氣田配套污水處理工藝技術方案

氣田配套污水處理工藝技術方案由于氣田采用了多井高壓集氣工藝，含醇污水處理成為氣田生產中重要的配套工藝技術。近幾年來，在氣田開發(fā)過程中根據(jù)污水水質的變化，形成了含醇污水預處理工藝技術、不含醇污水處理工藝等，保證了氣田的正常生產。甲醇回收裝置利用甲醇與水的沸點不同，采用精餾工藝，將污水中甲醇回收利用于氣井采氣管線注醇；處理后的污水含醇量小于0.1%，回灌到地層中。不含醇污水經過重力分離、除油等工序，除去機雜后回灌地層。凈化（處理）廠的生產、生活污水經過生化處理后，可回回注，也用于場地清洗和綠化。目前，氣田已配套建設污水處理站9座，其中建設9套甲醇回收裝置，2座不含醇污水處理站，2套混合污水處理裝置。一、基本概念1、化學需氧量COD：指在酸性條件下，采用一定的強氧化劑將有機物氧化為CO2、H2O所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標，由于水中還原性物質主要是有機物，因此又往往被作為衡量水中有機物質含量多少的指標?；瘜W需氧量越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。2、生化需氧量BOD：指在有氧的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機物質完全氧化分解時所消耗氧的量稱為生化需氧量。間接的表示水中有機物的含量及水體的污染程度。3、水的預處理：指在污水精餾處理之前，預先進行的初步處理，以便在水精處理時取得良好效果，提高水質。預處理方法主要有：預沉、混凝、澄清、過濾、軟化、消毒等。4、溶解氧：溶解于水中的游離氧稱為溶解氧（以DO表示），單位為mg/L，當水體受到有機物污染時，由于氧化污染物質需要消耗氧，此時水中所含的溶解氧逐漸減少，污染嚴重時，溶解氧會接近于零，此時厭氧菌便繁殖起來，造成有機物污染物的腐敗發(fā)臭，因此，溶解氧也是衡量水體污染程度的一個重要指標。5、凝聚：凝聚就是向水中加入硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等凝聚劑，以中和水中帶負電的膠體微粒，使離子變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，從而達到沉淀的目的。6、絮凝：絮凝是在水中加離分子物質---絮凝劑，使已經中和的膠體微粒更快的凝成較大的絮凝物，從而加速沉淀。7、混凝：通過雙電層作用而使膠體顆粒相互聚結過程的凝聚和通過離分子物質的吸附架橋作用而使膠體顆粒相互黏結過程的凝絮，這兩者總稱為混凝。8、氣浮沉淀：在水中通入空氣產生微氣泡，同時加浮選劑，使水中的懸浮物粘附在空氣氣泡上，上浮到水面形成浮渣，然后利用界面吸附作用及氣液比重差，將污染物濃縮于界面后的分離方法。9、生物馴化：在馴化過程中，能分解工業(yè)廢水的微生物，適應的得到發(fā)展，不能適應的微生物逐漸淘汰。10、生物膜法：是土壤自凈的人工化，是使微生物群體附著于其他物體表面上呈膜狀，并讓它與廢水接觸而使之凈化的方法。11、活性污泥：如果在一桶糞便污水中，不斷打入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，為微生物生長創(chuàng)造良好的條件，那么經過一定時間后就會產生褐色絮花狀泥粒，把泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面充滿著各種各樣的微生物---細菌、霉菌、原生動物和后生動物如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等，它們互相連接成一條食物鏈，細菌和霉菌能分解復雜的有機化合物，通過自身的增殖，產生做為原生動物的食料的細胞質；原生動物又被后生動物所消耗，后者也可以直接依靠分解者生活，這種充滿微生物的絮狀泥粒叫活性污泥。二、含醇污水處理技術1、含醇污水水質情況氣田含醇污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、Fe2+、HCO3-等離子，同時還含有一定量的SO42-和溶解狀的CO2、H2S氣體。以下是含醇污水水質參數(shù)表。表4.1含醇污水水質一覽表序號名稱單位數(shù)量1總硬度mg/L20000～500002總礦度mg/L50000～800003K+、Na+mg/L8000～100004Ca2+mg/L200005Mg2+mg/L10006Cl-mg/L30000～500007SO42+mg/L2008Fe2+mg/L100～3009PH—5～710甲醇含量%（wt）20%~11HCO3-mg/L40012油份mg/L＞20013機雜mg/L936.52、含醇污水預處理工藝流程及簡述從表5.1可以看出，氣田含醇污水具有“四高一低”的特點：即1）礦化度較高，一般在5.0～10.0×104mg/L之間；2）高價金屬陽離子含量高，Ca2+含量在一般10000～25000mg/l、Mg2+含量在1000～2500mg/l、Fe2+含量在100～300mg/L之間；3）水中游離CO2及HCO3-含量較高，HCO3-含量一般在400mg/L左右；4）水中機雜和乳化油含量很高，乳化油含量一般大于200mg/L；5）PH值低，呈弱酸性，pH一般在5.0～6.5之間，屬CaCl2型水。因此氣田含醇污水對管線、設備具有很強的腐蝕性，而且在高溫下有嚴重的結垢趨勢，導致甲醇回收裝置在運行中存在結構、腐蝕、結垢、甲醇回收效率降低和污水回灌不達標等各種復雜問題。為了解決凈化廠甲醇回收裝置運行過程中存在的問題，必須對污水進行預處理，盡量除去污水中溶解的CO2和H2S氣體、提高pH值、降低污水中的乳化油含量和機雜含量，然后再通過選擇合適的耐高溫抗鹽緩蝕阻垢劑，來降低或消除結垢和腐蝕問題以及污水回灌問題。經過和科研院所合作篩選出根據(jù)含醇污水的性質特點、室內實驗和現(xiàn)場試驗的篩選出含醇污水的預處理劑的配方為：（以第一凈化廠的水質為例）(1)pH值調節(jié)劑為NaOH，pH值最佳范圍為7.5～8.5；(2)氧化劑為H2O2，加量為0.05～0.10mL/L；(3)混凝劑為2B，加量為1.0～2.0mg/L；(4)反應時間大于0.5小時；緩蝕阻垢劑配方為：HEDP（表觀濃度）：10.0～13.0mg/L；磺酸鹽阻垢分散劑（表觀濃度）：20.0～25.0mg/L；BTA：2.0～2.5mg/L。以上三種藥劑復配在一起做為含醇污水緩蝕阻垢劑使用，采用一個加藥裝置加藥，緩蝕阻垢劑加入量控制總磷〉5.0mg/L。含醇污水經污水罐車卸至氣田污水粗濾池，過濾掉污水中較大的機械雜質后經粗濾池提升泵打入到含醇污水儲罐。然后經增壓泵通過2、3#計量泵加入PH值調節(jié)劑氫氧化鈉、氧化劑雙氧水進入5方反應罐進行充分反應，然后再通過加入1#計量泵加入絮凝劑2B，進入1、2#700方污水罐進行充分沉降后經進料泵送至甲醇回收裝置。下圖是含醇污預處理的工藝流程簡圖(圖4.1)。隨著氣田生產，氣田含醇污水的水質、含醇量也在不斷的變化，工藝技術人員應堅持定期檢測含醇污水的水質，根據(jù)水質變化調整預處理工序中的加藥量及藥劑品種，以保證甲醇回收裝置的正常運行。圖4.1含醇污水預處理流程圖3、甲醇回收裝置甲醇回收系統(tǒng)采用常壓精餾原理，利用甲醇和水的沸點差別比較大（甲醇的沸點為65.8℃、水的沸點為100℃），通過常壓精餾將二者分開。含醇污水由泵從污水儲罐中吸出加壓過濾后，先通過塔底出水預加熱，再經蒸汽補熱到進料溫度進塔；塔底出水靠液位差進入再沸器。再沸器用蒸汽加熱，部分水蒸汽返回塔底，部分水作為塔底出水（即凈化后的污水，該凈化水統(tǒng)一回灌地層）。塔頂甲醇蒸汽經冷凝器冷凝為液體進入回流儲罐，此后用泵吸出加壓，部分回流進入塔頂，部分作為產品經水冷換熱冷卻至40℃左右進入產品儲罐，該產品即為再生醇。再生甲醇又通過罐車拉運到集氣站內循環(huán)使用。工藝流程示意圖見圖4.2:圖4.2含醇污水處理流程示意圖含醇污水，2-甲醇污水儲罐，3-進料泵，4-過濾器，5-加熱器，6-冷凝器，7-回流罐，8-冷卻器，9-產品甲醇儲罐，10-去用戶，11-回流泵，12-精餾塔，13-蒸汽，14-冷凝水，15-釜式重沸器，16-塔底出水泵，17-預熱器，18-回灌污水儲罐，19-處理后回灌，20-反應器，21-絮凝沉降罐?；毓嗨|的控制指標見表4.2表4.2回灌水水質指標機雜(mg/l)油份(mg/l)甲醇含量%(wt)硫酸鹽還原菌(個/ml)腐蝕菌(個/ml)≤10≤30≤0.10~1000~1000三、不含醇污水處理技術根據(jù)部分產水氣井產水量大，含礦化度高，不需注醇及采用井下節(jié)流工藝后氣井不需注醇而產生了相當數(shù)量的不含醇污水的實際情況，為降低生產運行成本確定了污水分類、處理的技術思路，建立了不含醇污水處理站，逐步形成了不含醇污水處理技術。目前有四套不含醇污水處理工藝流程，分別分布在北二區(qū)、南區(qū)污水處理站、第一凈化廠及蘇里格第一天然氣處理廠。不含醇污水在卸車池內沉淀后，轉入污水儲罐，經過二級雙濾料過濾器和前衛(wèi)球過濾器過濾后進入回注水罐，由喂水泵轉至注水泵回注地下。簡單的流程示意圖如圖4.3：回注井回注井卸車池沉降罐管線輸送二級雙濾料過濾器罐車喂水泵回注泵圖4.3不含醇污水處理工藝流程示意圖四、混合污水處理工藝凈化廠內的混合污水主要來源于生活污水、生產裝置產生的生產污水、場地設備沖洗水及分析化驗污水?；旌衔鬯涍^三級處理，（氣浮沉淀----厭氧/好氧生化處理----生物碳塔吸附分離----過濾回用綠化）處理合格后的一部分污水經再次過濾后作為回用水使用，進行廠區(qū)綠化。吸1吸1脫水，脫硫裝置污水、場地沖洗污水分析化驗污水等生產污水儲罐D-1/1。2射流加壓溶氣浮上設備生活污水吸2池生化池一沉池二沉池生物碳塔保險罐達標污水外排或回用不達標污水返回吸1圖4.31）一級處理正常生產污水（包括脫水、脫硫裝置污水，場地沖洗污水，分析化驗污水等）首先進入吸1池中，然后經污水提升泵（P-1/1、2）提升至400方生產污水儲罐（D-1/1、2）中，進行固、液的初步分離，加入混凝劑后進入射流加壓溶氣浮上設備，在氣浮器內，氣泡上浮時與水中微小顆粒及微油滴黏附在一起，使油和微小固體顆粒上浮至水面由刮油機去除，污水中粒度較小的懸浮物及膠狀物質，乳化油等，在混凝劑作用下，不斷聚結成大的絮凝物，在全體的浮升作用下上浮分離，這是污水處理的第一級工藝：固、液體分離及浮選。這一級中，油份指標可達標準，并去除部分懸浮物。2）二級處理二級處理是厭氧好氧及沉淀，這一段處理主要利用微生物新陳代謝需要消耗營養(yǎng)物質的特性來去除污水中有機物，從射流加壓溶氣浮上設備出來的污水進入吸2池，經提升泵（P-3/1、2、3）提升至曝氣沉淀池內，進行厭氧與好氧處理，生化處理后引入沉淀池沉淀，主要去除指標是污泥及懸浮物。3）三級處理第三級處理為生物碳塔吸附，生物碳塔依靠活性炭的吸附作用，將廢水中的有機物微生物富集于表面，形成生物膜，有機物經生物氧化獲得降解時，碳層反沖洗除去碳層表面老化生物膜，經碳的吸附作用，吸附與氧化不斷相互調節(jié)，保證出水COD值小于100mg/L，使各項指標達標。上述處理后水進入保險罐，分析合格后一部分外排蘆河，一部分經消毒之后回用至廠區(qū)綠化。吸01原料氣分離器排放污水、過濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水吸01原料氣分離器排放污水、過濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水檢修污水儲罐D-01/1、2氣浮沉淀器集水箱核桃殼過濾器纖維球過濾器甲醇回收單元100方污水儲罐不達標污水返回吸01回注800米地層圖3-2-2PH值6-9；COD≤500mg/L；SS≤400mg/L；S2-≤30mg/L；oiL≤100mg/L。五、檢修污水處理工藝檢修污水（原料氣分離器排放污水、過濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水）采用間歇性處理，以保持污水處理量維持在5-10m3/h，污水進入吸水池，用提升泵P-01/1、2泵至400方儲罐中，大的懸浮物通過重力沉降下來之后，通過吸水泵泵至氣浮泵溶氣后進入檢修污水氣浮沉淀器，除去污水中的部分油份及懸浮物，然后流入集水箱，通過過濾反沖洗泵加壓進入過濾器。利用核桃殼過濾器粗濾及纖維球過濾器精濾，使出水機雜≤2mg/L、OiL≤10mg/L，出水達到要求后，利用余壓送至污水回灌裝置。出水不達標返回吸