河北石油化工污水處理設(shè)備處理方法
物理法
物理處理法是指通過(guò)物理作用分離和去除油田污水中不溶于水的懸浮物的方法。物理處理法所用的設(shè)備大都比較簡(jiǎn)單、操作方便,分離效果良好,使用極為廣泛,根據(jù)物理作用的不同污水處理主要有重力分離法、篩濾截留法、離心分離法,都是利用不同的水處理設(shè)備將油田污水中有害物質(zhì)除去或降低其含量。
1、重力分離除油技術(shù)
重力分離除油也叫自然除油,該技術(shù)是根據(jù)油水密度不同,利用油水密度差使油上浮,達(dá)到油水分離的目的。因其處理量大運(yùn)行費(fèi)用低,管理方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,其缺點(diǎn)是占地面積大,基建投資高,對(duì)乳化油的處理效果不好,污水停留時(shí)間長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)外在重力分離設(shè)備上已取得了一定的進(jìn)展,已由自然沉降除油發(fā)展到斜板除油,加設(shè)斜板,增加分離設(shè)備的工作表面積,縮小分離高度,即利用“淺層沉淀”原理提高除油效率 。如美國(guó)Quontek公司研制的聚結(jié)板油水分離器(CPS)。zui近,石油大學(xué)對(duì)CPS進(jìn)行了改進(jìn),在其基礎(chǔ)上引進(jìn)了斜板技術(shù),發(fā)明了斜通道波紋波紋板油水分離器和翼斜板油水分離器,進(jìn)一步提高了板式分離器的效果。
2、氣浮分離除油除懸浮物技術(shù)
氣浮分離法就是在含油污水中通入空氣設(shè)法使水中產(chǎn)生微細(xì)氣泡,有時(shí)還需加入浮選劑或混凝劑,使污水中的分散油和懸浮顆粒粘附在氣泡上,隨氣體一起浮到水面并加以回收,從而達(dá)到除油除懸浮物的目的。目前美國(guó)開發(fā)出的溶氣氣浮系統(tǒng)較為*,它通過(guò)減小氣泡尺寸(約小到1um)和減緩氣泡的浮生速度,大大地提供了除油效率,甚至無(wú)需使用化學(xué)劑也可以達(dá)到較為的油水分離。
3、過(guò)慮除油和懸浮物技術(shù)
過(guò)濾技術(shù)是利用多孔介質(zhì)從水中分離不溶解固體的技術(shù),主要是采用粒狀材料為濾料(如石英砂、核桃殼和無(wú)煙煤等)通過(guò)潤(rùn)濕聚結(jié)和碰撞聚結(jié)作用,除去污水中的油和懸浮物。其優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)好,設(shè)備投資少,缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用較高,適應(yīng)負(fù)荷變化能力弱,易堵塞。而且,由于濾料粒徑受到限制無(wú)法進(jìn)一步減小粒料粒徑來(lái)提高過(guò)慮精度和效率。近年來(lái),隨著纖維材料的應(yīng)用和發(fā)展,以纖維材料為濾料的纖維濾料過(guò)濾器,一般處理精度可達(dá)到出水水質(zhì)含油小于1.5~2mg/L,懸浮物粒經(jīng)小于5um。
化學(xué)法
化學(xué)處理法是指通過(guò)化學(xué)手段如向污水中加入化學(xué)藥劑或采用電化學(xué)等方式除去有害物質(zhì)的方法。油田污水處理的常用化學(xué)方法主要有如下幾種。
1、絮凝技術(shù)
絮凝技術(shù)可以認(rèn)為是污水過(guò)慮前的預(yù)處理技術(shù),該技術(shù)主要是通過(guò)向污水中加入絮凝藥劑,使污水中的懸浮物形成絮凝物聚結(jié)下沉,該過(guò)程不僅可以除去污水中的懸浮物和膠體粒子,降低COD值,而且,還可以除去細(xì)菌等。
油田水處理用的絮凝劑主要分為無(wú)機(jī)、有機(jī)和生物絮凝劑三類。無(wú)機(jī)絮凝劑主要有無(wú)機(jī)化合物(如硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、*等)和無(wú)機(jī)聚合物(聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵等高聚物),其中無(wú)機(jī)聚合物是60年代后發(fā)展起來(lái)的一類絮凝劑,由于其功效成倍提高,有逐步成為主流絮凝劑的趨勢(shì)。有機(jī)絮凝劑有低分子量的陽(yáng)離子聚合物(如聚胺等)和高分子量的聚合物(如聚炳烯酰胺及其衍生物)。與無(wú)機(jī)高分子絮凝劑相比,它的用量少,產(chǎn)生的絮體大、沉降速度快、受共存鹽、pH值和溫度的影響小,效果明顯、且種類繁多,在油田水處理中得到廣泛應(yīng)用。但由于聚炳烯酰胺具有毒性、難生物降粘,目前天然改性高分子絮凝劑和兩性高聚物等環(huán)保型的無(wú)害水處理劑的研究倍受人們關(guān)注,如國(guó)內(nèi)新合成的以F691粉(主要成分水溶性多聚糖、纖維素、木質(zhì)素單寧)為原料的高效陽(yáng)離子絮凝劑FNQD,國(guó)外新推出的水處理劑(DTC),用于美國(guó)墨西哥灣和北海油田水處理中,輕易地將處理精度僅能達(dá)到60~70mg/L的水處理系統(tǒng)提高至1~2mg/L,效果十分明顯。近年來(lái),利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵、抽提、精致而得到的一種生物絮凝劑,由于具有無(wú)毒、高效和可生物降粘等特點(diǎn),對(duì)水資源的保護(hù)有十分重大的意義,是很有發(fā)展前途的綠色絮凝劑。
2、緩蝕技術(shù)
緩蝕技術(shù)是油田污水處理常用的技術(shù)之一,是抑制污水對(duì)金屬設(shè)備腐蝕的有效方法。油田污水的腐蝕因素主要是溶解氧、硫化氫和二氧化碳等引起的酸腐蝕。為了抑制污水對(duì)油田金屬設(shè)備的腐蝕,油田常常在水處理過(guò)程中添加適量阻止或減緩金屬腐蝕的緩蝕劑。國(guó)外油田水處理工藝中緩蝕劑的應(yīng)用始于五十年代,應(yīng)用較好的緩蝕劑是有機(jī)胺等,我國(guó)油田常用的使用效果好的緩蝕劑是季銨鹽類、咪唑啉類。目前,中科院研制的IMC系列緩蝕劑在各油田應(yīng)用取得了良好的效果[8]。
3、阻垢技術(shù)
油田污水通常含有較高濃度的碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物,具有形成碳酸鈣、硫酸鈣等垢的基本條件,因此,結(jié)垢是油田水質(zhì)控制中遇到的zui嚴(yán)重的問(wèn)題之一?;瘜W(xué)阻垢劑是油田zui為常用的抑制或減緩結(jié)垢的一項(xiàng)工藝技術(shù)。油田廣泛使用的阻垢劑有無(wú)機(jī)聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽、低分子量聚合物和天然阻垢劑。其中應(yīng)用較好的是低分子量聚合物如聚丙烯酸及其衍生物,該類阻垢劑的優(yōu)點(diǎn)在于用量低、無(wú)毒,*,阻垢率較高,缺點(diǎn)是生物降粘差,且在高溫、高pH、高Ca2+含量下阻垢能力較差。因此,近年來(lái),國(guó)外著重在開發(fā)和研制新的阻垢劑,zui近報(bào)道的一種阻垢劑---聚天冬氨酸,對(duì)CaCO3、BaSO4、CaSO4的阻垢率都明顯優(yōu)于聚丙烯酸,且更易生物降粘,表現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。
4、殺菌技術(shù)
油田污水中普遍存在著硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌,造成設(shè)備腐蝕,并且產(chǎn)生污泥造成地層堵塞。目前國(guó)內(nèi)油田主要采取的措施是向污水中加入化學(xué)殺菌藥劑,抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)及滅殺細(xì)菌。目前,油田廣泛應(yīng)用的殺菌劑主要為有機(jī)胍類、季胺鹽類、異噻唑啉酮等。國(guó)內(nèi)油田使用zui廣泛的殺菌劑就是季胺鹽,季胺鹽化合物除了具有較強(qiáng)的殺菌作用還具有緩蝕增效作用,是一種具有多種效能的水處理劑。為了提高殺菌劑效能,常常采用兩種殺均劑復(fù)配、其協(xié)同效應(yīng)能顯著提高藥效。國(guó)外*的過(guò)氧乙酸因具有廣譜、高效且受pH值及礦化度影響較小而倍受青睞。此外,國(guó)內(nèi)外在重點(diǎn)研制和開發(fā)一劑多效的多功能水處理劑,如兼具有絮凝、殺菌、緩蝕作用的復(fù)合型藥劑。
5、電脫技術(shù)
電脫技術(shù)也是目前油田常用的污水處理技術(shù),該技術(shù)主要是利用電化學(xué)的方法對(duì)污水進(jìn)行處理。電脫法是借助于外加電流來(lái)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)以去除污水中有害物質(zhì)的方法。在外加電場(chǎng)作用下,污水中的陰離子移向陽(yáng)極,并在陽(yáng)極失去電子而被氧化;污水中的陽(yáng)離子則移向陰極,并在陰極得到電子而被還原。該技術(shù)可以有效地去除污水中的有機(jī)物、重金屬離子、懸浮物、還能進(jìn)行污水脫色處理。
6、暴氧技術(shù)
暴氧技術(shù)是近幾年在油田推廣的污水處理技術(shù)之一,該技術(shù)的基本原理實(shí)際上就是利用空氣中的氧與污水中的還原性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),而除去污水中的還原性有害成份如Fe2+、S2-及細(xì)菌等。該技術(shù)工藝比較簡(jiǎn)單,采用的設(shè)備主要能鼓空氣的暴氧設(shè)備,目前,各油田使用的暴氧設(shè)備有所不同,暴氧設(shè)備通常是利用一個(gè)噴淋裝置,新鮮污水通過(guò)噴頭噴淋實(shí)現(xiàn)了充分暴氧,也有利用水射流泵負(fù)壓吸空氣,使空氣與污水充分混合完成污水的暴氧過(guò)程,其目的就是使新鮮污水充分與空氣中的氧作用,完成污水的氧化還原反應(yīng)達(dá)到除去有害的還原性物質(zhì)。
河北石油化工污水處理設(shè)備生物法
生物處理技術(shù)是目前上應(yīng)用zui廣泛的污水處理技術(shù),該技術(shù)較物理或化學(xué)方法成本低,投資少,效率高,無(wú)二次污染,廣泛為各國(guó)化工行業(yè)采用。我國(guó)城市污水采用生物處理法的占85%以上,油田采用生物處理法的相對(duì)較少,大港油田的氧化塘處理技術(shù)就是生物法處理技術(shù)。生物法處理技術(shù)的機(jī)理就是采用一定的人工措施,創(chuàng)造有利于微生物生長(zhǎng)、繁殖的環(huán)境,使微生物大量繁殖,在繁殖的過(guò)程中,這些以污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)源的微生物通過(guò)氧化作用吸收分解有機(jī)物,使其轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的CO2、H2O、N2、CH4等,從而使污水得以凈化。生物法從微生物對(duì)氧的需求上可分為好氧生物法和厭氧生物法,從處理的過(guò)程形式上可以分為活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。
1、活性污泥法
活性污泥法是目前應(yīng)用較廣泛的一種生物技術(shù),它是將空氣連續(xù)鼓入污水中,污水經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的暴氣后,水中會(huì)產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體,其中含有大量的活性微生物,這種含有活性微生物的絮凝體就是活性污泥。這種微生物以污水中溶解性有機(jī)物為食料,獲得能量,并不斷增長(zhǎng)繁殖?;钚晕勰嗟慕Y(jié)構(gòu)松散,表面積很大,對(duì)污水中的有機(jī)物有著強(qiáng)烈的吸附、凝聚和氧化分解能力,從而使污水得以凈化。
2、生物膜法
生物膜法和活性污泥法一樣同屬于好氧生物處理方法?;钚晕勰喾ㄊ强勘獬刂袘腋×鲃?dòng)著的活性污泥來(lái)凈化污水,而生物膜法是利用固定于固體介質(zhì)表面的微生物來(lái)凈化污水的,這種方法亦稱為生物過(guò)濾法。與活性污泥法相比,生物膜法管理較方便。由于微生物固著于固體表面有利于微生物的生長(zhǎng),高級(jí)微生物越多,污泥量就越少。一般認(rèn)為,生物膜法比活性污泥法的剩余污泥量要少。
3、氧化塘法
氧化塘法是能夠提供有機(jī)物分解的大型淺池,塘內(nèi)有大量好氧微生物和藻類。氧化塘的特點(diǎn)是投資少,管理簡(jiǎn)單,但占地面積較大。氧化塘除暴氣塘需要機(jī)械薄氣外,其他各種氧化塘皆不依賴動(dòng)力來(lái)充氧,而是充分發(fā)揮天然生物凈化功能。氧化塘一般采用水面自然復(fù)氧和藻類光合作用復(fù)氧,其運(yùn)行情況隨溫度和季節(jié)的變化而變化。該技術(shù)要求污水停留幾天或幾個(gè)月,因此,處理措施的耗時(shí)較長(zhǎng)。目前,大港油田的污水處理采用了氧化塘法。
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
油田開發(fā)對(duì)注水水質(zhì)的要求
陸上油田的開采方式主要為注水開發(fā)方式,通過(guò)向地層注水來(lái)彌補(bǔ)因采油而造成的地下虧空,并起到驅(qū)油的目的。油田注水所服務(wù)的對(duì)象是由致密巖石組成的油層,因此要求一定的注水水質(zhì)加以保證,這樣才能達(dá)到注得上、注得進(jìn)、注得夠的目的。
目前陸上油田開發(fā)的地滲透油藏在35%左右,而且每年新探明的石油地質(zhì)儲(chǔ)量中低滲透油層所占的比重也越來(lái)越大,這些低滲透油層的孔喉半徑通常在2~4um以下,滲透率在(10~50)×10-3um2,污水回注必須有相應(yīng)配套的污水處理工藝,以確保處理后的水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)低滲透油層的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
注水水質(zhì)必須根據(jù)注入層物性指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選確定,通常要求:在運(yùn)行條件下注入水不應(yīng)結(jié)垢;注入水對(duì)水處理設(shè)備、注水設(shè)備和輸水管線腐蝕性要?。蛔⑷胨粦?yīng)攜帶超標(biāo)懸浮物,有機(jī)淤泥和油;注入水注入油層后不能使粘土發(fā)生膨脹和移動(dòng),與油層流體配伍性良好。
如果油田含油污水與其他供給水(如淺層地下水、地面凈化污水和地面江河湖泊水等)混注時(shí),必須具備的可能性,否則必須進(jìn)行必要的處理改性后方可混注,考慮到油藏孔隙結(jié)構(gòu)和吼道直徑,要嚴(yán)格限制水中固體顆粒的粒徑。
售后與服務(wù)
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