CN102923878A - 油田废水模块化处理设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种油田废水模块化处理设备，包括废水预处理单元、完成微界面凝聚、脱色、除油的微界面控制单元、去除较大颗粒杂质的沉淀单元、截留细小絮体的砂滤处理单元、除去毒害物质的臭氧催化氧化单元、除去溶解性有机物及微量重金属离子的吸附处理单元、进一步去除大粒径杂质的膜处理单元以及对污泥进行处置的污泥处理单元，具体设备包括加药系统、微界面凝聚反应箱、斜管沉淀箱、中间增压泵、过滤器、臭氧催化氧化反应器、活性炭吸附装置、膜处理装置、叠螺式污泥脱水机以及与之配套的管路阀门控制系统，本发明可根据处理水的不同归宿，通过预设的管路控制系统来启用相应处理单元，实现了不同种类的油田井场作业废水处理的模块化。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及油田废水的处理，具体涉及油田井场废水模块化处理设备及工艺。
背景技术
油田井场废水是在对油井进行增产措施作业时产生的含油废水，包括洗井、修井、完井与固井、压裂等措施废水，其共同的水质特点为高COD、高浊度，乳化油含量较高。由于废水COD过高且缺乏微生物生长所需的营养物质，因此不适合采用生物法处理；采用化学氧化法处理井场废水，氧化剂投加量大、处理效率不高，处理耗时较长且成本巨大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种油田井场废水模块化处理设备及工艺，可以根据处理水的不同归宿确定废水中污染物的控制指标，启用专门针对该控制指标的处理模块，将进入装置的废水处理至目标水质，处理方式实用、快捷，便于现场解决问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种油田废水模块化处理设备，包括：
预处理单元，废水在其中完成pH调节、预氧化、破乳过程，提高后续处理单元运行效率；
微界面控制单元，接预处理单元出口，废水在其中完成微界面凝聚、脱色、除油；
沉淀处理单元，接微界面控制单元出口，废水在其中完成大颗粒杂质的固液分离；
砂滤处理单元，接沉淀处理单元出口，废水在其中除去未能在沉淀单元分离的细小悬浮物，减轻后续处理单元运行负荷；
臭氧催化氧化单元，接砂滤处理单元出口，废水在其中除去有毒有害类有机污染物；
吸附处理单元，接臭氧催化氧化单元出口，废水在其中除去溶解性有机物及微量的重金属离子。
膜处理单元，接吸附处理单元出口，废水在其中进一步去除大于预设粒径值的杂质，完成对井场废水的最终处理。
具体地，一种油田废水模块化处理设备，包括加药系统1(pH调节剂、预氧化剂、絮凝剂、助凝剂配药箱)，当井场废水水质不能满足设备正常运转要求时，将预处理药剂通过加药系统投加至预处理反应箱2，完成废水的预处理；经预处理的废水自流进入微界面控制反应器3，与由加药系统1投加的絮凝剂在微界面控制反应器3中混合、反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；处理水自留进入斜管沉淀池4，由微界面凝聚形成的污染物聚集体在沉淀池内进行高效固液分离得以从处理水中去除，通过控制相应的阀门启闭，使沉入沉淀池底部的污泥进入污泥处理装置9；处理水经溢流堰流出，并在中间增压泵的作用下进入砂滤装置5，去除未能沉淀的细小絮体；砂滤装置出水直接汇入井场集输系统，或者进入臭氧催化氧化装置6，由臭氧发生器10提供所需臭氧气体，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化；臭氧催化氧化装置6出水可直接排入就近水体或者进入活性炭吸附装置7，去除臭氧催化氧化后生成的小分子有机物和井场废水中微量的重金属离子；处理水最终经超滤装置8去除细小悬浮物，进行生态回用或者资源化利用。
所述加药系统1溶解药剂需水采用经过砂滤装置5的处理水，通过开启相应的阀门实现设备自用水的自给自足。
所述斜管沉淀池4内斜管长度为1000mm，安装角度为60°，斜管内切圆直径35-50mm，所述砂滤装置5滤料粒径1.0-1.8mm，滤层厚度800mm，滤速为8-10m/s。
所述臭氧催化氧化反应器6的催化剂选用二氧化锰和/或二氧化钛，投加量为5~15mg/L，臭氧的投加量控制在20~35mg/L，臭氧催化氧化装置总的水力停留时间为10min，必要时所述臭氧催化氧化反应器6还加入3~5mg/L的过氧化氢。
所述活性炭吸附装置7碳层厚度1000mm，滤速为6-8m/s，所述超滤装置8膜孔径为10μm，所述污泥处理装置9采用叠螺式污泥离心脱水机，最大污泥处理量为1m3/t。
所述处理设备可以搭载于车载平台上，便于现场处理。
所述过砂滤装置5与臭氧催化氧化反应器6之间，设置控制阀门组：3#、4#阀门；臭氧催化氧化反应器6与活性炭吸附装置7之间，设置控制阀门组：5#、6#阀门；控制启用不同的处理模块。
本发明还提供了一种利用所述油田废水模块化处理设备对油田废水进行模块化处理的工艺，包括如下步骤：
步骤一，在加药系统1中的絮凝剂、助凝剂配药箱中配置药剂，絮凝剂为聚合氯化铝，配制质量浓度为20%；助凝剂为聚丙烯酰胺，配制质量浓度为5‰；pH调节剂根据井场废水实测指标选择氢氧化钠或者盐酸，预氧化剂根据废水水质选择过氧化氢或者次氯酸钠，由现场进行的小试实验确定pH剂、预氧化剂的投加量；
步骤二，在必要条件下(包括：pH值过高或者过低、废水中有稳定的乳化油分散体系以及粘度过大等)，向预处理反应箱2内投加pH调节剂、预氧化剂进行混合、反应，完成预处理过程。
步骤三，经预处理的井场废水在微界面控制反应器3内与由加药系统1投加的絮凝剂和助凝剂进行反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；操作参数为：以700-900ppm的投加量（按商品聚合氯化铝的干重计）将絮凝剂加入废水，混合反应60-90s，GT值控制在30000-50000；随后以8-10ppm的投加量将助凝剂加入经微界面凝聚后的处理水中，混合反应8-12min，GT值控制在20000-30000；
步骤四，反应后的废水自流进入斜管沉淀池4进行沉淀，沉淀时间为1.5小时；沉淀池内污泥由静水压力输送至污泥处理装置9进行脱水处理，脱出水排至废水池；
步骤五，将经沉淀后的处理水通过中间增压泵送入砂滤装置5以滤除未能经沉淀去除的细小颗粒物；
步骤六，经砂滤装置5处理的出水，通过控制相应阀门即可使之汇入集输系统；
步骤七，如果处理水需要达标排放，则通过控制相应阀门组，将砂滤装置5的处理水送入臭氧催化氧化反应器6，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化，操作条件为：5~15mg/L的二氧化锰或者二氧化钛催化剂投加，20~35mg/L的臭氧投加，反应时间10min。经臭氧催化氧化反应器6处理的出水，通过控制相应阀门组，即可将其排入就近水体；
步骤八，如果需要将处理水进行生态回用，通过控制相应阀门组，将臭氧催化氧化反应器6的处理水输入至活性炭吸附装置7内，在其中，经臭氧氧化的残余有机物被活性炭吸附；
步骤九，经活性炭吸附装置7处理的出水送入至膜处理装置8，去除水中细小悬浮物，随后即可进行生态回用，其出水水质可达到污水再生利用城市杂用水水质标准。
与现有技术相比，本发明可以根据处理水的不同归宿确定废水中污染物的控制指标，启用专门针对该控制指标的处理单元，将进入装置的废水处理至目标水质，因此对不同种类的油田井场作业废水均具有很强的适用性，如采用车载式配置，可以快速抵达井场作业废水排放地点，实现废水排放与处理无缝对接，最大限度的减少废水中污染物对生态环境环境的影响。
附图说明
附图是本发明设备工艺路线简图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图所示，本发明为一种油田废水模块化处理设备，包括加药系统1，该系统保留pH调节剂、预氧化剂、絮凝剂以及助凝剂配药箱，当井场废水水质不能满足设备正常运转要求时，将预处理药剂通过加药系统投加至预处理反应箱2，完成废水的预处理；经预处理的废水自流进入微界面控制反应器3，与由加药系统1投加的絮凝剂在微界面控制反应器3中混合、反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；处理水自留进入斜管沉淀池4，斜管沉淀池4内斜管长度为1000mm，安装角度为60°，斜管内切圆直径35-50mm。由微界面凝聚形成的污染物聚集体在斜管沉淀池4内进行高效固液分离得以从处理水中去除，通过控制设置在斜管沉淀池4与污泥处理装置9之间的2#阀门启闭，使沉入沉淀池底部的污泥进入污泥处理装置9，污泥处理装置9采用叠螺式污泥离心脱水机，最大污泥处理量为1m3/t。处理水经溢流堰流出，并在中间增压泵的作用下进入砂滤装置5，砂滤装置5滤料粒径1.0-1.8mm，滤层厚度800mm，滤速为8-10m/s去除未能沉淀的细小絮体；砂滤装置出水直接汇入井场集输系统，或者进入臭氧催化氧化装置6，臭氧催化氧化反应器6的催化剂选用二氧化锰和/或二氧化钛，投加量为5~15mg/L，臭氧的投加量控制在20~35mg/L，臭氧催化氧化装置总的水力停留时间为10min，必要时所述臭氧催化氧化反应器6还加入3~5mg/L的过氧化氢。臭氧催化氧化反应器6由臭氧发生器10提供所需臭氧气体，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化；臭氧催化氧化装置6出水可直接排入就近水体或者进入活性炭吸附装置7，活性炭吸附装置7碳层厚度1000mm，滤速为6-8m/s。利用活性炭吸附装置7去除臭氧催化氧化后生成的小分子有机物和井场废水中微量的重金属离子；处理水最终经超滤装置8去除细小悬浮物，进行生态回用或者资源化利用，超滤装置8膜孔径为10μm。
其中，加药系统1溶解药剂需水采用经过砂滤装置5的处理水，通过开启设置于加药系统1与砂滤装置5之间的1#阀门和3#阀门实现设备自用水的自给自足。
在过滤器5与臭氧催化氧化反应器6之间设有阀门控制组3#、4#阀门，通过3#、4#阀门的启闭控制处理水是否汇入集输系统或者进一步接受后续处理单元处理；臭氧催化氧化反应器6与活性炭吸附装置之间设有阀门控制组5#、6#阀门，通过5#、6#阀门的启闭控制处理水是否排入就近水体或者进一步处理，使之达到生态回用标准并进行资源化利用。
为便于油田现场作业，上述整个处理设备搭载于车载平台上。
利用所述油田废水模块化处理设备对油田废水进行模块化处理的工艺，包括如下步骤：
步骤一，在加药系统1中的絮凝剂、助凝剂配药箱中配置药剂，絮凝剂为聚合氯化铝，配制质量浓度为20%；助凝剂为聚丙烯酰胺，配制质量浓度为5‰；pH调节剂根据井场废水实测指标选择氢氧化钠或者盐酸，预氧化剂根据废水水质选择过氧化氢或者次氯酸钠，由现场进行的小试实验确定pH剂、预氧化剂的投加量；
步骤二，在必要条件下(包括：pH值过高或者过低、废水中有稳定的乳化油分散体系以及粘度过大等)，向预处理反应箱2内投加pH调节剂、预氧化剂进行混合、反应，完成预处理过程。
步骤三，经预处理的井场废水在微界面控制反应器3内与由加药系统1投加的絮凝剂和助凝剂进行反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；操作参数为：以700-900ppm的投加量（按商品聚合氯化铝的干重计）将絮凝剂加入废水，混合反应60-90s，GT值控制在30000-50000；随后以8-10ppm的投加量将助凝剂加入经微界面凝聚后的处理水中，混合反应8-12min，GT值控制在20000-30000；
步骤四，反应后的废水自流进入斜管沉淀箱4进行沉淀，沉淀时间为1.5小时；沉淀池内污泥由静水压力输送至叠螺式污泥脱水机9进行脱水处理，脱出水排至废水池；
步骤五，将经沉淀后的处理水通过中间增压泵送入砂滤装置5以滤除未能经沉淀去除的细小颗粒物；
步骤六，经砂滤装置5处理的出水，通过关闭3#阀门、开启4#阀门，即可使之汇入集输系统；
上述步骤一至六通过预氧化将污染物质转型，提高溶解性有机物的羧基比。在微界面控制单元内完成凝聚、脱色、除油，并通过沉淀和砂滤处理单元控制水中微小粒子，达到汇入集输系统（油井至处理站间的输油管路系统）的水质标准（石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》（SY/T-1994）），实现了处理水的一种回用。
步骤七，开启3#阀门并关闭4#阀门，将砂滤装置5的处理水送入臭氧催化氧化反应器6，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化，操作条件为：5~15mg/L的二氧化锰或者二氧化钛催化剂投加，20~35mg/L的臭氧投加，反应时间10min。经臭氧催化氧化反应器6处理的出水，通过开启5#阀门、关闭6#阀门，即可将其排入就近水体；
上述步骤一至七通过在微界面凝聚工艺中实现水中悬浮颗粒的脱稳、溶解性有机物的络合配位，并形成大的致密化聚集体通过后续沉淀和膜处理单元尽可能将其去除。在催化剂的作用下，通过臭氧催化氧化单元进行氧化催化从而达到了国家污水综合排放二级标准(GB8978-1996)。处理后水亦可以作为农田灌溉(GB5084-2005)。
步骤八，如果需要将处理水进行生态回用，则需要关闭5#阀门并开启6#阀门，则将臭氧催化氧化反应器6的处理水输入至活性炭吸附装置7内，在其中，经臭氧氧化的残余有机物被活性炭吸附；
步骤九，经活性炭吸附装置7处理的出水送入至膜处理装置8，去除水中细小悬浮物，随后即可进行生态回用，其出水水质可达到污水再生利用城市杂用水水质标准(GB/T 18920--2002)。
上述步骤一至九通过在达标排放处理工艺的终端增加活性炭吸附处理单元，使得处理水能够满足道路浇洒、降尘要求（污水再生利用城市杂用水水质(GB/T 18920--2002)，实现井场废水的资源化利用。
本发明通过上述装置，实现了根据处理水的不同归宿确定废水中污染物的控制指标，启用专门针对该控制指标的处理模块，将进入装置的废水处理至目标水质。该装置对不同种类的油田井场作业废水均具有很强的适用性，并且采用车载式配置，处理装置可以快速抵达井场作业废水排放地点，实现废水排放与处理无缝对接，最大限度的减少废水中污染物对生态环境环境的影响。
Claims (10)
1.一种油田废水模块化处理设备，其特征在于，包括：
预处理单元，废水在其中完成pH调节、预氧化、破乳过程；
微界面控制单元，接预处理单元出口，废水在其中完成微界面凝聚、脱色、除油；
沉淀处理单元，接微界面控制单元出口，废水在其中完成大颗粒杂质的固液分离；
砂滤处理单元，接沉淀处理单元出口，废水在其中除去未能在沉淀单元分离的细小悬浮物，减轻后续处理单元运行负荷；
臭氧催化氧化单元，接砂滤处理单元出口，废水在其中除去有毒有害类有机污染物；
吸附处理单元，接臭氧催化氧化单元出口，废水在其中除去溶解性有机物及微量的重金属离子。
膜处理单元，接吸附处理单元出口，废水在其中进一步去除大于预设粒径值的杂质，完成对井场废水的最终处理。
2.一种油田废水模块化处理设备，其特征在于，包括加药系统(1)，当井场废水水质不能满足设备正常运转要求时，将预处理药剂通过加药系统投加至预处理反应箱(2)，完成废水的预处理；经预处理的废水自流进入微界面控制反应器(3)，与由加药系统(1)投加的絮凝剂在微界面控制反应器(3)中混合、反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；处理水自留进入斜管沉淀池(4)，由微界面凝聚形成的污染物聚集体在沉淀池内进行高效固液分离得以从处理水中去除，通过控制相应的阀门启闭，使沉入沉淀池底部的污泥进入污泥处理装置(9)；处理水经溢流堰流出，并在中间增压泵的作用下进入砂滤装置(5)，去除未能沉淀的细小絮体；砂滤装置出水直接汇入井场集输系统，或者进入臭氧催化氧化装置(6)，由臭氧发生器(10)提供所需臭氧气体，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化；臭氧催化氧化装置(6)出水可直接排入就近水体或者进入活性炭吸附装置(7)，去除臭氧催化氧化后生成的小分子有机物和井场废水中微量的重金属离子；处理水最终经超滤装置(8)去除细小悬浮物，进行生态回用或者资源化利用。
3.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述加药系统(1)溶解药剂需水采用经过砂滤装置(5)的处理水，通过开启相应的阀门实现设备自用水的自给自足。
4.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述斜管沉淀池(4)内斜管长度为1000mm，安装角度为60°，斜管内切圆直径35-50mm，所述砂滤装置(5)滤料粒径1.0-1.8mm，滤层厚度800mm，滤速为8-10m/s。
5.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述臭氧催化氧化反应器(6)的催化剂选用二氧化锰和/或二氧化钛，投加量为5~15mg/L，臭氧的投加量控制在20~35mg/L，臭氧催化氧化装置总的水力停留时间为10min。
6.根据权利要求5所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述臭氧催化氧化反应器(6)还加入3~5mg/L的过氧化氢。
7.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述活性炭吸附装置(7)碳层厚度1000mm，滤速为6-8m/s，所述超滤装置(8)膜孔径为10μm，所述污泥处理装置(9)采用叠螺式污泥离心脱水机，最大污泥处理量为1m3/t。
8.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述处理设备搭载于车载平台上。
9.根据权利要求2所述油田废水模块化处理设备，其特征在于，所述过砂滤装置(5)与臭氧催化氧化反应器(6)之间，设置控制阀门组：3#、4#阀门；臭氧催化氧化反应器(6)与活性炭吸附装置(7)之间，设置控制阀门组：5#、6#阀门；控制启用不同的处理模块。
10.利用权利要求2所述油田废水模块化处理设备对油田废水进行模块化处理的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在加药系统(1)中的絮凝剂、助凝剂配药箱中配置药剂，絮凝剂为聚合氯化铝，配制质量浓度为20%；助凝剂为聚丙烯酰胺，配制质量浓度为5‰；pH调节剂根据井场废水实测指标选择氢氧化钠或者盐酸，预氧化剂根据废水水质选择过氧化氢或者次氯酸钠，由现场进行的小试实验确定pH剂、预氧化剂的投加量；
步骤二，向预处理反应箱(2)内投加pH调节剂、预氧化剂进行混合、反应，完成预处理过程，
步骤三，经预处理的井场废水在微界面控制反应器(3)内与由加药系统(1)投加的絮凝剂和助凝剂进行反应，完成微界面凝聚、脱色、除油；操作参数为：以700-900ppm的投加量（按商品聚合氯化铝的干重计）将絮凝剂加入废水，混合反应60-90s，GT值控制在30000-50000；随后以8-10ppm的投加量将助凝剂加入经微界面凝聚后的处理水中，混合反应8-12min，GT值控制在20000-30000；
步骤四，反应后的废水自流进入斜管沉淀池(4)进行沉淀，沉淀时间为1.5小时；沉淀池内污泥由静水压力输送至污泥处理装置(9)进行脱水处理，脱出水排至废水池；
步骤五，将经沉淀后的处理水通过中间增压泵送入砂滤装置(5)以滤除未能经沉淀去除的细小颗粒物；
步骤六，经砂滤装置(5)处理的出水，通过控制相应阀门即可使之汇入集输系统；
步骤七，如果处理水需要达标排放，则通过控制相应阀门组，将砂滤装置(5)的处理水送入臭氧催化氧化反应器(6)，在装置内进行有毒有害有机污染物的氧化去除，实现井场废水的无害化，操作条件为：5~15mg/L的二氧化锰或者二氧化钛催化剂投加，20~35mg/L的臭氧投加，反应时间10min，经臭氧催化氧化反应器(6)处理的出水，通过控制相应阀门组，即可将其排入就近水体；
步骤八，如果需要将处理水进行生态回用，通过控制相应阀门组，将臭氧催化氧化反应器(6)的处理水输入至活性炭吸附装置(7)内，在其中，经臭氧氧化的残余有机物被活性炭吸附；
步骤九，经活性炭吸附装置(7)处理的出水送入至膜处理装置(8)，去除水中细小悬浮物，随后即可进行生态回用，其出水水质可达到污水再生利用城市杂用水水质标准。
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