气田采出水深度处理工艺
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。