油田含油废水处理工艺及设备

1、 #工业给排水#油田含油废水处理工艺及设备*孙荣权 郭 易 汪海良 陈锦生提要 介绍了某种油田含油废水的处理工艺和相关设备。含油废水经斜板隔油池O 除油过滤机O 超滤机处理后含油量由21002300mg/L 降至1164mg/L, COD 由13001500mg/L 降至64mg/L, 处理后出水可再利用。关键词 油田含油废水 隔油 过滤 超滤 粗粒化 *本工艺中的单元设备均已申报专利。0 概述油田生产中产生的含油废水种类很多, 水质差异也很大, 本文介绍的处理工艺所处理的废水呈黑褐色, 表面有沥青状漂浮物, 有刺鼻气味, 最高水温可达70e , 据有关资料报道, 我国陆上油气田每年产生这样的

2、高稠油废水约640万m 3。过去的做法是就地挖掘蓄水坑, 靠自然蒸发或渗入地下的方法加以处理, 对环境造成污染, 尤其在汛期污染更严重。该种含油废水经本工艺处理后, 其水质可达回用水要求, 主要指标见表1。表1 处理前后水质情况项目处理前处理后石油类/mg/L 210023001164COD/mg/L130015006410SS/mg/L170190未检出本工艺处理该种含油废水的成本为0179元/m 3(指全部设备运行的电耗、人工费、设备折旧费等 。本套工艺处理量为15m 3/h, 总装机容量为710kW, 设备及土建安装总投资56万元。1 处理流程及其特点111 处理流程(见图1含油废水中的

3、油分以浮油、分散油、乳化油、溶解油的状态存在。待处理的废水首先进入斜板隔油池。在这里, 颗粒大于100L m 的油滴浮于水面(油水分离 , 经导油管流入集油池, 回收后作为燃料油使用。本单元的油去除率为30%左右, 大颗粒固体悬浮物在该单元沉降去除。图1 处理流程除去部分油分和大颗粒固体悬浮物的污水进入除油过滤机。该单元石油类去除率为98%, 同时截留颗粒大于15L m 的固体悬浮物。除油过滤机出水水质已有很大改善, 水呈透明, 只是略有颜色。除油过滤机的出水进入精密过滤机。精密过滤机可进一步截留5L m 以上的固相悬浮物和残留油分, 也作为下一单元超滤的预过滤。超滤对油分去除率为9918%,

4、 COD 去除率为96%, 超滤的出水为净化水, 可重新使用。整个流程还有一些反馈及辅助单元。如粗粒化机:接纳除油过滤机的清洗水和超滤的浓缩液进行油的浓缩; 超滤清洗机:对超滤的组件进行清洗, 以达到再生目的。112 特点(1 适应性强。整个系统由5个单元组成, 生产运行表明, 对于高稠油废水处理后用于低渗透油田的注水(固相物颗粒小于1L m 是有效的。另外还可针对废水性状和对出水水质要求进行不同的设备组合。127本系统设备在现场串联连接, 在上、下游设备之间安装中间储液槽以便于调节设备间的流量匹配。(2 占地少, 生产周期短。各单元设备除超滤为外协供货外, 其它均为工厂生产, 可现场快速拼装

5、, 无需土建施工。(3 处理效率高, 无二次污泥。处理后出水可全部回收再利用, 满足多种工业用水要求, 处理过程不产生相变。与一般的三级污水处理过程相比, 既减少了污泥处理环节又可避免由此带来的二次污染。2 主要单元设备的功能及运行参数211 斜板隔油池21111 功能本单元的功能是去除相对体积质量大于1的杂质和相对体积质量小于1的重油。废水流经该单元时, 由于斜板间狭窄通道的作用使固体颗粒迅速沉降和分离, 又使油分迅速上漂和聚集, 粒径大于100L m 的油滴被去除。21112 原理及运行参数斜板式隔油池(CPI 油水分离器 是平行板式隔油池(PPI 的改良型。本装置采用倾斜板, 倾斜角为4

6、5b 。板间距2040mm 。处理水沿板面向上流, 水中的油滴也沿板面向上流, 然后用集油管汇集排出。水中的固体杂物落入槽底部, 处理后水从溢流堰排出。设备进水含油量21002300mg/L; 水力停留时间45min; 过板雷诺数小于80; 出水含油量2000mg/L; 出水SS 160mg/L 。21113 主要特点(1 整体为快速连接拼装式箱体, 便于运输、转场和改变处理水量。(2 设备长期连续运行后, 斜板上会沉积一些重油和其他沉淀物, 导致水流截面积的减少及除油效率下降。本装置采用机械脉冲振动装置, 定期清除沉积物。振动的周期、振幅和频率均可调, 以满足不同水质的要求。212 除油过滤

7、机21211 功能及作用过滤机兼有除油和过滤2种功能。其进水含油量2000mg/L, SS 160mg/L; 出水含油量110mg/L, SS 5mg/L 。除油过滤机为整个处理系统的关键设备, 在很多场合可以作为独立的设备来完成任务。如当进水含油量小于600mg/L 时, 在适当调整工作参数后,可一次处理达到排放标准。21212 工作原理除油过滤机(见图2 由罐体, 离心式渣浆泵, 流态化喷嘴等主要部件组成。外接电接点压力表发出信号控制5个电控截止阀(FD 1FD 5 的开关。滤料为对油分有较强吸附作用的果壳。罐体上部安装的电控截止阀定期开启, 以便排出聚集的油分。图2 除油过滤机构造示意正

8、常过滤时废水从罐上部进入, 通过滤床过滤后由罐下部排出。当滤料需要再生时, 经过流态化、排污、稳床和清洗4个步骤。¹流态化:渣浆泵开启, 将滤料及废水的混合液吸入并经流态化喷嘴射出。在该过程中吸附于滤料上的异物得以充分脱落。º排污:滤料与附着物充分脱离后, 渣浆泵继续运转。目的是扩大滤料之间的间距。此时废水从罐下部进入, 将脱离后的附着物沿罐上部的中心管排出。»稳床:滤料沉降, 形成再生后的滤床。¼清洗:将滤床下部的废水排出。整个过程中5个截止阀的开、关状态见表2。21213 设计近代过滤理论认为, 过滤的机理是机械筛除、固相物沉降、水合、吸附及范德华引

9、力等综合作用的过程。按这一理论研制的滤床极大地提高了吸附能力, 并为滤料再生过程中进行油的粗粒化提供可能。本过滤机当进水含油量为588mg /L 时, 去除 率1 表2 除油过滤机工作状态与截止阀的开、关情况过滤流态化排污稳床清洗FD 1+-+FD 2-+-FD 3-+FD 4-+-FD 5+-注:/+0为阀开, /-0为阀关。达9813%。(1 滤床的集水装置。普通过滤过程要求集水装置能防止滤料流失, 降低反洗阻力, 反洗时集水的水头损失如下式:h c =u B /(A #B 2/2g式中h c 水头损失, m;u B 反冲洗强度, m 3/(m 2#s ; B 集水装置开孔面积与滤层面积比

10、; A 集水装置流量系数。其中u B , B 据工作特点和滤层条件确定后, 提高流量系数A , 是降低阻力的途径。研制的过滤机, 反冲洗是靠滤料流态化完成滤层上部截留物和滤料吸附的油污, 经反洗离心式渣浆泵和特殊设计的流态化喷嘴的作用被脱掉。在此过程中, 由于整床滤料的充分扰动, 颗粒间强烈摩擦碰撞, 使水中油分粗粒化后富集于过滤机顶部自动排入回收单元。因此, 集水装置应满足在滤料再生时其自身能得到彻底清洗, 长期运行滤料磨损后不致流失。过滤时, 水流由外向内通过渐缩截面, 清水流量系数A =017。瞬间形成一梯形槽状附加滤床, 当滤料磨蚀后亦不致流失。反洗时水流方向相反, 滤料得到彻底清洗。

11、(2 滤床的滤层。滤层的规格包括滤料材质、颗粒组成和深度的合理确定。滤层深度可理解为被去除物的穿透深度和一个保护厚度之和, 它与滤料的颗粒组成、滤速和预处理都有关系。滤层的组成是过滤工作好坏的关键, 近年来国内外对纤维球滤料和新型轻质烧岩滤料的研究及应用取得了满意的效果。受这些成果的启发, 本工艺滤料采用天然果壳加工而成。与石英砂相比, 破碎后的颗粒为多尖角形, 具有体积质量小、比表面积大, 相同颗粒组成时,空隙度大等特点。使吸附作用得以提高, 并易于进行流态化反洗过程。滤层及滤料规格见表3。表3 滤层及滤料规格项目规格滤层厚/m1115滤料体积质量g/cm 31134d max /mm 11

12、1d min /mm 015d 80/mm 019d 10/mm015521214 特点除油及过滤能力强, 滤料再生效果好, 滤料不流失, 无清水损耗; 整机全自动运行; 易损件寿命长。213 自清洗式精密过滤机21311 功能和作用自清洗式精密过滤机是超滤机的预处理装置。除油过滤机的出水, 经精滤机过滤后进入超滤机。来水SS 为5mg/L, 出水SS 为213mg /L, 固相颗粒最大粒径为510L m 。21312 组成及工作原理精密过滤装置是由喂液泵, 调节贮槽, 电接点压力表, PLC 控制装置, 气动胶管阀和过滤器本体组成。精滤器罐体等部件采用1Cr18Ni9Ti 不锈钢材料制成,

13、内部采用聚丙烯纤维作滤元, 兼有除油功能。正常过滤状态时:由喂液泵供待处理水, 经过过滤机滤芯过滤, 从出水管流出给超滤机, 此时气动胶管阀关闭。反冲状态时:当长时间过滤后, 滤芯堵塞, 根据滤元内外压差, 由电接点压力表反映出来, 同时给PLC 发电信号, PLC 给反冲电机和气动胶管阀发电信号。反冲洗电机带减速机及转盘转动反洗, 气动胶管阀打开排出反洗污水, 反冲洗排水进入斜板隔油池。当滤元内外压差降低后, 电接点压力表再发电信号给PLC, PLC 使反冲洗过程结束, 恢复到正常过滤状态。21313 特点(1 过滤器由PLC 控制, 全部过程实现自动控制。(2 独特的反冲洗装置:反冲过程中

14、, 减速器带转盘旋转, 使2个或3个滤元自动改变进出水流方向, 从而达到连续出水并自动反冲洗。127(3 过滤器的法兰块是特殊设计, 使滤元安装孔的分布圆直径缩到最小, 这样转盘直径也同样减小, 目的是为了减少摩擦力和负载转矩。最终减小了电机和减速器功率, 达到了节能、使用可靠、寿命长、故障少的效果。214 超滤机本超滤机为外协提供的管式超滤器(试验机 , 其水通量与浓缩倍数的关系见表4。表4 超滤机水通量与浓缩倍数的关系浓缩倍数/倍2345710水通量/L/(m 2#h421439103516321328192318 215 旋转喷嘴式粗粒化除油机21511 作用粗粒化除油机(简称粗粒化机

15、接纳斜板隔油池的上部浮油出口及下部排污口、除油过滤机上部浮油出口以及超滤的浓缩液出口的来液。来液的油分较高, 且含有少量固体悬浮物。来液中90%的油分和绝大部分固体悬浮物被粗粒化机滞留。粗粒化机的出水水质优于斜板隔油池的出水, 因此, 粗粒化机的出水进入除油过滤机的入口。粗粒化机为间歇式工作。21512 结构和工作原理粗粒化机的结构见图3。图3 粗粒化机组成示意粗粒化机是由上下2部分组成的圆柱型罐体, 罐竖直放置。罐上部为入口, 下部为出口。罐的上部放置2个电加热器, 目的是为进入罐的来液加温。罐上部的来水管出口接入一个旋转式喷嘴, 目的是使来液在进入罐内时能充分碰撞, 最大限度地使油分聚集。

16、罐的下部放置填料及防填料流失装置, 从上往下依次为:筛网, 聚苯乙烯片, 吸油用聚丙烯材料(圆片形 , 粒径在112210mm 之间的焦炭颗粒, 隔板及滤水帽。当储液槽中的来液充满后, 粗粒化机开始工作(储液槽充满后可由液位计给控制微机发讯, 微机发指令使喂料泵开启和相关阀门开关 。喂料泵将来液经FD 3送到罐上部, 由旋转喷嘴进入罐内, 再通过填料床由罐下部流出, 经阀门FD 6又返回储液槽。此阶段加热器为来液加温, 来液中的油分被填料阻隔。下一步, 阀门FD 6关闭, FD 5打开, 出水由罐体下部经阀门FD 5进入除油过滤机。当储液槽中的来液全部处理完毕后, 粗粒化机停止工作, 等待下一

17、次工作。当罐内上部油已达到预定量时, 油位传感器发讯, 设备进入出油、反洗阶段。出油:FD 1打开, 罐内聚集油在重力作用下, 经FD 1流出进入集油箱, 送至使用场地(燃料油 。加热槽油全部流出后, FD 1关闭, FD 2打开, FD 3, FD 5, FD 6关闭, FD 4, FD 7打开。喂料泵从特设的加热槽中吸水, 热水经FD 4进入罐下部, 逆向通过填料层, 对填料层进行反洗, 反洗水经FD 2流入斜板隔油池。3 结语油田含油废水数量多, 分布广, 对其进行有效处理并再次利用具有很好的社会效益、经济效益和环境效益。希望通过本研究成果的应用在油田含油废水或 特性相似的其他含油废水(

18、如机械加工的冷却液等 处理中起到积极的作用。ª作者通讯处:110044沈阳大学 电话:(024 88110650-347(O 修回日期:2001O 4O 11*本期责任编辑:顾 芳实习责任编辑:陈 永*1 WATER &WAS TEWATER ENG INEERINGVol 127No 112December 2001Water Quality Fluctuation and Biological Pretreatment of Luanhe River Water Diverting to Tianjin CityJ i M in et al (37 , , , , , ,

19、 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Abstract:T he water quality alteration of the diverting L uanhe R iver w ater was discussed and the application of bio -contact oxidation to remove the pollutants in slight polluted water w as r esearched. T he r emoving capabili

20、ty and the effect of operating condition on t he pur ificatio n w ere examined. T he experimental datas show that this method is mor e effect to remove COD Mn , tur bidity, ammonia nitrog en and algae and is adaptive in w ider range of the raw w ater quality fluctuation. Technology and Equipment of

21、Oil Field Wastewater Treatment S un Rongquan et al (41, , , , , , , , , , , , , , Abstract:T he oi -l bearing w astewater tr eatment process and str uctures are presented for an o il field. By continuoustreatment of inclined plate oil separation tank, filter and ultra -filter, the concentration of t

22、he treated fluid decreased from 21002300mg /L and 13001500mg/L to 1164mg/L and 64mg/L for oil content and CO D respectively. T he effluent of the treatment facility could be reused. Treatment of Dairy Processing Wastewater M a Sanj ian et al (47, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Abstrac

23、t:U ASB+T F pro cess composed of upw ar d anaerobic sludg e bed and trickling filter was adopted to treat dair y processing wastewater. T he investment and operating expenses of this process are low. T he treatment effect of it is hig h. Under the condition w hen hydraulic retentio n time =12h for U

24、A SB and organic load =014kg/(m 3#d for T F, the CO D level is decreased from 1000mg/L to 6080mg/L fo r inlet and effluent respectively. T he effluent is reused as cooling w ater for refrig er ating machine. Physico -Biological Treatment of Garage Wastewater L iu Shaogen et al (53, , , , , , , , , ,

25、 , , , , , , , , , , Abstract:T he phosphorus wastewater and hig h concentrated organic w astewater are pr e -treated separately by lime and co agulating sedimentation -air floatat ion methods. T he pre -treated effluents are mixed w ith other wastewater and introduced into the comprehensiv e treatm

26、ent facility w ith capacity of 50m 3/h. When the inlet wastew ater with COD and PO 43-strengths in the inlet are in 300600mg/L and 35mg/L r espectively , effluent w ith CO D and PO 43-levels less than 100mg/L and 015mg/L r espectiv ely w as obtained after the coagulation, sedimentation, biolog ical

27、treat -ment and filtration, which is good enough to meet the national wastewater discharge standard. Problems on Centralized D ual Supply System of Drinking Water in Residential Quarters Zhou H ucheng (59, , , , , , Abstract:T he recent water quality status of municipal w ater supply in this countr

28、y, the current available w ater quality standard on dual w ater supply and common water purification processes for dual water supply are presented. On this basis the operating management model and w ater price of dual water supply are discussed. Gas Fire System Design for the Metro Line 2in Guangzho

29、u J iang Qin et al (67, , , , , , , , , , , , , , , , , , Abstract:I n the first phase construction of the M etro L ine 2in Guangzhou, IN ERGEN was adopted as fire di stin -guish agent for the Gas F ire System. T he reason of this adoptio n is explained and discussed and the design and systematic co

30、ntrol of this system are described on the basis o f collected references. Application of Improved Basic Composite Aluminum C hloride for Oi-l Bearing Wastewater TreatmentY ang Yongz he et al (76 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Abstract:Improv ed Basic Comp

31、osite Aluminum Chlor ide (BCAC can be obtained in prepar atio n of poly -aluminum chlor ide, if F e(Ó is added for co -polymer ization of A l(Ó and Fe(Ó . T his is a mor e effect chemical on the syner -gism principle. Exper iment of batch dissolved air floatation shows that t he key factors w hich influences the oil removing capacity of BCAC ar e the alkalinity and the mol ratio of F e/Al and t he dosag e of the chemical. F ield r un examination shows that improved BCA C is