CN210340611U

CN210340611U - 一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统

Info

Publication number: CN210340611U
Application number: CN201920755685.9U
Authority: CN
Inventors: 迟永刚; 金鑫; 邬江华
Original assignee: Andong Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: ANDONG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.; XINJIANG ANTON OIL TECHNOLOGY SERVICES Co.,Ltd.
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-05-24

Abstract

本实用新型涉及一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，包括经由管道顺序串接的调匀隔油单元、除硬度单元、气浮单元、蒸发除盐单元及MBR单元及RO单元，各单元独立固定于钢结构框架上形成一整体。本实用新型所述的组合处理系统，其解决了在使用机械及热力蒸发处理高盐废多沸点COD废水水中，废水中低沸点(小于95℃)的COD难以被去除的问题。

Description

一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统

技术领域

本实用新型属于石油钻完井污水技术领域，特别涉及一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统。

背景技术

油气田钻完井废水是在石油、天然气开采过程中产生的一类非常特殊的工业污水。该类废水的有机物含量高，色度大，高盐分，含有悬浮物质重金属等，对环境破坏程度极大，而且各个开发区域不同，含有污染因子的含量波动极大，使得其一直成为制约油气田开发进展与环境相融合的一个难题。目前常用的此类污水处理技术为调匀隔油+化学氧化+气浮+超高压反渗透(SRO)组合工艺。此工艺的基本思路包括：1、调匀隔油工艺起到稳定水质初步去除水中浮油；2、化学氧化工艺降低水中COD；3、气浮工艺主要去除水中乳化油及其他悬浮物质；4、超高压反渗透(SRO)工艺降低水中盐分。此工艺的大体思路是针对废水中主要污染物采取先去除COD再去除盐分辅助其他设施以去除含油等其它污染物质。此工艺整体思路是针对水中主要污染物选择先去除COD再去除盐。此工艺有以下缺点：选择化学方法投入氧化药剂对污水中还原物质进行氧化，导致水中含盐量大幅度增加，增加了后续除盐工艺的难度，消耗大量的药剂。选择超高压反渗透(SRO)工艺去除盐分，由于此工艺依据污水中含盐的高低对反渗透压力设计要求有针对性，此类污水含盐量波动较大，导致产水水量不稳定。另外，此工艺的整体系统管道容易发生堵塞、腐蚀等。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，包括经由管道顺序串接的调匀隔油单元、除硬度单元、气浮单元、蒸发除盐单元及MBR单元，各单元独立固定于钢结构框架上形成一整体。

作为优选，其中所述组合处理系统还包括通过管道与MBR单元连接的RO单元。

作为优选，其中所述组合处理系统还包括分别与调匀隔油单元、除硬度单元、气浮单元、蒸发除盐单元、MBR单元及RO单元连接且固定于钢结构框架上的PLC控制单元。

作为优选，其中所述调匀隔油单元包括依次连接的调匀池和隔油池。

作为优选，其中所述除硬度单元为软化处理罐。

作为优选，其中所述气浮单元为气浮设备。

作为优选，其中所述蒸发除盐单元为卧式单效强制循环蒸发浓缩装置。

作为优选，其中所述MBR单元为MBR装置，所述MBR装置包括缺氧池，所述缺氧池通过其底部与好氧池连通，所述好氧池内设有微孔曝气盘，所述好氧池连接有膜池。

作为优选，其中所述RO单元为反渗透装置。

目前污水处理领域应对此类废水采用先除COD后除盐工艺，本实用新型针对水中主要污染物选择先除盐再去除COD，除盐(蒸发结晶)单元和除COD单元作为为核心步骤，除盐(蒸发结晶)单元在除COD单元之前，采用先除盐后除COD的思路。

借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

1、本实用新型所述的组合处理系统，其采用PLC控制单元进行程序控制，自动化程度高，所有单元都实现了撬装化作业，能够满足油田环保行业灵活作业的要求；

2、本实用新型所述的组合处理系统，其蒸发除盐处理单元通过机械压缩二次蒸汽，提高蒸汽温度，利用蒸汽产生的热量给加热管内废水加热，循环利用热能，大大降低了系统能耗；

3、本实用新型所述的组合处理系统，其通过将蒸发除盐处理和MBR处理相结合，由于蒸发后产水在40℃左右，有利于控制缺氧池和好氧池内的温度，保持生物酶在最佳活性状况工作，从而提高了处理效率；

4、本实用新型所述的组合处理系统，其使得环境友好，不用投加大量化学药剂；

5、本实用新型所述的组合处理系统，其处理后水可以进行回用达到生产和生活需求。

6、本实用新型所述的组合处理系统，其通过增加除硬度单元以解决系统前部易发生腐蚀结垢问题；

7、本实用新型所述的组合处理系统，其设备适应性强，可以适应进水水质的波动；

8、本实用新型所述的组合处理系统，其解决了在使用机械及热力蒸发处理高盐废多沸点COD废水水中，废水中低沸点(小于95℃)的COD难以被去除的问题。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统连接示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

下述实施例中所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，用于实施上述工艺，所述组合处理系统包括经由管道顺序串接的调匀隔油单元1、除硬度单元2、气浮单元3、蒸发除盐单元4及MBR单元5，各单元独立固定于钢结构框架上形成一整体。所述调匀隔油单元1包括依次连接的调匀池11和隔油池12；所述除硬度单元2选自现有技术，其具体结构在此不再赘述，例如可以为常规的软化处理罐；所述气浮单元3选自现有技术，其具体结构在此不再赘述，例如可以为常规的气浮设备；所述蒸发除盐单元4选自现有技术，其具体结构在此不再赘述，例如可以为卧式单效强制循环蒸发浓缩装置(购自青岛康景辉节能环保科技有限公司)；所述MBR单元5选自现有技术，其具体结构在此不再赘述，例如可以为常规的MBR装置(购自成都美富特膜科技有限公司)，所述MBR装置可包括缺氧池，所述缺氧池可通过其底部与好氧池连通，所述好氧池内可设有微孔曝气盘，所述好氧池可连接有膜池；所述述组合处理系统还优选地可以包括RO单元6，所述RO单元6选自现有技术，其具体结构在此不再赘述，例如可以为常规的反渗透装置，其作为整个系统的保安及回用单元，如果前面的处理系统因为工艺参数或者设备问题出水指标有小范围的波动，该单元可以保证整体出水达标。所述组合处理系统还包括分别与调匀隔油单元1、除硬度单元2、气浮单元3、蒸发除盐单元4、MBR单元5及RO单元6连接且固定于钢结构框架上的PLC控制单元，以有利于自动化控制。

实施例2

如图1所示，本实用新型还提供了一种油气田钻完井复杂废水的组合处理工艺，具体包括以下步骤：

调匀隔油：污水(pH值为5-8，色度≥500倍，电导率40000-60000μs/cm，主要包含有机物、高盐、悬浮物质、矿物油和重金属等，其中高盐的浓度为3000-6000mg/L，矿物油的浓度为50-100mg/L，悬浮物质的浓度为500mg/L左右)首先进入调匀池11均衡水质(不需要加入任何药剂，目的是均匀水质)，停留时间为10h；之后进入隔油池12除去浮油(包括烷烃、环烷烃及芳烃等多种烃类的复杂混合物)，相对密度小于1.0)，停留2h，这样污水可以达到去除浮油的目的，指标达到外观无浮油。

石灰软化除硬度：在除硬度单元2(在本实施例中其具体为常规的软化处理罐)中进行，污水除硬度采用两步投加，加入消石灰去除镁离子引起的硬度，再加入碳酸钠去除钙引起的硬度(依据原水中硬度高低调整加药量)，硬度最终指标≤500mg/l。

气浮处理：在气浮处理单元3(在本实施例中其具体为常规的气浮设备)中进行，采用溶气气浮法去除水中的乳化油(以稳定状态存在的不上浮不凝聚的细小油粒，粒径约在0.5-25μm之间，为淡褐色至深褐色液体或者半固体)及悬浮固体(SS，包括不溶于水的无机物、有机物、泥沙、黏土、微生物等))，停留时间20分钟；此外，在进水时向还可加入浓度为10wt％-20wt％的工业级聚合氯化铝溶液，依据水质波动情况随时调整投加量，例如以200-300ppm的投加量加入污水中，溶气水水量控制在污水量的20～30％，控制出水指标含乳化油≤20mg/l，SS指标≤10mg/l。

蒸发除盐：气浮出水进入蒸发除盐单元4(在本实施例中其具体为卧式单效强制循环蒸发浓缩装置)进行蒸发除盐(包括钠盐、钙盐、钾盐等的各种无机盐和有机盐的组合)，控制进水pH值为6-9，硬度指标≤500mg/l，指标含油≤20mg/l，SS指标≤10mg/l；所述卧式单效强制循环蒸发浓缩装置的设定参数如下：循环冷却水供水压力≥0.3Mpa，供水温度≤32℃，工业用水供水压力≥0.35Mpa；该单元的电源采用低压电源380V±7％，交流三相五线制中性点直接接地，频率50HZ±0.5HZ；该卧式单效强制循环蒸发浓缩装置的接触物料或可能接触物料部分的主要材质为TA2(工业钛，不容易腐蚀，耐盐比较高)。采用强制循环工艺，使物料保持高流速(2m/s)，这是由于高流速不容易沉积，在换热面形成扰动流，还可以冲刷换热面。采用的蒸发温差较低(10℃左右)，其中蒸发温度控制在92℃左右，有效地避免了结垢的发生。该卧式单效强制循环蒸发浓缩装置配置有在线抑垢器，该在线抑垢器以脉冲技术为基础，该信号的频率通过覆盖在管道周围的脉冲带进行传播；脉冲带两两互动，形成频率区域对流经的水流进行处理，特殊电容式电脉冲改变液体钙的结晶过程，使水垢失去附着力；该卧式单效强制循环蒸发浓缩装置内部设计有在线加药器，通过计量泵定时、定量的往装置内泵入适量的阻垢剂(油田专用钡锶阻垢剂，用量为50-100g/吨水)，抑制钙镁离子的富集。该卧式单效强制循环蒸发浓缩装置内部设有自动清洗机组，蒸发器的清洗通过自控仪自动运行，清洗后的清洗液当作废水蒸发掉，清洗残渣通过过滤器过滤掉。配置在线加酸或加碱机组，来去除由钙离子残留引起的换热管内的结垢体。采用大管径换热管(38mm)，大孔径使得换热管不容易被堵死；蒸发器连续运行，(考虑工作时间年8000小时以上，处理水量考虑操作空间增降幅10％)，出水控制除COD指标外其它指标达到外排水GB8978-1996标准的一级标准。

MBR(生物膜)处理：模拟自然界微生物净化污水的过程，蒸发除盐出水进入MBR单元5进行生化处理，以分解水中COD；所述MBR单元5在本实施例中具体为MBR装置，所述MBR装置依功能共分为3个模块，首先先进水到缺氧池，缺氧池通过底部与好氧池连通，好氧池采用微孔曝气盘进行曝气，好氧池连接有膜池(即，在一个池子分为不同的两个区域，分别为好氧池和膜池)，膜池内的膜堆运行时有单独的曝气管对膜组件进行曝气。其中膜池的水通过循环泵往缺氧池不断地进行循环，让好氧微生物和厌氧微生物不断地进行替换，一是让其保持持续的活性，不至于让微生物不断的老化；二是让循环泵也可以起到消化液回流的作用，促使反硝化作用，使处理液中的氨氮分解成氮气和水。在运行过程中，抽吸泵对膜的内表面产生一个吸力，使处理液不断地进入膜的内表面，经过抽吸泵再排至储水黄罐。在抽吸的过程中膜表面的逐渐富集浓度较高的处理液，故需通过底部的曝气管进行曝气一是通过气泡的从底部向上升的过程中带走一部分膜片周围较高浓度的处理液；二是引起膜片震动，使附着在膜片上的污赌物脱落后随气泡上升的过程中被带出膜堆。缺氧区域控制溶解氧为0.2-0.5mg/L，好氧区域控制溶解氧控2-4mg/L，水温32-36℃，pH6-9，之后采用超滤膜进行泥水分离。出水控制指标达到外排水GB8978-1996标准的一级标准以及GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，可以排放或回用。

RO膜处理(反渗透处理)：MBR出水可进入RO单元6(其在本实施例中具体为反渗透装置)中进行处理，采用反渗透单元作为整个系统的保安及回用单元，此步骤作为系统的保险及回用工艺，停留物质前部工艺及系统如果出现故障系统时可能会存在的无机盐。具体处理步骤为：切换好需要运行罐的阀门，启动砂滤进水泵，观察进水压力表(砂滤罐管路处)到2.5bar以上，启动RO进水泵，延时10秒后启动RO系统高压泵，延时60秒后调节浓水调节阀，调节至进水压力至13bar，进入正常运行状态。停机过程：缓慢开调节阀进行系统泄压，待压力卸至3bar左右，延时3分钟停止高压泵，高压泵停止后延时5秒停止RO进水泵，延时5秒停止砂滤进水泵，完成停机步骤。出水指标优于中华人民共和国GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

此外，本实用新型工艺的运行通过PLC控制。

首先，检查系统中自动前后手动阀处于全开状态。

其次，自动启动系统步骤为：切换自动档位进入自动状态→自动启动砂滤进水泵→自动启动RO进水泵→延时10秒后自动启动RO系统高压泵→延时60秒后手动调节浓水调节阀，调节至进水压力至13bar，进入正常运行状态。

再者，停机步骤为：手动开调节阀进行系统泄压，待压力卸至3bar左右后，延时3分钟自动停止高压泵→高压泵停止后延时5秒自动停止RO进水泵→延时5秒停止砂滤进水泵，完成停机。

实施例3本实用新型所述的组合处理系统的效果试验

为了验证本实用新型所述的组合处理系统的效果，在进水水质相同的条件下，我们于2018年11月1日在伊拉克艾哈代布油田钻、完井污水处理现场采用以本实用新型所述的组合处理系统进行了为期一个月的试验(见表1)，要求处理后达到或优于中华人民共和国GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，即COD_Cr等于或小于50mg/L，电导率等于或小于，油浓度等于或小于2mg/L，ss浓度等于或小于10mg/L，色度等于或小于30倍。其中，本实用新型所述组合处理系统的设计处理水量Q＝4吨/小时，有效水力停留时间为21小时，其余工艺条件同实施例2，处理后水可回用于工业生产用水及绿化。

表1

如表1所示，经过一个月的运行，证明本实用新型所述的处理系统效果较好，各项指标均达到或优于中华人民共和国外排水GB8978-1996标准的一级标准以及中华人民共和国GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。且环境友好，不用投加大量化学药剂。经废水处理厂化验分析，为期一个月的现场试验可以看出，进水COD_Cr平均为5238.5mg/L，该系统出水COD_Cr平均为12.5mg/L，去除率为99.76％；进水电导率平均为49671μs/cm，该系统出水电导率平均为45.2μs/cm；去除率为99.91％；进水油浓度平均为66mg/L，该系统出水油浓度平均为0.0041mg/L，去除率为99.99％；进水ss浓度平均为515mg/L，该系统出水ss浓度平均为3.23mg/L，去除率为99.4％；进水色度平均为734倍，该系统出水色度平均为2倍，去除率为99.7％。

另外，上述2018年11月1日的出水水质还经过了伊拉克当地第三方检测机构(Al-Rawabi Al-Khadra Company for Chemical and Environmental Services,Ltd)的检测分析，见表2。从表2的数据可以看出，各检测项指标全部优于中华人民共和国GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

表2

指标名称	水样检测结果
		悬浮固体(SS)	—
pH	7.0
		COD(Cr<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)法mg/L	10
氯化物，Cl<sup>-</sup>mg/L	13.6
		硫酸盐，mg/L	1.09
氨基盐，mg/L	—
		铅，Pb mg/L	0.0011
砷，As mg/L	0.0015
		汞，Hg mg/L	0.0013
铬，Cr mg/L	0.0005
		镉，Cd mg/L	0.0009
总有机物以及其衍生物，mg/L	0.00088
		硫化物mg/L	—
无机氨mg/L	—

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，包括经由管道顺序串接的调匀隔油单元、除硬度单元、气浮单元、蒸发除盐单元及MBR单元及RO单元，各单元独立固定于钢结构框架上形成一整体。

2.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述组合处理系统还包括通过管道与MBR单元连接的RO单元。

3.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述组合处理系统还包括分别与调匀隔油单元、除硬度单元、气浮单元、蒸发除盐单元、MBR单元及RO单元连接且固定于钢结构框架上的PLC控制单元。

4.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述调匀隔油单元包括依次连接的调匀池和隔油池。

5.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述除硬度单元为软化处理罐。

6.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述气浮单元为气浮设备。

7.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述蒸发除盐单元为卧式单效强制循环蒸发浓缩装置。

8.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述MBR单元为MBR装置，所述MBR装置包括缺氧池，所述缺氧池通过其底部与好氧池连通，所述好氧池内设有微孔曝气盘，所述好氧池连接有膜池。

9.如权利要求1所述的油气田钻完井复杂废水的组合处理系统，其特征在于，所述RO单元为反渗透装置。