污水处理流程

1、油田油污水排放处理方案 陕西延安市圣名环保节能开发有限责任公司2014.041 项目概况作为我国勘探开发最早的油田，延长油田是世界上罕有的开发时间长、渗透率低的特低渗砂岩油田，注水开发是延长石油延缓递减率、提高采收率的重要手段。多年来，针对大量的油田采出水，延长油田在旗下23个采油厂全面配套了注水站，通过收集和处理采油废水并用于回注，目前已基本实现了污水零排放的目标。然而，由于特低渗油藏对回注水水质要求较高，现状注水站工艺的出水水质无法达到相关回注水标准，本方案以50003/d的处理规模为例，就污水处理工艺、设备、投资和运行成本等分别进行设计说明。表1 方案总览处理规模5000m3/d设计水质

2、项目单位进水出水石油类mg/L1505.0悬浮固体含量mg/L3001.0悬浮颗粒物粒径中值m1.0CODmg/L5001000pH6869水温4050硫酸盐还原菌（SRB）个/mL严重超标10腐生菌（TGB）个/mL1001000铁细菌（IB）个/mL1001000核心工艺2 注水站污水处理现状错误！未找到引用源。油田含油采出水含有的主要污染物为石油类、COD、BOD、破乳剂、泥沙、各种腐蚀、结垢物质如：CaO、MgO、CaCO3、CaSO4、FeO、FeS、硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌、重金属离子、阴离子、有机化合物等。这些污染物的存在，需加入大量化学药剂，传统的处理方

3、法难以到规定的标准，处理成本高，地层污染严重。尤其是中国石油（陆上、海上）采用专家推荐、权威部门认可的注聚及三元复合驱油技术已得到广泛应用并取得良好的经济效益。然而由于多种化学药剂的使用及采出水水质本身的问题（高含盐、高矿化度、高腐蚀性等），使水质粘度增大，有机、无机污染物增多，乳化现象严重，污泥絮体处理难度增大，运行成本增高。特别是含有苯脂类及重金属的污水经回注或外排循环进入水源及土壤，对油田生态环境造成二次污染及恶化。1）含有多种有机物。含有多种原油有机成分和多种化学药剂，化学需氧量高，有利于微生物的繁殖，容易造成腐蚀和堵塞。2）高矿化度。高矿化度会加速管道腐蚀，并给污水生化处理带来困难。

4、3）含油量高。直接回注容易堵塞地层，外排会造成环境污染。4）水中含有微生物。常见的有硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等，多数污水中细菌含量为102-104cfu/mL，细菌大量繁殖不仅腐蚀管线，而且还会造成地层严重堵塞。5）含有大量成垢离子。成垢离子容易使管道及容器内结垢。6）悬浮物含量高。悬浮物含量高，颗粒微小，容易造成地层堵塞。2.2 设计进水水质我司对延长油田部分注水站进行了现场调查，目前各油井（除个别外）采出水基本先进行现场沉淀，上清液通过集输管道进入注水站的污水处理系统，对川口、下寺湾、西区采油厂的多个注水站进水进行了取样化验，得到了基本的水质指标信息，并以此为依据确定了本方案的进水水质

5、指标范围（表Error! Reference source not found.）。可见进水的含油量、SS、COD、浊度、各种细菌等均较高。表2 原水水质和设计进水水质项目单位实测均值设计进水pH-6.72(6.567.02)68水温4050石油类mg/L23.2(2127)150SSmg/L110(35272)300悬浮物粒径中值mCODmg/L635(150880)1000硫酸盐还原菌（SRB）个/mL腐生菌（TGB）个/mL铁细菌（IB）个/mLCl-mg/L25000(1724433589)35000实际进水形态如图Error! Reference source not found.所

6、示，原水呈深黑色、有恶臭、不易沉淀，水质较差。图1 油田采出水形态2.3 采出水处理工艺流程各注水站采出水处理的现状工艺略有不同，基本可概据为图Error! Reference source not found.所示流程：进站污水分别经过自然除油、旋流分离、混凝除油，逐级降低含油量和部分悬浮物，再经过油水分离、改性纤维球过滤、PE烧结管过滤器，进一步去除悬浮物和少量油。图2 现状工艺流程2.4 低渗透油田注水要求延长油田是陆上典型的低渗透油藏，目前低渗透储量已占到80%以上，绝大多数是渗透率在1.0×10-3m2左右的特低渗储层，其主要特点是地层渗透率低、流体通过能力差、有效孔隙率低

7、、孔道弯曲且孔喉径小。注水是低渗透油藏开发的主要方式，注入水的水质会直接影响储层，主要表现为：1）固体悬浮物的存在会导致孔喉道堵塞，使注水压力增加、注水量减少、采油量降低；注水压力的升高一方面对设备管线造成威胁，另一方面造成储层微裂缝开启，产生储层油水不恰当流动和驱替现象，大大降低采收率和采油量。悬浮物还可能使注水井井筒形成滤饼、堵塞射水孔和出油孔、抬高井底等。2）油田采出水中一般含有硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌等，当条件适宜时细菌会大量滋生。细菌的滋生使水发黑发臭、悬浮物增加、水质变差，还会对设备管线造成生物腐蚀。3）高含盐量或高矿化度将造成管线设备的化学腐蚀和结垢，同时

8、化学腐蚀和生物腐蚀相互促进将使腐蚀的速度大大加快。4）较高的含油量一方面影响过滤效果，另一方面可能会黏附积聚在注水井井壁使注水井吸水能力下降，注水压力增加。当前对于油田回注水，各大油田执行的是国家能源局发布的碎屑岩油藏注水水质推荐指标(SY/T5329-2012)（代替SY/T5329-1994），依注入层空气渗透率不同，其各项控制指标如表Error! Reference source not found.所示。表3 推荐水质主要控制指标注入层平均空气渗透率m20.010.010.050.050.50.51.51.5控制指标悬浮固体含量mg/L1.02.05.010.030.0悬浮物颗粒直径中

9、值m1.01.53.04.05.0含油量mg/L5.06.015.030.050.0平均腐蚀率mm/年0.076SRB个/mL1010252525IB个/mLn×102n×102n×103n×104n×104TGB个/mLn×102n×102n×103n×104n×104注1：1n10；注2：清水水质指标中去掉含油量。对低渗透率油层的划分：低渗透0.010.05，特低渗透0.0010.01，超低渗透0.00010.001。根据资料，项目所在油田的渗透率在0.001m2左右，应执行表中第一列数值标

10、准（加粗）。2.4 现状出水水质根据对某些注水站处理后出水的取样测定结果，其石油类、SS和细菌指标均较高，远不能达到表3中的回注标准。这主要由于，传统工艺流程的处理精度有限，一般对较大颗粒能起到滤除作用，出水悬浮物、石油类还会有一定透过，若要达到出水水质“511”的要求，则需要更高精度的工艺方能实现。因而本方案引进先进的、更高精度的技术设备，采用优化的工艺组合，缩短工艺流程，有效去除石油类和悬浮物，降低颗粒物含量和粒径中值，杀灭各类细菌，以期使各项水质指标达到特低渗油藏回注标准。3 工程设计3.1 设计原则和依据本方案的设计思路：在传统预处理工艺流程基础上，增加电絮凝及超滤膜系统及相关配套系统

11、，集中解决悬浮物、含油、腐蚀性菌的问题，全面实现出水水质达标。ü 安全性设计科学和合理，设备质量可靠，充分考虑水质水量波动及故障工况，合理备用；ü 可靠性选用质量可靠、性能优秀的产品，选择经过长期实际应用、在业界拥有良好信誉度的品牌；ü 经济性在保证质量和安全可靠的前提下，降低系统造价和产水成本，达到性能价格比的最优化，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益；ü 先进性工艺确定在确保功能可靠、运行稳定、灵活性强、操作管理方便的前提下，尽量采用简便易行的处理工艺，降低工程投资和运行费用，取得较好的处理效果。表4 设计依据名称标准编号及版本超滤膜组件

12、技术手册2011年7月室外给水设计规范GB 500132006建筑给水排水设计规范GB 50015-2003给水排水构筑物施工及验收规范GBJ 14190水处理设备制造技术条件JB 293299压力容器安全技术监察规程质技监局锅发1999154号钢制焊接常压容器JB/T 4735-1997低压配电装置及线路设计规范GB 5005495自动化仪表选型设计规定HG/T 205072000仪表供电设计规定HG/T 205092000碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法SY/T 5329-943.2 设计出水水质和工艺流程表5 出水水质指标项目单位数值悬浮固体含量mg/L1.0悬浮物颗粒直径中值m1.

13、0含油量mg/L5.0平均腐蚀率mm/年0.076SRB个/mL10IB个/mLn×102TGB个/mLn×102注：1n10；工艺流程如下图3所示。图3 工艺流程采用电化学除油+电絮凝除浊一体化+碟片式超滤的组合工艺实现含油污水的回注要求。整套装置的设计处理水量为220m3/h，分为2个工艺单元、若干辅助单元及自动控制系统。1、总进水调节槽中的含油污水被泵提升进入电化学+电絮凝一体化装置进行除油、除浊处理。 （1）产水油含量：510.0mg/L （2）产水悬浮物：15.0 mg/L （3）水回收率：99% （4）泥饼含水量：5075% 2、电化学+电絮凝一体化装置出水依靠

14、位差流入碟片式超滤装置进行过滤，UF装置过滤后产水被泵抽吸进入超滤产水槽。 （1）产水油含量：1.0mg/L，几乎全部去除。 （3）产水悬浮物：1.0 mg/L，悬浮物粒径中值1.0m （4）水回收率100%，超滤反洗水送至一体化再处理。 3.3 电化学除油+电絮凝除浊一体化系统3.3.1 技术介绍1. 电化学除油+电絮凝除浊一体化装置 含油污水处理工程技术规范（HJ580-2010）对水中含油分为四类，即：浮油、分散油、乳化油和溶解油。其中浮油是指油珠粒径大于100m，静置后能较快上浮，以连续相的油膜漂浮在水面；分散油是指油珠粒径为10m100m，以微小油珠悬浮于污水中，不稳定，静置后易形成

15、浮油；乳化油是指油珠粒径小于10m，一般为0.1m2m，形成稳定的乳化液，且油滴在污水中分散度愈大愈稳定；溶解油是指以分子状态或化学方式分散于污水中，形成稳定的均相体系，粒径一般小于0.1m。本项目以除油（乳化油和溶解油）和除悬浮物为主要目的。去除乳化油和溶解油最重要的工艺方法是深度破乳，而去除悬浮物的方法就是絮凝沉淀。本项目采用电化学除油、除浊一体化设备。在电场反相破乳、电絮凝破乳、气浮沉淀分离等作用下除去水中大部分的油；在电解、微气浮、氧化还原作用下，絮凝沉淀降低浊度、悬浮物、胶体及部分COD，减轻了后续超滤膜设备的运行负荷。本单元排污产生的泥水经压滤处理后上清液回收，泥饼外运或焚烧处理。

16、表6 电化学除油与传统除油工艺对比序号 项目 电化学除油工艺 传统除油工艺 1 除油原理 电化学絮凝、反相破乳、 气浮、催化氧化 破乳剂破乳、 曝气/溶气气浮、 沉淀、过滤 2 除油效率 95%以上 一般产水油含量10mg/L 90% 含油量越高，去除率越低 3 适用范围 除油含量较高的废水外，还可处理低浓度废水 适合处理油含量较高的废水 4 占地面积 一体化集成装置， 占地面积小 多级分离、气浮、沉淀、过滤，配套设备多，占地面积大 5 技术优势 在线破乳、氧化、微气浮 高效、可控 破乳剂破乳，药剂利用率低， 配套气浮装置多， 监测控制滞后 图4 电化学除油设备图表7 电絮凝除浊与传统化学絮凝

17、除浊工艺对比分析序号 项目 电絮凝 传统加药化学絮凝 1 形成絮体情况 絮体大而且密实，沉降性能好 相对形成絮体较疏松 2 絮凝过程 连续的非平衡过程，不出现再稳定现象 金属离子的加入是一个离散的过程，可能导致再稳定现象，影响絮凝效果。 3 金属离子消耗量 产生的金属离子具有非常高的反应活性，从而降低了所需的金属离子的剂量，所需的金属离子的量只有化学混凝法的1/31/10左右。 所需投加金属离子剂量是电絮凝的310倍 4 出水阴离子增加 不会出现此问题，不增加水中杂质离子 金属离子是以化合物的方式加入的，使出水阴离子（Cl-、SO42-）含量增加 5 产生作用 同时具有絮凝、气浮、氧化、还原等

18、多种作用 只有絮凝作用 6 占地及运行控制 电絮凝设备紧凑，处理时间短，占地面积小，操作简单，易于实现自动化。 进水水质发生变化时，处理效果易受影响，不易控制。 7 化学药剂 不用 投加大量化学药剂 3.3.2 设备参数设备材质：钢结构，玻璃钢内防腐单套设备处理量：110m3/h设备数量：2套单套设备尺寸：31.0m×6.0m×6.8m设备组成：电化学除油池、油水分离池、电絮凝反应池、斜管沉淀池图5 电化学除油+电絮凝除浊一体化设备图3.4 碟片式超滤装置 3.4.1 技术介绍超滤是过滤精度最高、应用最为广泛的膜技术之一，膜孔径在201000Å之间。超滤膜是在一种

19、高分子材料上通过工艺的手段做成孔径很小的微孔，以压力为推动力分离大分子和小分子，不仅可以有效地去除微生物、胶体、悬浮物颗粒，还可以有效地去除细菌、病毒以及热源。由于超滤材料为高分子材料，具有比较强的耐腐蚀性能，因此在实际使用过程中可以进行在线的化学清洗处理。碟片式超滤工艺单元主要是用于含油和悬浮物污水的深度预处理装置，由于超滤膜本身的特性，大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小的颗粒物质都可以在此去除，使超滤系统出水的油和悬浮物显著降低。表8 中空纤维UF和碟片式UF技术对比序号 项目 中空纤维UF 碟片式UF 1 膜结构形式中空纤维圆形平板 2 膜材质PVDFPVDF 3 工作动力进水提升泵产水

20、抽吸泵 4 操作温度常温，25±55705 允许进水油含量1.0mg/L40.0mg/L6 进水浊度5.0NTU100NTU7 除油效率100%，截留100%，截留8 膜污染形式中空纤维外表面平板外表面9 优势特点反洗路径长，阻力大 反洗路径短阻力小（平板） 平板表面可机械/手动刷洗，效果极佳污染物污堵严重，不易清洗 耐污能力强，污染物易清洗 耐油污能力强 正压运行，对膜强度要求高，膜易断丝 负压运行，对膜强度要求低膜不易断丝 常温运行 耐温能力强，适应较高温度连续运行 3.4.2 设备参数 1) 膜材质：PVDF 2) 膜池材质：碳钢内防腐 3) 单套设备处理量（产水）：60m3/

21、h 4) 设备数量：4套 5) 单套设备尺寸：2.05m×10.85m×1.20m 图6 碟片式超滤系统3.5主要设备清单及占地面积表9主要设备清单序号 名 称 单位 数量 一 电化学除油+电絮凝除浊一体化装置 1主体工艺设备 1.1总进水调节槽 个 11.2一体化本体 （含除油及除浊单元） 套 21.3电化学除油反应器 套 81.4电絮凝反应器 套 41.5曝气及气浮单元 套 81.6刮油机 台 21.7电极电源柜 台 11.8操作检修平台 套 12辅助设备及设施 2.1pH调节系统 （含酸碱计量泵、配套安全阀、阻尼缓冲器、Y型过滤器、压力表、支架、酸碱罐、加酸混合器等） 套 12.2污泥压滤系统 套 12.3工艺风 套 22.4仪表风 套 13仪表 3.1进水流量计 个 13.2调节水槽液位计 个 13.3pH计 个 44管道安装与阀门