在自然條件下，在一定的空間和時間內(nèi)其降解能力是有限的

21、。限制生物降解的因素主要是采出水本身的毒性和抗性組分，其它限制因素有溫度、營養(yǎng)、油污的物理狀態(tài)等。為了提高微生物處理采出水的能力，人們常從兩個方面下手：一是通過基因工程或人工馴化的手段獲得高效工程菌；二是改善微生物的生長環(huán)境條件，如：人工曝氣增加氧的濃度，調(diào)節(jié)碳、氮和磷的比例，有效控制pH值等?？傊?，微生物降解對消除石油污染起到了重要的重要作用，而且受到普遍的關(guān)注，相關(guān)研究也十分活躍。,,采油污水處理技術(shù),4.2 生物方法,原理：生物

22、處理是將石油碳氫化合物作為微生物的飼料。生物處理不但能清除消耗溶解氧或?qū)е陆邮芩w污染的有機物質(zhì)，而且這些處理能通過將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化成對環(huán)境無害、安全的化合物而使有機物質(zhì)穩(wěn)定在一個相對低的水平上。,碳氫營養(yǎng)物質(zhì)原料的乳化增加了直接接觸的溶解率。然而為了有效地進行石油碳氫化合物的降解，微生物碳氫化合物的溶解率必須大于或等于生物降解率。,,采油污水處理技術(shù),,被吸收的碳氫化合物,被吸收的石油碳氫化合物,,細胞膜,,水+CO2+細胞,,生物表面

23、活化劑和乳化劑,,可溶碳氫化合物,石油碳氫化合物的溶解,懸浮的石油碳氫化合物,,,,,,,,,如圖所示：,石油碳氫化合物作為高能食物來源被消耗掉。微生物將這些物質(zhì)再生或轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)：二氧化碳、水和細胞。所以說生物學處理達到了總的環(huán)境保護要求，而其它方法處理只是改變石油碳氫化合物組分的物相，沒有將其從環(huán)境中完全消失。,采油污水處理技術(shù),生物處理工藝流程簡圖,曝氣池,,采油污水處理技術(shù),5 采油污水鍋爐回用水處理方法,對于鍋爐給水要求較嚴

24、，除了要求去除油、懸浮物和細菌外，還要去除水中的二氧化硅，對總硬度和總堿度也有嚴格要求。一般用活性炭去除COD，用電滲析去除水中的硬度、堿度和部分COD，但成本較高，可用離子交換法。最好不用曝氣，一般用封閉流程隔氧。,,采油污水處理技術(shù),6 采油污水配套技術(shù),對含油污水處理時還需增加輔助配套的流程，主要有加化學劑（用于絮凝、混凝、阻垢、緩蝕和殺菌等）、排泥與污泥處理或反洗再生。,,采油污水處理技術(shù),6 采油污水配套技術(shù),6.1含油污泥無

25、害化處理技術(shù),機理：無害化處理含油污泥是利用不同性質(zhì)的化學物質(zhì)進行物理—化學固化處理，使其具有一定的機械強度，并且在任何環(huán)境條件下，所有有害成份不再析出污染環(huán)境。,,采油污水處理技術(shù),6 采油污水配套技術(shù),6.2 污泥助排技術(shù),原理：負壓助排是采用液體射流原理而設(shè)計的。,,采油污水處理技術(shù),7 采油污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢,采油污水處理方法還需進一步的創(chuàng)新、完善和組合。,7.1 化學處理方法是目前不可避免的處理程序。在污水量不斷增長的情況下

26、，藥劑投加量也在增加，導致處理成本過高，易造成二次污染。因此開發(fā)具有高效處理能力、無污染的化學藥劑是今后的研究方向之一。,,采油污水處理技術(shù),7.2生物處理方法應(yīng)用，具有操作方便、易于管理、水質(zhì)穩(wěn)定、成本低、自然凈化的優(yōu)點，可使采油污水達標排放。研究培養(yǎng)在采油污水中具有生存能力強、適應(yīng)性強、能高效降解多種有機物的菌種是處理的關(guān)鍵。,,采油污水處理技術(shù),7.3聚結(jié)法的發(fā)展趨勢是研究開發(fā)高效破乳能力的材料，既改變材料的空間結(jié)構(gòu)和使用多種聚結(jié)

27、材料一起處理污水，從而使聚結(jié)性能進一步的提高。,7.4 水力旋流器具有設(shè)備體積小、占地面積小、處理效率高的特點，將旋流技術(shù)和氣浮選技術(shù)結(jié)合起來的處理技術(shù)值得研究。,,采油污水處理技術(shù),7.5 膜處理采油污水能達到最嚴格的出水水質(zhì)標準，是今后最具發(fā)展?jié)摿Φ奶幚矸椒?，開發(fā)膜通量大、膜性能好、抗污染的材料是當前急需解決的課題；將膜技術(shù)和聚結(jié)技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出具有物理破乳功能的材料，既解決了膜污染所造成的諸多問題，還減少了目前的多單元處理模