CN1696066A - 一种降低污泥产出量的采油污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低污泥产出量的采油污水处理方法，针对油田“水质改性污水处理技术”应用过程中pH值控制偏高、造成污泥产出量大的主要原因，首先加入含有H2O2和1227或含有活性硅酸和亚氯酸钠的除铁杀菌剂，在对来水进行杀菌处理的同时，将其中的Fe2+迅速转化为Fe3+，然后加入石灰乳和液碱复配而成的复合碱调整水体的pH值至7.0～7.5，并使新生态的Fe3+转变为缔合态，进而与最后加入的木质素与环氧乙烷共聚物或聚合硅酸铁絮凝剂共同作用，将污水中的有害离子、悬浮物、乳化油等杂质絮凝在一起，形成体积大、密度高、沉降快的絮体，完全沉降后使水质稳定达到回注标准，腐蚀速率低于0.076mm/a，并与地层水保持良好的配伍性，使污泥产出量与“水质改性处理技术”工艺相比(pH为8.5时)降低60％以上。
Description
技术领域
本发明是一种降低污泥产出量的采油污水处理方法。本方法针对“水质改性污水处理技术”应用过程中污泥产出量大的实际问题，通过调整药剂组合，合理控制水体的pH值，在保证处理后的水质稳定达标的同时，大幅度降低污泥的产出量，减轻污泥对周边环境的污染。该方法适用于具有矿化度高、含铁高、pH值低特点的采油污水的处理。
背景技术
油田采油污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、HCO3 -、SO4 2-等离子和一定量的铁离子、H2S、CO2及硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)等，表现出矿化度高、含铁高、细菌含量高、pH值低等特点，因而具有较高的油藏伤害性、较强的腐蚀性和一定的结垢性，必须对其进行处理后才能回注。九十年代中期发展起来的“水质改性污水处理技术”，从提高水体的pH值入手，通过加入石灰乳来调整水中的离子平衡，消除或转化水中的有害离子，从而实现控制腐蚀、抑制结垢、去除污油和杂质的目的，不仅使各项水质指标达到了注水要求，而且也使水系统的腐蚀得到有效控制。
但是，该技术工艺在长期的应用实践中，逐渐暴露出了污泥残渣量大、水体容易结垢等实际问题，特别是污泥残渣量大不仅加大了污泥浓缩和运输成本、设备运行成本、环保费用、劳动强度和管理难度，有时还会造成罐体撕裂、管道堵塞，使污水处理站全面瘫痪，而且大量污泥残渣的堆积也给周边环境造成了严重污染。对于日产水量12万方的油田，日产泥量达600余吨，日积月累难以处理，影响了污水站的正常生产，制约了油田生产环境的改善。尽管油田也曾为污泥的再利用做了大量的研究工作，并相继将污泥用作井场修路材料、烧制建筑材料、作注水井的调剖材料等，但是目前均未取得良好的效果。为此，油田每年需要支付巨额的污泥处理和排污费用。
在这种背景下，本发明人通过不断探索和反复试验，认为目前采用“水质改性污水处理技术”过程中污泥的来源主要由以下几个部分组成：
(1)采油污水本身所含的悬浮油、固体悬浮粒子和杂质。
(2)污水所含有害离子去除过程中产生的污泥。
(3)为了提高pH值，降低水体的强腐蚀性，所投加石灰乳中的固体不溶物形成的污泥。
(4)由于pH值的提高，污水中部分离子形成沉淀产生的污泥。
其中，(1)、(2)部分形成的污泥量较少，仅占pH＝8.5时产生污泥量的10％～15％，是保证有害离子全部去除、水质达标无法减少的，(3)、(4)部分形成的污泥，是污水处理过程中污泥产量的主要部分，占pH＝8.5时产生污泥量的80％～85％，这部分污泥量可在保证水质稳定达标、腐蚀速率合格的前提下最大限度地降低。
pH值改变及不同工艺对污泥产出量影响的试验结果见表1
表1条件改变对污泥产出量的影响
| pH | 6.8 | 7.3 | 7.5 | 7.3 | 8.3(水质改性技术) |
| 调整用药剂 | 石灰乳 | 复合碱 | 石灰乳 | ||
| 产生泥量(g) | 1.3668 | 1.4879 | 2.5557 | 1.4180 | 3.9580 |
注：以上试验所用水量为2000mL。
由此可见，在污水的pH值由6.8调整到8.3时，使得石灰乳加量大增，给水中带入了大量的不溶性固体，同时也给部分高价离子形成沉淀提供了条件，大大增加了污泥的产出量，增幅高达190％，证明pH值的大幅度提高是造成污泥产出量大的主要原因。
而“水质改性污水处理技术”将pH值控制在8.5以上，并非只为解决腐蚀问题，其另外一个目的则是为了全部去除水中的Fe2+。理论计算和试验都表明，要通过提高水体的pH值将污水中的Fe2+全部去除，pH值需要达到8.5以上，而将水中的Fe3+全部除去就不需要控制那么高的pH值。如果能够先将来水中的Fe2+迅速转变为Fe3+，水体的pH值就可以从8.5左右下调至7.0左右，既能全部去除水的中铁离子，控制水体的强腐蚀性，又能够大幅度降低污泥的产出量。
发明内容
据此，本发明人提出降低污泥产出量的采油污水处理方法的基本思路，就是首先往来水中加入除铁杀菌剂，在对来水进行杀菌处理的同时，将其中的Fe2+迅速转化为Fe3+，然后加入复合碱调整水体的pH值至7.0～7.5，并使新生态的Fe3+转变为缔合态，进而与最后加入的絮凝剂共同作用，将污水中的有害离子、悬浮物、乳化油等杂质絮凝在一起，形成体积大、密度高、沉降快的絮体，完全沉降后使水质得以稳定达标，并与地层水保持良好的配伍性，同时也使污泥产量大幅度降低。
根据上述思路，通过大量试验，筛选出符合该处理方法要求的配套药剂。首先，选择合适的pH调整剂。考虑到原工艺所用的石灰乳一方面在提高水体pH值的同时，调整了水中的离子平衡，并具有良好的混凝特性，另一方面却又引入大量的Ca2+和非活性CaCO3、Ca(OH)2等固体杂质，增加了污泥产量，反复试验后确定采用JZ-1型复合碱来代替单一的石灰乳，其特征在于在石灰乳中增加了10％～50％的液碱，并保持其中的CaO的含量为10％～25％，污水处理过程中的加药浓度(折合CaO干粉)控制在400～600ppm之间。
其次，为将污水中有害的铁离子转变为对污水净化有益的组分，选择出JZ-2型和JZ-5型两种除铁杀菌剂，其特征在于JZ-2型除铁杀菌剂含有3％～8％的H2O2和5％～10％的1227，JZ-5型除铁杀菌剂则是由3％～10％的活性硅酸和3％～10％的亚氯酸钠组成，其中的亚氯酸钠和H2O2均能将水中的Fe2+迅速转化为Fe3+，与系统中的其它成份一起形成对污水絮凝净化有用的成份，提高了药剂的使用效率。在污水处理过程中其用量宜控制在100～350ppm。
第三，由于体系中胶体粒子的性质变化，选用了JZ-3型和JZ-4型两种絮凝剂，其特征在于JZ-3型絮凝剂是木质素与环氧乙烷共聚物的水溶液，浓度范围为10％～20％，而JZ-4型絮凝剂则含5％～15％的聚合硅酸铁，其Fe/Si控制在1∶4～1∶16，其加入量均控制在150～350ppm范围内，确保絮凝沉降效果。
鉴于所选除铁杀菌剂和絮凝剂的不同性能，确定采油污水处理工艺过程都要使用复合碱来调整水体的pH值，而JZ-2型除铁杀菌剂只与JZ-4型絮凝剂配合使用，JZ-5型除铁杀菌剂只与JZ-3型絮凝剂配合使用，使整个方法形成两个加药体系，可根据来水性质变化选择使用。
本发明之目的是提供一种降低污泥产出量的采油污水处理方法，本发明的另一目的是提供与该处理方法配套使用的药剂组合应用方法。
采用这种方法处理采油污水，不仅能够使处理后水的pH＝7.0～7.5，悬浮物含量≤3mg/L，含油量≤10mg/L，透光率≥90％，滤膜系数≥30，细菌含量SRB≤102个/mL、TGB≤103个/mL、铁细菌≤103个/mL，总铁含量≤0.5mg/L，腐蚀速率低于0.076mm/a，各项指标完全达到注水水质的标准要求；而且还能保持处理后水与来水具有良好的配伍性；污泥产出量与“注入水水质改性技术“工艺相比(pH为8.5时)降低60％以上，污水处理药剂费用也由“水质改性技术”的0.80元/m3降到0.55元/m3。照此计算，日产出12万方污水的油田，单是药剂费用一项每年就可节约资金1000万元以上。此外，该技术方法不需要对原有工艺流程进行改造，节约工艺流程改造资金，同时大大降低污泥运输、泥场清理、排污和环保罚款等费用，在油田现场应用后，取得了巨大的经济和社会效益。
附图说明
附图是按照本发明对采油污水进行处理的一个现场实施方案工艺流程图，其中：
1、来水 2、缓冲罐 3、增压泵 4、除铁杀菌剂 5、混合罐
6、复合碱 7、絮凝剂 8、沉降罐 9、沉降池 10、增压泵
11、过滤罐 12、注水罐 13、去注水
本方法的具体操作过程可表述为：来水1(采油污水)经过缓冲罐2收油后，被增压泵3引入污水处理流程，首先加入除铁杀菌剂4，对来水进行杀菌处理，同时将水中的Fe2+迅速转化为Fe3+，待来水进入混合罐5后加入复合碱6，将水体的pH值调整至7.0-7.5之间，并使新生态的Fe3+转变为缔合态，成为对水质净化有用的成份，再与絮凝剂7共同作用，将污水中的有害离子、悬浮物、乳化油等杂质絮凝在一起，形成体积大、密度高、沉降快的絮体，在一次沉降罐8中沉降下来，通过排污口排出，初步净化后的污水进入接着二次沉降池9进一步沉降净化，经过两次沉降的污水用增压泵10加压后进入过滤罐11进行过滤，经此流程处理后的污水即可达到注入水的各项指标要求，进入注水罐12缓冲后，由注水泵送去注水13。
具体实施方式
实施例1、采用JZ-2型除铁杀菌剂与JZ-4型絮凝剂组合对文一污水站来水进行处理
JZ-2型除铁杀菌剂、JZ-1型复合碱和JZ-4型絮凝剂的加入浓度分别控制为100～200mg/L、500～600mg/L和150～250mg/L，保持水体的pH值在7.5，整个系统运行平稳，外输水各项指标见表2，污泥的产出量平均每万方21.4吨，比“注入水水质改性技术”(pH为8.5)时的平均泥量每万方54吨降低了60.4％。
表2 pH＝7.5期间处理后污水主要水质指标
| 时间 | 混合器出口pH | 外输水性质 | |||||
| PH值 | 含油量 | 总铁(mg/L) | Fe3+ | 滤膜系数 | 悬浮物 | ||
| 5.27 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0～0.28 | 0 | 30～40 | 1～2 |
| 5.29 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0 | 0 | 34～41.7 | 1～2 |
| 5.31 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0～0.42 | 0 | 35～39 | 1～2 |
| 6.2 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0 | 0 | 38～42 | 1～2 |
| 6.4 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0.28 | 0～0.14 | 38 | 1～2 |
| 6.6 | 7.5 | 7.0 | 0 | 0～0.14 | 0 | 34～41 | 1～2 |
实施例2、采用JZ-2型除铁杀菌剂与JZ-4型絮凝剂组合对文一污水站来水进行处理
JZ-2型除铁杀菌剂、JZ-1型复合碱和JZ-4型絮凝剂的加入浓度分别控制为100～200mg/L、400～500mg/L和150～200mg/L，保持水体的pH值在7.3，整个系统运行平稳，外输水各项指标见表3，污泥的产出量平均每万方19.3吨，比“注入水水质改性技术”(pH为8.5)时的平均泥量每万方54吨降低了64.3％。
表3 pH＝7.3期间处理后污水主要水质指标
| 时间 | 混合器出口pH值 | 外输水性质 | |||||
| pH值 | 含油量(mg/L) | 总铁(mg/L) | Fe3+(mg/L) | 滤膜系数 | 悬浮物(mg/L) | ||
| 6.16 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.45 | 0～0.36 | 38～40 | 1～2 |
| 6.19 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.35 | 0～0.07 | 33～39 | 1～2 |
| 6.22 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0 | 0 | 37～39 | 1～2 |
| 6.25 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0.07～0.28 | 0～0.28 | 31～37 | 1～3 |
| 6.28 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.21 | 0 | 35～40 | 2～3 |
| 6.30 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.28 | 0 | 31～40 | 1～2 |
实施例3、采用JZ-5型除铁杀菌剂与JZ-3型絮凝剂组合对文一污水站来水进行处理
JZ-5型除铁杀菌剂、JZ-1型复合碱和JZ-3型絮凝剂的加入浓度分别控制为250～350mg/L、400～500mg/L和250～350mg/L，保持水体的pH值在7.3，整个系统运行平稳，外输水各项指标见表4，污泥的产出量平均每万方20.5吨，比“注入水水质改性技术”(pH为8.5)时的平均泥量每万方54吨降低了62.1％。
表4 pH＝7.3期间处理后污水主要水质指标
| 时间 | 混合器出口pH值 | 外输水性质 | |||||
| pH值 | 含油量(mg/L) | 总铁(mg/L) | Fe3+(mg/L) | 滤膜系数 | 悬浮物(mg/L) | ||
| 7.1 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.28 | 0 | 31～40 | 1～2 |
| 7.4 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.14 | 0 | 33～39 | 1～2 |
| 7.7 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.14 | 0 | 36～38 | 1 |
| 7.10 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.14 | 0～0.07 | 35～38 | 1 |
| 7.13 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.28 | 0～0.21 | 33～38 | 1～3 |
| 7.16 | 7.3 | 7.0 | 0 | 0～0.21 | 0～0.14 | 35～40 | 1 |
Claims (5)
1、一种降低污泥产出量的采油污水处理方法，其特征在于首先加入除铁杀菌剂，在对来水进行杀菌处理的同时，将其中有害的Fe2+迅速转化为Fe3+，然后加入复合碱调整水体的pH值至7.0～7.5，并使新生态的Fe3+转变为缔合态，进而与最后加入的絮凝剂共同作用，将污水中的有害离子、悬浮物、乳化油等杂质絮凝在一起，形成体积大、密度高、沉降快的絮体，完全沉降后使水质达到回注的标准要求，也使污泥产出量大幅度降低。
2、根据权利要求1的方法，所加入的除铁杀菌剂包括JZ-2型和JZ-5型两种，其特征在于JZ-2型除铁杀菌剂含有3％～8％的H2O2和5％～10％的1227，JZ-5型除铁杀菌剂则是有3％～10％的活性硅酸和3％～10％的亚氯酸钠组成，在污水处理过程中其用量控制在100～350ppm。
3、根据权利要求1的方法，所加入的JZ-1型复合碱，其特征在于代替单一的石灰乳，其中液碱的比例占到10％～50％，CaO的含量为10％～25％，其密度≥1.10，加药浓度(折合干剂)控制在400～600ppm之间，保持调整后污水的pH值介于7.0～7.5之间。
4、根据权利要求1的方法，所加入的絮凝剂包括JZ-3型和JZ-4型两种，其特征在于JZ-3型絮凝剂是木质素与环氧乙烷共聚物的水溶液，浓度范围为10％～20％，而JZ-4型絮凝剂含5％～15％的聚合硅酸铁，其Fe/Si控制在1∶4～1∶16，其加入量均控制在150～350ppm范围内。
5、根据权利要求1的方法，其特征在于采油污水处理过程都要使用复合碱，而JZ-2型除铁杀菌剂与JZ-4型絮凝剂配合使用，JZ-5型除铁杀菌剂与JZ-3型絮凝剂配合使用。
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