CN114275960A - 一种油田sagd高含盐废水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于含盐废水处理技术领域，公开了一种油田SAGD高含盐废水处理系统，包括依次连接的气浮池、氧化反应撬、缓冲罐、吸附除杂装置及净化处理装置；气浮池、缓冲罐及吸附除杂装置的底部均设有排污口，排污口连接有污泥浓缩池；吸附除杂装置上连接有加药装置，加药装置内存储有复合除油剂；吸附除杂装置内设有亲水疏油的改性填料层；以质量百分比计，复合除油剂包括80％‑90％的聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂和10％‑20％的铝盐；改性填料由5％‑10％碳化硅、70％‑80％氮化硅、10％‑25％滑石烧制合成。还公开了一种油田SAGD高含盐废水处理方法，解决了现有处理方法存在的成本大及产生胶体物质造成后端设备污堵的问题。
Description
技术领域
本发明属于含盐废水处理技术领域，特别涉及一种油田SAGD高含盐废水处理系统及方法。
背景技术
SAGD采油技术是超稠油开发区块采用过热蒸汽、高干度蒸汽重力辅助泄油方式开采，采出液呈稳定的、多重乳状液形态，采出的原油中泥砂粒径小，常规的热化学沉降无法进行有效破乳，给原油处理系统和采出水处理系统产生较大冲击。随着原油性质日趋恶劣，开采难度也随之上升。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是提高超稠油采收率的有效方法，并在加拿大得到了广泛的应用。我国开展的SAGD先导试验已经取得了巨大的进步。
传统的工艺技术中，对于SAGD超稠油废水，需要在220℃条件下对SAGD采出液进行高温脱水，而后对采出水进行净化处理，处理后的污水油脂、悬浮物、铁、硬度均要满足蒸汽锅炉给水指标要求，否则易导致锅炉的腐蚀、结垢，容易引发事故、影响热效率，造成蒸汽品质的劣化；因此，净化后污水作为热采锅炉给水，需要对其进行除盐处理，降低硬度。传统工艺技术采用氧化破胶除油，首先将高含盐废水体系破坏，而后采用化学混凝沉降法，对污水中大量含油和悬浮物进行絮凝沉降，混凝沉降后水采用二级双滤料压力过滤处理，但此过程中所用混凝剂投加量大，混凝剂本身为铝盐，处理过程产生污泥量大，处理污泥带来很大困难和处理成本，加之所用混凝为无机物，高温下水解产生大量的胶体物质，进一步造成后端除盐设备的污堵，为SAGD高含盐废水处理造成了难以承受的负担，处理技术存在严重的弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油田SAGD高含盐废水处理系统及方法，解决了现有处理方法存在的成本大及产生胶体物质造成后端设备污堵的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种油田SAGD高含盐废水处理系统，包括依次连接的气浮池、氧化反应撬、缓冲罐、吸附除杂装置及净化处理装置；净化处理装置后端连接后续处理单元；
气浮池、缓冲罐及吸附除杂装置的底部均设有排污口，排污口连接有污泥浓缩池；吸附除杂装置上设有加药口，加药口连接有加药装置，加药装置内存储有复合除油剂；吸附除杂装置内设有污泥床，污泥床上设有亲水疏油的改性填料层；
以质量百分比计，复合除油剂包括80％-90％的聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂和10％-20％的铝盐；改性填料由5％-10％碳化硅、70％-80％氮化硅、10％-25％滑石烧制合成。
进一步，后续处理单元包括依次连接的软化器、超滤器、保安过滤器、高压泵及反渗透除盐装置，反渗透除盐装置设有浓水出口和产水出口，浓水出口连接MVC装置，产水出口连接锅炉。
进一步，气浮池和氧化反应撬之间设有增压泵，氧化反应撬和缓冲罐之间设有增压泵，缓冲罐和吸附除杂装置之间设有增压泵；
吸附除杂装置底部设有反洗单元，反洗单元包括布气筛管和布水管，布气筛管连接有气源，布水管连接有水源。
进一步，加药装置包括加药泵和计量泵，在吸附除杂装置的进口和出口设有压差计；压差计、加药泵、计量泵均与控制器连接；
布气筛管和布水管上设有电磁阀，控制器与电磁阀连接；
当吸附除杂装置进出口压差超过初始压差时，压差计会将压力信号转变为电信号传递至加药装置，控制器控制加药泵和计量泵停止加药，同时开启电磁阀，进行反洗。
本发明还公开了基于所述一种油田SAGD高含盐废水处理系统的处理方法，包括以下步骤：
S1、SAGD超稠油采出液经脱水后，进入气浮池经溶气气浮，再进入氧化反应撬经氧化破胶脱稳后，得到预处理液；
S2、预处理液经缓冲罐后，进入吸附除杂装置，同时，向吸附除杂装置中送入复合除油剂，复合除油剂和改性填料复合后，在吸附除杂装置中对预处理液中的胶类物质进行吸附，得到二级处理液；
在得到二级处理液的同时，形成污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池中，干化污泥则进行外运；
S3、二级处理液进入净化处理装置，去除微米级颗粒物质，得到出水，出水进入后端处理单元进行后续处理，得到符合锅炉使用要求的产水。
进一步，S1中，气浮池在溶气气浮的同时沉淀出污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池中，干化污泥则进行外运。
进一步，S2中，缓冲罐中沉淀出污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池中，干化污泥则进行外运。
进一步，一段时间后，对吸附除杂装置内部进行清洗。
进一步，后续处理单元包括依次连接的软化器、超滤器、保安过滤器、高压泵及反渗透除盐装置，反渗透除盐装置设有浓水出口和产水出口，浓水出口连接MVC装置，产水出口连接锅炉；软化器中装填有阴阳离子交换树脂；
后续处理具体包括以下步骤：
出水进入软化器中，通过软化器进行Na+和Ga2+、Mg2+交换，对进行软化；
软化器出水经超滤预处理，去除水中剩余细菌、胶体；
而后出水通过保安过滤器由高压泵打入反渗透除盐装置中，所形成的产水被用于锅炉热采蒸汽供水，浓水则进入MVC装置进行机械蒸汽再压缩处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种油田SAGD高含盐废水处理系统，包括依次连接的气浮池、氧化反应撬、缓冲罐、吸附除杂装置及净化处理装置；净化处理装置后端连接后续处理单元，吸附除杂装置上连接有加药装置，加药装置内存储有复合除油剂；吸附除杂装置内设有亲水疏油的改性填料层；以质量百分比计，复合除油剂包括80％-90％的聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂和10％-20％的铝盐；改性填料由5％-10％碳化硅、70％-80％氮化硅、10％-25％滑石烧制合成。经前端气浮和氧化破胶预处理后水进入吸附除杂装置；复合除油剂进入吸附除杂装置，与改性填料共同作用形成污泥床结构；污泥床吸附净化处理，深度吸附废水中含油、悬浮物和各类胶体物质；经净化处理装置精细净化处理，稳定反渗透膜进水水质，指标达标。为使该复合药剂同时产生破乳和吸附桥联的作用，又不至于形成大量污泥和水解产生胶体物质，复合除油剂和改性填料在合成后按照一定比例进行复合。传统混凝剂成分99％成分为铝盐，含有少量铁盐杂质，加药量巨大，在200-300mg/L之间；但复合除油剂只是在能够形成污泥床结构的基础上(具备脱稳破乳效果)，一方面加药量很低，在10-30mg/L之间，另一方面，复合药剂中本身铝盐比例占比很低，不会形成过多污泥。复合除油剂和改性填料在处理污水过程中除形成污泥床结构外，剩余污泥产生量极少，吸附除杂装置截污能力强、装置内吸附填料易于清洗、处理周期长、净化效果好。实现了油田行业高含盐污水能够稳定达到后端反渗透装置处理进水水质指标，保护反渗透膜不被污堵，极大延长运行周期和寿命。
进一步，加药装置包括加药泵和计量泵，在吸附除杂装置的进口和出口设有压差计；压差计、加药泵、计量泵均与控制器连接；在吸附除杂装置底部还设有反洗单元，通过控制器控制加药装置和反洗单元，初始压差和过水量呈一定关系，当运行压差超过初始压差时，虽然吸附除杂装置依然具备其处理功效，但此时过水量衰减，影响系统正常处理水量能力，且时间久了容易造成改性填料板结。当收到压差转变的电信号时，自动切断加药泵和计量泵的开关，当反洗完后，压力差恢复到初始压差时，控制器自动闭合加药泵和计量泵，恢复加药。
附图说明
图1为本发明的一种油田SAGD高含盐废水处理系统的连接示意图。
其中，1为气浮池，2为氧化反应橇，3为缓冲罐，4为加药装置，5为吸附除杂装置，6为净化处理装置，7为软化器，8为超滤器，9为保安过滤器，10为高压泵，11为反渗透除盐装置，12为污泥浓缩池，13为增压泵。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明公开了一种油田SAGD高含盐废水处理系统，包括依次连接的气浮池1、氧化反应撬、缓冲罐3、吸附除杂装置5及净化处理装置6；净化处理装置6后端连接后续处理单元；气浮池1、缓冲罐3及吸附除杂装置5的底部均设有排污口，排污口连接有污泥浓缩池12；吸附除杂装置5上设有加药口，加药口连接有加药装置4，加药装置4内存储有复合除油剂，以质量百分比计，复合除油剂包括80％-90％的聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂和10％-20％的铝盐；吸附除杂装置5内设有污泥床，污泥床上设有改性填料层。
吸附除杂装置5内从上至下依次设有布水器、改性填料层、填料承托层，改性填料层由改性填料形成，改性填料为陶制物质，内部为微孔疏通结构，具有强吸附、强亲水疏油特性；改性填料由碳化硅、氮化硅、滑石按照一定比例烧制合成，其中碳化硅比例在5％-10％，氮化硅在70％-80％，滑石在10％-25％，合成产品耐酸碱、高热稳定性、高机械强度、硬度、质地轻。
更优地，吸附除杂装置5底部设有反洗单元，反洗单元包括布气筛管和布水管，布气筛管连接有气源，布水管连接有水源。吸附除杂装置5顶部设置有排气口，用于气洗时气体从腔室内排出。
更优地，加药装置4包括加药泵和计量泵，在吸附除杂装置5的进口和出口设有压差计；压差计、加药泵、计量泵均与控制器连接；布气筛管和布水管上设有电磁阀，控制器与电磁阀连接；当吸附除杂装置5进出口压差超过初始压差时，压差计会将压力信号转变为电信号传递至加药装置4，控制器控制加药泵和计量泵停止加药，同时吸附除杂装置5停运，开启电磁阀，进行反洗。
初始压差和过水量呈一定关系，当运行压差超过初始压差时，虽然吸附除杂装置5依然具备其处理功效，但此时过水量衰减，影响系统正常处理水量能力，且时间久了容易造成改性填料板结。当收到压差转变的电信号时，自动切断加药泵和计量泵的开关，当反洗完后，压力差恢复到初始压差时，控制器自动闭合加药泵和计量泵，恢复加药。
净化处理装置6内设有中空纤维吸附层，通过中空纤维吸附层进行进一步净化处理。
后续处理单元包括依次连接的软化器7、超滤器8、过滤器、高压泵10及反渗透除盐装置11，反渗透除盐装置11设有浓水出口和产水出口，浓水出口连接MVC装置，产水出口连接锅炉。
气浮池1和氧化反应撬之间设有增压泵13，氧化反应撬和缓冲罐3之间设有增压泵13，缓冲罐3和吸附除杂装置5之间设有增压泵13。
吸附除杂装置5底部设有反洗口，反洗口连接有反洗管，反洗管连接有水源。
本发明公开了一种油田SAGD高含盐废水处理系统的处理方法，包括以下步骤：
第一步：SAGD超稠油采出液经220℃高温脱水后，采出水再经溶气气浮、氧化破胶脱稳，德奥预处理液。
第二步：预处理液经缓冲罐3后，进入吸附除杂装置5，在吸附除杂装置5中对预处理液中的胶类物质进行吸附，得到二级处理液；
复合除油剂通过加药装置4进入吸附除杂装置5内，与改性填料共同作用形成吸附污泥床结构。
同时，缓冲罐3中沉淀出污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池1中，干化污泥则进行外运。
形成的污泥床具备优良的吸附效果，对废水中Oil、SS及各类胶体物质等起到良好的吸附效果，极大程度对进入后端反渗透装置的水质进行改善。
第三步：精细净化处理，吸附除杂处理后的废水，进入精细净化处理装置6，该处理装置可截留粒径在0.1微米以下的各种微粒，稳定因前端来液波动导致的出水水质不达标，出水进入后端处理装置，浓水则回流至前端气浮池1进行掺混处理。
过程产生污泥处理：复合除油剂在密闭系统深度除杂装置内与填料发生共同作用后形成的污泥床经反洗后从装置排污管线排出，进入污泥浓缩罐内浓缩处理，经污泥脱水机脱水处理后，脱出水回收至气浮池1继续处理，干化污泥则进行外运，而后新的污泥床在吸附除杂装置5内继续形成。
后续处理具体包括以下步骤：
出水进入软化器7中，通过软化器7进行Na+和Ga2+、Mg2+交换，对进行软化；
软化器7出水经超滤预处理，去除水中剩余细菌、胶体；
而后出水通过保安过滤器9由高压泵10打入反渗透除盐装置11中，所形成的产水被用于锅炉热采蒸汽供水，浓水则进入MVC装置进行机械蒸汽再压缩处理。
该复合除油剂主要由有机组分和无机组分所构成，其中有机组分为聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂，是由阳离子单体CPF与丙烯酰胺通过共聚反应所合成，具有一定破乳功能；无机组分为高分子絮凝剂，主要成分为铝盐；为使该复合药剂同时产生破乳和吸附桥联的作用，又不至于形成大量污泥和水解产生胶体物质，两种纯组分药剂在合成后按照一定比例进行复合，其中无机组分比例在10％-20％，有机组分比例在80％-90％。
该改性填料为一种陶制物质，经高温焙烧所形成的质地坚硬，呈球状类颗粒物质；该陶制物质粒径在0.5-1mm之间，具有强亲水疏油，不沾油，耐酸、耐碱、耐高温和吸附力强的特征，该填料颗粒内部呈多孔径蜂窝状结构分布。
传统混凝剂因多为铝盐和铁盐，水解产生的Al3+和Fe3+带有正电荷，通过吸附、架桥作用会将污水中带有负电荷的颗粒物质不断聚集抱团，加药量越大，产生的化学污泥越多。而复合除油剂在发挥效果的同时可以避免此类问题，除形成污泥床所用污泥外，不会额外产生剩余污泥。复合除油剂在90℃污水中水解产生带有正电荷絮状物，其中的有机部分发挥其破乳作用，降低来水水包油状态的稳定性，无机部分则和有机部分共同产生的絮体不断被吸附在改性填料的表面和颗粒与颗粒之间的空隙当中，随着加药的不断继续，填料表面和颗粒之间空隙中所吸附的絮状物会不断增多增厚，从而达到吸附床形成的条件，吸附床去吸附处理水中胶体、悬浮物、含油、细菌和病毒等。
根据现场实际运行，复合除油剂和改性填料不能进行提前混合，也无法进行提前混合，药剂加进去，是需要有一个水解和吸附的过程，这是药剂、改性填料和水中悬浮物等三者共同作用的过程。
Claims (9)
1.一种油田SAGD高含盐废水处理系统，其特征在于，包括依次连接的气浮池(1)、氧化反应撬、缓冲罐(3)、吸附除杂装置(5)及净化处理装置(6)；净化处理装置(6)后端连接后续处理单元；
气浮池(1)、缓冲罐(3)及吸附除杂装置(5)的底部均设有排污口，排污口连接有污泥浓缩池(12)；吸附除杂装置(5)上设有加药口，加药口连接有加药装置(4)，加药装置(4)内存储有复合除油剂；吸附除杂装置(5)内设有污泥床，污泥床上设有亲水疏油的改性填料层；
以质量百分比计，复合除油剂包括80％-90％的聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂和10％-20％的铝盐；改性填料由5％-10％碳化硅、70％-80％氮化硅、10％-25％滑石烧制合成。
2.根据权利要求1所述的一种油田SAGD高含盐废水处理系统，其特征在于，后续处理单元包括依次连接的软化器(7)、超滤器(8)、保安过滤器(9)、高压泵(10)及反渗透除盐装置(11)，反渗透除盐装置(11)设有浓水出口和产水出口，浓水出口连接MVC装置，产水出口连接锅炉。
3.根据权利要求2所述的一种油田SAGD高含盐废水处理系统，其特征在于，气浮池(1)和氧化反应撬之间设有增压泵(13)，氧化反应撬和缓冲罐(3)之间设有增压泵(13)，缓冲罐(3)和吸附除杂装置(5)之间设有增压泵(13)；
吸附除杂装置(5)底部设有反洗单元，反洗单元包括布气筛管和布水管，布气筛管连接有气源，布水管连接有水源。
4.权利要求3所述的一种油田SAGD高含盐废水处理系统，其特征在于，加药装置(4)包括加药泵和计量泵，在吸附除杂装置(5)的进口和出口设有压差计；压差计、加药泵、计量泵均与控制器连接；
布气筛管和布水管上设有电磁阀，控制器与电磁阀连接；
当吸附除杂装置(5)进出口压差超过初始压差时，压差计会将压力信号转变为电信号传递至加药装置(4)，控制器控制加药泵和计量泵停止加药，同时开启电磁阀，进行反洗。
5.基于权利要求1～4任意一项所述一种油田SAGD高含盐废水处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、SAGD超稠油采出液经脱水后，进入气浮池(1)经溶气气浮，再进入氧化反应撬经氧化破胶脱稳后，得到预处理液；
S2、预处理液经缓冲罐(3)后，进入吸附除杂装置(5)，同时，向吸附除杂装置(5)中送入复合除油剂，复合除油剂和改性填料复合后，在吸附除杂装置(5)中对预处理液中的胶类物质进行吸附，得到二级处理液；
在得到二级处理液的同时，形成污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池(1)中，干化污泥则进行外运；
S3、二级处理液进入净化处理装置(6)，去除微米级颗粒物质，得到出水，出水进入后端处理单元进行后续处理，得到符合锅炉使用要求的产水。
6.根据权利要求5所述的一种油田SAGD高含盐废水处理方法，其特征在于，S1中，气浮池(1)在溶气气浮的同时沉淀出污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池(1)中，干化污泥则进行外运。
7.根据权利要求5所述的一种油田SAGD高含盐废水处理方法，其特征在于，S2中，缓冲罐(3)中沉淀出污泥，污泥经浓缩处理和脱水处理后，回收至气浮池(1)中，干化污泥则进行外运。
8.根据权利要求5所述的一种油田SAGD高含盐废水处理方法，其特征在于，一段时间后，对吸附除杂装置(5)内部进行清洗。
9.根据权利要求5所述的一种油田SAGD高含盐废水处理方法，其特征在于，后续处理单元包括依次连接的软化器(7)、超滤器(8)、保安过滤器(9)、高压泵(10)及反渗透除盐装置(11)，反渗透除盐装置(11)设有浓水出口和产水出口，浓水出口连接MVC装置，产水出口连接锅炉；软化器(7)中装填有阴阳离子交换树脂；
后续处理具体包括以下步骤：
出水进入软化器(7)中，通过软化器(7)进行Na+和Ga2+、Mg2+交换，对进行软化；
软化器(7)出水经超滤预处理，去除水中剩余细菌、胶体；
而后出水通过保安过滤器(9)由高压泵(10)打入反渗透除盐装置(11)中，所形成的产水被用于锅炉热采蒸汽供水，浓水则进入MVC装置进行机械蒸汽再压缩处理。
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