油田污水處理就是采用各種方法將污水中的有害物質(zhì)除去或降低至達(dá)標(biāo)水平,使污水得以利用。因此,污水的利用目的不同,其處理要求也就不同,將污水作為注水水源和作為配制聚合物的水源的處理要求也是不一樣的。廊坊油田一體化廢水處理設(shè)備
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。廊坊油田一體化廢水處理設(shè)備
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(kāi)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。
4、膜分離技術(shù)
膜技術(shù)是20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù),自問(wèn)世以來(lái)已形成了一門新興產(chǎn)業(yè),廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)日化、食品、醫(yī)學(xué)、生化領(lǐng)域,近年來(lái)也成為石油領(lǐng)域水處理方面的研究熱點(diǎn)。膜分離法是利用一張?zhí)厥庵圃斓木哂羞x擇透過(guò)性能的薄膜,在外力推動(dòng)下對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離,它包括反滲透、超濾、納濾等方法。膜分離技術(shù)的操作主體是分離用膜,分離過(guò)程的推動(dòng)力是膜兩側(cè)的壓力差、電位差、濃度差和溫度差。膜mian上的微孔孔徑大小決定了膜的分離功能,根據(jù)膜的孔徑大小,膜可分為微孔濾膜(孔徑10-3cm~10-5cm,分離對(duì)象為細(xì)菌、乳膠、油乳化液)超濾膜(孔徑10-5cm~10-6cm),分離對(duì)象為膠體硅、各種病毒)納濾膜(孔徑10-6cm~10-7cm,分離對(duì)象為卵清蛋白、蔗糖)、電滲析膜(孔徑10-7cm~10-8cm,分離對(duì)象Cl-、OH-、H+、Na+、Ca2+,主要用于除鹽)。在油田污水處理方面, mo分離技術(shù)通過(guò)一個(gè)膜相,對(duì)污水中各組分的選擇性透過(guò)能力不同而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中各組分分離,膜技術(shù)一般處理精度高,無(wú)二次污染,但對(duì)污水的預(yù)處理要求較高,預(yù)處理的目的是除去造成對(duì)膜污染的雜質(zhì),而且,操作中膜還需要經(jīng)常清洗,以保持膜面的清潔、維持膜的正常通量。由于膜技術(shù)投資大,運(yùn)行費(fèi)用高,在一定程度上限制了該技術(shù)在油田污水處理中的廣泛應(yīng)用。目前,該技術(shù)還主要用于對(duì)水質(zhì)要求比較高的低滲油田的采出水處理。
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。
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。化學(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(kāi)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十二烷基二甲ji芐ji氯化銨(1227),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(kāi)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)。
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。