CN112811741A - 油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法，油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等废水集中收集在废液收集池中，依次通过一级气浮装置、催化氧化装置、混合反应装置、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置、净化水罐，同时配套低污泥深度催化氧化新型复合药剂体系，处理后的净化水满足油藏注水标准、配制压裂液回用水标准和外排标准，并配套污水处理药剂投加系统、污泥减量化处理系统等综合集成装置，对国内外油气田开发过程中产生的废弃物集中处置厂综合废水的处理具有重要的现实意义。

Description

油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法

技术领域

本发明属于油气田废弃物集中处置厂综合废水处理技术领域，尤其涉及一种油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法。

背景技术

压裂作业排出的返排液成份复杂，含有原油、地层水、难生物降解的水溶性高分子聚合物等有害物质，初步化验分析含有石油类、COD、悬浮物(SS)、硫化物、钙离子、镁离子等。由于添加剂种类繁多，COD值的降低难度较大，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，不易从废水中除去；水基泥浆压滤液、填埋场渗滤液经初步化验分析含有COD、悬浮物(SS)、硫化物、钙离子、镁离子等，污染因子不易从废水中除去；如果返排的压裂液、水基泥浆压滤液、填埋场渗滤液不经过处理而外排，将会对周围环境，尤其是农作物及地表水系造成污染，引起土壤盐碱化，损坏农作物，影响水生生物的生长。根据油气田现阶段的实际要求，经处理后废液可用于同层回注，用于同层回注时应进行处理并满足《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329-2012)、《气田水注入技术要求》(SY/T6596-2016)。污水排放时需满足石油企业执行的国家标准GB8978-1996《污水综合排放标准》规定的排放指标。

但是受国内各油气田生产方式、地理环境的局限性影响，各油气田地层情况有所不同，特别是鄂尔多斯盆地所在长庆油田、延长油田、中石油煤层气公司油气井场分散，压裂井较分散，水处理系统化程度低，并且现有的处理站具有产生水量小、站点分散、间歇性处理等特点，难以统一集中处理，单一的处理方法效果不佳，且设备稳定运行差，操作复杂。

发明内容

本发明提供及一种油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法，以克服上述现有技术中废水难达标、细菌产生抗药性、水资源化利用率低、处理后水与地层水配伍性不好等的缺点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

油气田废弃物集中处置厂废水处理装置，包括废液收集池，所述废液收集池将油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液收集其中，废液收集池依次连接一级气浮装置、催化氧化装置、混合反应装置、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置和净化水罐，净化水罐的净化水外接油气田回注、回用配返排液和外排绿化灌溉。

进一步的，所述竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、石英砂过滤装置和膜处理装置的排污口通过排污泵连接污水沉淀池，污水沉淀池分别连接压滤装置和所述废液收集池。

进一步的，所述净化水罐连接加药装置，加药装置分别连接膜处理装置、水解池、软化罐和混合反应装置。

进一步的，所述废水处理装置设置电磁加热装置。

油气田废弃物集中处置厂废水处理装置的处理方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)、油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等废水集中收集在废液收集池中通过提升泵输送到一级氮气气浮除油装置，进行除浮油、除砂预处理；

步骤(2)、经步骤(1)气浮处理后的废水通过提升泵进入催化氧化反应器，同时配套预氧化处理药剂进行预氧化反应，废水在催化氧化反应器内进行化学反应，预氧化后的污水通过投加水处理药剂添加，进行水质调节；

步骤(3)、经步骤(2)催化氧化处理后，污水进入混合反应装置，同时配套投加水处理药剂，打破污水中原电荷平衡，破除大分子物质的聚合分子链，使污水脱稳破胶；

步骤(4)、经步骤(3)的污水进入竖流沉淀装置，进一步去除废水中的固体悬浮物颗粒；

步骤(5)、经步骤(4)的污水进入软化罐，去除污水中钙镁等成垢离子，使处理后污水满足生化反应段的水质要求；

步骤(6)、经步骤(5)处理后的污水进入水解池和酸化池，进行水解与酸化处理；

步骤(7)、经步骤(6)水解和酸化的污水进入生物接触氧化池，去除废水中溶解性和胶体有机污染物并同步硝化反硝化；

步骤(8)、经步骤(1)-(7)前端处理后的污水依次通过臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置深度处理，脱除水中溶解性无机盐、有机物，最终达到净水要求；

步骤(9)、经步骤(1)-(8)前端处理后所产生的污泥进入污水沉淀池，然后经污泥脱水压滤装置进行固液分离，产生的泥饼最终到填埋场填埋。

本发明的有益效果：

1.本发明方法通过将氮气气浮装置、催化氧化装置、混合反应装置、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置组合式处理工艺，用于不同地区、不同性质的油气田综合废水处理，具有较大的适应性，而且配套的污水处理药剂体系为低污泥防腐阻垢集成技术，通过添加低污泥复合试剂将水中的H₂S、FeS等硫化物以沉降絮体的形式去除，在混凝试剂的共同作用下彻底打破污水中固有的胶体平衡和CO₂、HCO₃ ^-、CO₃ ^2-弱酸弱碱缓冲体系，将地面条件下容易产生腐蚀、结垢的成份如H₂S等硫化物和HCO₃化合物等，在污水处理过程中通过混凝沉降而分离去除，使污水中的悬浮物、乳化油等杂质小颗粒聚集成大颗粒，形成体积大、密度大、沉降快的絮体，从水体中完全沉降、分离出来，在较低pH值条件实现杀灭细菌、控制腐蚀、抑制结垢和水质全面稳定达标的目的，为油气田综合废水的深度净化处理提供了一种方法和设备。

2.本发明方法处理后的出水可达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329-2012)、《气田水注入技术要求》(SY/T6596-2016)的同时，还可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)标准。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

结合目前严峻的环保形势，对于油气田废弃物集中处置厂压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等综合废液的处理后达到回注、回用及外排标准已成为各油气田企业的重点工作，因此发明“一种油气田废弃物集中处置厂废水处理装置及其处理方法”，保证其长期稳定运行，处理后水质达到油气田油藏注水回注要求和《污水综合排放标准》的处理工艺及装置，将取得较好的社会效益和环境效益。

本发明的基本思路是：采用氮气气浮装置+催化氧化装置+混合反应装置+竖流沉降装置+软化罐+水解池+酸化池+生物接触氧化池+臭氧气浮装置+石英砂过滤装置+膜处理装置组合式处理工艺，针对不同性质的油气田废水，配套的处理药剂体系为低污泥深度催化絮凝集成技术，保证处理后污水的稳定达标，解决废水难达标、细菌产生抗药性、水资源化利用率低、处理后水与地层水配伍性不好等实际问题。

参见图1，油气田废弃物集中处置厂废水理方法，主要包括如下步骤：

步骤(1)、油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等废水集中收集在废液收集池中通过提升泵输送到一级氮气气浮除油装置，进行除浮油、除砂预处理；

步骤(2)、经步骤(1)气浮处理后的废水通过提升泵进入催化氧化反应器，同时配套预氧化处理药剂进行预氧化反应，废水在催化氧化反应器内进行化学反应，预氧化后的污水通过投加水处理药剂添加，进行水质调节；

步骤(3)、经步骤(2)催化氧化处理后，污水进入混合反应装置，同时配套投加水处理药剂，打破污水中原电荷平衡，破除大分子物质的聚合分子链，使污水脱稳破胶；

步骤(4)、经步骤(3)的污水进入竖流沉淀装置，进一步去除废水中的固体悬浮物颗粒；

步骤(5)、经步骤(4)的污水进入软化罐，去除污水中钙镁等成垢离子，使处理后污水满足生化反应段的水质要求；

步骤(6)、经步骤(5)处理后的污水进入水解池和酸化池，进行水解与酸化处理；水解酸化池为厌氧处理工艺，分为水解与酸化两个阶段。在水解阶段通过加入水解菌使废水中固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质，具体表现为断链和水溶，可提高出水的可生化性，并可以利用水解段较强的抗冲击能力，避免冲击性来水影响好氧段稳定运行。在酸化工段通过加入产酸菌使废水中碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等。大幅度的提高了废水的可生化性和降解速度，利于后续好氧生物处理。经水解酸化后污水进入生物接触氧化池。

步骤(7)、生物接触氧化法兼有活性岩屑法及生物膜法的特点，是一种好氧生物膜法工艺，主要设备是生物接触氧化池。在曝气池中装有塑料蜂窝填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧进行鼓风曝气；空气能自下而上夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性岩屑附在填料表面，不随水流动，生物膜直接受到上升气流的强烈搅动不断更新，净化效果得到了很大提高。好氧处理工艺采用接触氧化生物膜法技术，可显著去除废水中溶解性和胶体有机污染物，同时具有同步硝化反硝化。

步骤(8)、为使处理后的出水在达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329-2012)、《气田水注入技术要求》(SY/T6596-2016)的同时，进一步能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准，需增加深度处理段，深度处理工段主要是降低水体矿化度(即脱除水中溶解性无机盐)。本项目采用臭氧气浮装置+石英砂过滤装置+膜处理装置的处理流程，通过膜过滤作用对水中的无机盐进行浓缩，从污水水体中分离出可回收利用的中水，以减少高浓盐水的处理量；对于分理出的高浓盐水用于回配水基泥浆；为保证处理用膜元件的稳定性和可靠性，延长膜元件的使用寿命，在污水进膜前通过臭氧气浮装置+石英砂过滤的技术进一步降低水体中难降解的有机物含量，并起到过滤除浊作用。

步骤(9)、氮气气浮装置、催化氧化、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池等前端处理后，所产生的污泥进入污泥压滤脱水装置。污泥脱水装置是通过板框压滤机机脱水的原理将整个污水处理过程中形成的浮渣进行分离，含水污泥进行压滤处理，脱水后污泥含水率控制在60％以下，收集后按照环保规范集中进行固化填埋处理；

在其他实施例中，配套电磁加热装置和加药工艺装置为整套污水处理系统提供加温和精密的药剂添加，保证冬季及特殊水质情况下的污水处理效果。

上述步骤(2)中，催化氧化预处理方法，包括如下步骤：

催化氧化技术是属于高级氧化技术的一种新型氧化技术。该技术除了具备高级氧化的优势之外继承了传统Fenton强氧化能力的特点,对提高废水的可生化性、溶解性和混凝性具有很大帮助,利于废水的后续处理。在催化填料中,掺杂少量的Fe_3-xNi_x0₄、Fe_3-xCo_x0₄和Fe_3-xMn_x0₄过渡铁金属能显著提高催化剂催化氧化剂分解的活性。铁源是稳定的存在于催化剂的内部结构中,能够有效的在催化氧化剂的过程中产生轻基自由基·0H,受反应的pH的限制程度将会降低,反应也不会伴随着氢氧化铁沉淀的产生。该技术克服了传统Fenton的诸多不足之处,加强了在中性条件下对污染物的矿化能力，既节约了药剂的投加量，减少药剂污染，有保证处置效果的提高，实现废弃物的环保处置。

上述步骤(1)中，氮气气浮除油方法，包括如下步骤：

氮气气浮除油装置是在待处理的水中通过氮气发生装置产生大量的微细氮气气泡为载体，当污水中的油滴及杂质絮粒与气泡相互粘附时，便形成整体密度小于水的粒团，粒团的浮力大于重力和阻力使其上浮至水面，从而完成水中固体与固体、固体与液体、液体与液体分离，同时通过底部排泥系统和顶部刮渣系统将分理出的浮油和杂质絮体排出系统外，起到进一步净化的作用，同时为了避免常规溶气气浮技术带来的氧腐蚀和结垢等问题，采用制氮机制造微孔氮气气泡，能很好的解决常规技术存在的诸多问题。

上述步骤(6)中，生物接触氧化法，包括如下步骤：

生物接触氧化法兼有活性岩屑法及生物膜法的特点，是一种好氧生物膜法工艺，主要设备是生物接触氧化池。在曝气池中装有塑料蜂窝填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧进行鼓风曝气；空气能自下而上夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性岩屑附在填料表面，不随水流动，生物膜直接受到上升气流的强烈搅动不断更新，净化效果得到了很大提高。好氧处理工艺采用接触氧化生物膜法技术，可显著去除废水中溶解性和胶体有机污染物，同时具有同步硝化反硝化。

综上所述，本油气田废弃物集中处置厂废水的处理工艺及集成装置通过将废水进行一级气浮装置、催化氧化装置、混合反应装置、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置组合式处理方法，配套低污泥深度催化氧化新型复合药剂体系，处理后的净化水满足油藏注水标准和外排标准，并配套污水处理药剂投加系统、污泥减量化处理系统等一体化集成装置，对国内外油气田废弃物集中处置厂压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等综合废液的处理具有重要的现实意义。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (5)

1.油气田废弃物集中处置厂废水处理装置，其特征在于，包括废液收集池，所述废液收集池将油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液收集其中，废液收集池依次连接一级气浮装置、催化氧化装置、混合反应装置、竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置和净化水罐，净化水罐的净化水外接油气田回注、回用配返排液和外排绿化灌溉。

2.根据权利要求1所述油气田废弃物集中处置厂废水处理装置，其特征在于，所述竖流沉降装置、软化罐、水解池、酸化池、生物接触氧化池、石英砂过滤装置和膜处理装置的排污口通过排污泵连接污水沉淀池，污水沉淀池分别连接压滤装置和所述废液收集池。

3.根据权利要求1或2所述油气田废弃物集中处置厂废水处理装置，其特征在于，所述净化水罐连接加药装置，加药装置分别连接膜处理装置、水解池、软化罐和混合反应装置。

4.根据权利要求3所述油气田废弃物集中处置厂废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置设置电磁加热装置。

5.根据权利要求1所述油气田废弃物集中处置厂废水处理装置的处理方法，其特征在于：

具体包括以下步骤：

步骤(1)、油气田压裂返排液、泥浆压滤液、岩屑泥饼填埋场渗滤液等废水集中收集在废液收集池中通过提升泵输送到一级氮气气浮除油装置，进行除浮油、除砂预处理；

步骤(2)、经步骤(1)气浮处理后的废水通过提升泵进入催化氧化反应器，同时配套预氧化处理药剂进行预氧化反应，废水在催化氧化反应器内进行化学反应，预氧化后的污水通过投加水处理药剂添加，进行水质调节；

步骤(3)、经步骤(2)催化氧化处理后，污水进入混合反应装置，同时配套投加水处理药剂，打破污水中原电荷平衡，破除大分子物质的聚合分子链，使污水脱稳破胶；

步骤(4)、经步骤(3)的污水进入竖流沉淀装置，进一步去除废水中的固体悬浮物颗粒；

步骤(5)、经步骤(4)的污水进入软化罐，去除污水中钙镁等成垢离子，使处理后污水满足生化反应段的水质要求；

步骤(6)、经步骤(5)处理后的污水进入水解池和酸化池，进行水解与酸化处理；

步骤(7)、经步骤(6)水解和酸化的污水进入生物接触氧化池，去除废水中溶解性和胶体有机污染物并同步硝化反硝化；

步骤(8)、经步骤(1)-(7)前端处理后的污水依次通过臭氧气浮装置、石英砂过滤装置、膜处理装置深度处理，脱除水中溶解性无机盐、有机物，最终达到净水要求；

步骤(9)、经步骤(1)-(8)前端处理后所产生的污泥进入污水沉淀池，然后经污泥脱水压滤装置进行固液分离，产生的泥饼最终到填埋场填埋。

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