污水技术总部交流-河南油田

实施绿色环保战略

提升河南油田含油污水、污泥

资源化利用和无害化处理技术水平

中石化河南油田分公司河南油田已开发近40年，三次采油大规模推广，为了保证聚合物粘度，采用清水配制聚合物；稠油热采注汽锅炉给水在已有技术条件下采用清水。导致河南油田“十五”末每天污水剩余量达到11000方左右。河南油田年产生近14000方（含水75%）含油污泥，“十一五”前采取固化处理后铺垫井场、道路，处理措施成本较高，而且造成二次污染。河南油田前言“十一五”期间，在总部的大力支持下，河南油田实施绿色环保战略，综合开展了含油污水、污泥资源化利用和无害化处理攻关研究与应用，实现了污水资源化利用，年替代清水量283万方，年污水达标外排128万方；年污泥资源化、无害化综合利用14000m3（含水75%）。形成了稠油污水回用注汽锅炉、污水深度处理配制聚合物、含聚合物污水处理、含油污泥资源化无害化掺烧和含油污水生化处理达标外排等5项配套技术。河南油田前言一、稠油污水回用注汽锅炉技术三、含聚合物污水处理技术五、含油污水生化处理达标外排技术四、含油污泥资源化无害化掺烧技术二、污水深度处理配聚技术提纲1、工艺原理

通过研究与现场试验，采用“重力分离预除油＋溶气浮选＋过滤＋软化”的工艺技术路线，对井楼油田稠油污水进行深度处理后用作该油田的注汽锅炉给水。河南油田一、稠油污水回用注汽锅炉技术

2×2000m3缓冲罐提升泵

2×3000m3沉降罐（已有）

300m3缓冲水池原油脱出水2×300m3/h气浮选去注水系统

6000m3/d去生化系统

3000m3/d两级过滤2×500m3外输水罐外输泵两级软化站外管网各注汽站去锅炉回用处理系统4000m3/d（1）全面达标为基本原则。强化除油、逐步处理、分段控制。（2）采用组合工艺，顺序、稳定除油、除悬浮物。针对稠油联合站水质水量波动性大，高含油、高含悬浮物的特殊性，采用先缓冲再沉降，然后与浮选机相结合的组合工艺。（3）关键设备选用浮选机和多介质过滤器。二级过滤后油和悬浮物稳定小于2mg/L；（4）采用大孔弱酸树脂二级串联软化。大孔弱酸树脂抗污染能力强，交换容量大，工作周期长，保证出水硬度小于0.1mg/L。2、技术特点河南油田一、稠油污水回用注汽锅炉技术

稠联污水回用处理站于2007年12月投产试运，设计规模为4000m3/d。出水水质一直稳定达到湿蒸汽注汽锅炉用水标准。3、现场应用

河南油田一、稠油污水回用注汽锅炉技术序号项目单位设计进水水质设计出水水质实际运行指标1含油mg/L≤1000＜2＜12悬浮物mg/L≤1000＜2＜23总硬度（以CaCO3计）mg/L≤250＜0.10.04pH6.57.5-98.0-8.55总铁mg/L≤0.2＜0.05＜0.056溶解氧(DO)mg/L≤0.2＜0.8＜0.057总溶解固体（TDS）mg/L≤5000≤5000≤50003、现场应用

设计指标与运行指标对比表

河南油田一、稠油污水回用注汽锅炉技术

年替代清水资源130万方；年节约燃料合6140t标准煤；年效益为1670万元；锅炉回用水单位收益为23.35元/m3

处理单位成本为8.80元/m3

回用污水创效为14.55元/m3环保方面：污水实现了资源化利用，年减少污水外排115万方，COD减排92t。4、经济和社会效益

河南油田一、稠油污水回用注汽锅炉技术一、稠油污水回用注汽锅炉技术

三、含聚合物污水处理技术五、含油污水生化处理达标外排技术四、含油污泥资源化无害化掺烧技术二、污水深度处理配聚技术

提纲

通过河南油田污水配制聚合物降解机理基础研究表明：污水中导致聚合物降解和粘度下降的主要因素为金属阳离子和硫化物等。硫化物对聚合物降解的贡献率达到近40%，并且硫化物导致污水腐蚀性增强和水质恶化。开展了污水脱硫深度处理和抑制硫化物增长的技术研究。河南油田二、污水深度处理配聚技术1、基础研究

污水催化氧化除硫技术的基本原理：基于空气氧化除硫化物，利用空气中的氧将硫离子氧化为SO42-、SO32-、S2O32-、S4O62-等可溶性、稳定存在、对配聚无害的离子。S2-+O2

→SO42-、SO32-、S2O32-、S4O62-2、技术原理

河南油田二、污水深度处理配聚技术为了提高反应速度和氧利用效率，研制了一种高效污水深度处理塔。采用空压机将空气送入处理塔，在塔内填料的分散切割作用下与污水充分混合，利用空气中氧气的氧化性，在填料的催化作用下实现硫化物的彻底快速氧化去除。2、技术原理

河南油田二、污水深度处理配聚技术（1）除硫速度快、除硫彻底。污水在装置内停留时间5～6分钟，出水含硫0.5mg/L以下。（2）空气用量小，除硫成本低。由于采用了高效的填料和设备结构，空气利用率远高于传统空气氧化除硫工艺。硫化物50mg/L含油污水，传统工艺气水比为5～10:1，而本技术气水比仅为0.7～1:1，除硫系统运行完全成本费用0.32元/m3。（4）不产生二次污染。排出空气中硫化氢含量＜2.0ppm，远低于国家标准限值。（5）硫抑制剂加药成本低，抑制效果好。不产生抗药性，对聚合物粘度无不良影响。3、技术特点

河南油田二、污水深度处理配聚技术

2007年到2011年10月分别在下联、双联、江联和古城123配聚站应用了污水脱硫深度处理工艺技术，污水脱硫设计规模为37000方/天，安装污水脱硫处理塔11座，污水替代清水配制聚合物母液设计规模为5000方/天。4、现场应用

河南油田二、污水深度处理配聚技术

污水中的硫化物含量由20～60mg/L降至2mg/L以内；污水中的含氧量控制在≤0.05mg/L；腐蚀率由脱硫前0.110～0.260

mm/a降低为0.036～0.074mm/a,腐蚀率控制在0.076mm/a以内；添加硫抑制剂后，从联合站到井口的硫化物增长最大不超过0.5mg/L，一般小于0.2mg/L；在保证井口注聚粘度平均提高15%的情况下，实现了污水替代清水配制聚合物母液。4、现场应用

河南油田二、污水深度处理配聚技术

年替代清水资源153万方；年效益为1270万元；

年节约清水费用460万元年降低污水回灌费用920万元年污水脱硫、硫抑制成本费用110万元脱硫后污水腐蚀速度控制在0.076mm/a以内，管线设备内腐蚀明显减轻；井口注聚粘度平均提高15%，提高了驱油效果；污水实现了资源化利用。4、经济和社会效益

河南油田二、污水深度处理配聚技术一、稠油污水回用注汽锅炉技术

三、含聚合物污水处理技术

五、含油污水生化处理达标外排技术四、含油污泥资源化无害化掺烧技术二、污水深度处理配聚技术提纲

近年来，河南油田随着三次采油规模的不断扩大，使产出液性质发生了较大的变化，主要体现在：采出液粘度增加、含聚（凝胶）浓度增加、Zeta电位绝对值增加、乳化严重等，导致了污水沉降罐处理效率下降，使过滤段处理效果下降，过滤负荷增加，处理难度增大，原有的处理工艺难以达到油田水回注的要求。河南油田三、含聚合物污水处理技术（1）聚合物含量检测双河区：35↗40-50mg/L下二门：100↗180-240mg/L（2）水体粘度分析双河区：0.60-0.65↗0.9mPa•s

下二门：1.5↗3.0mPa•s

双联污水聚合物浓度下联污水聚合物浓度1、产出液性质研究河南油田三、含聚合物污水处理技术7队12队（3）油珠结构和粒径分析产出液油珠粒径细小，乳化程度高，乳化液类型复杂（O/W以及W/O/W），造成脱水困难。双联脱出水乳化油比例表队别粒度（μm）0-1011-3031-5051-8081-100采油五队范围内体积数（%）5.599.211.516.3825.13小于50μm体积数%26.29

采油七队范围内体积数（%）59.1523.079.323.871.17小于50μm体积数%91.54

采油十二队范围内体积数（%）36.523.2513.410.336.23小于50μm体积数%52.15

河南油田三、含聚合物污水处理技术1、产出液性质研究（4）Zeta电位分析Zeta电位升高，油珠排斥，聚并困难

各采油队脱出水含油关系表项目采油五队采油七队采油十二队电位mV-26.35-29.52-32.18粒径小于50μm体积比%26.2991.5452.15脱出水含油mg/L130017501620Zeta电位测试数据位置双河联合站下二门联合站脱出污水-27.43-20.475000方罐出水-27.87-15.773000方罐出水-27.67—过滤罐出水-23.37—气浮出水—-18.1注水罐出水-24.79-14.8注：单位mV河南油田三、含聚合物污水处理技术1、产出液性质研究产出液性质研究表明：产出液中油珠粒径、Zeta电位、粘度、聚合物含量等特征，决定了现有的除油+沉降+过滤工艺已经不能满足产出液处理要求，造成注入水质变差，需要研究有效去除乳化油的关键处理技术。河南油田三、含聚合物污水处理技术1、产出液性质研究2、关键技术研究及试验河南油田三、含聚合物污水处理技术■依据理论研究，用气泡除油。◆气泡可以携带亲油的物质，对油珠有良好的附着和携带能力；◆Zeta电位因油珠运动而产生，气泡的存在使油珠不发生碰撞情况下粘附在气泡表面而上浮，消弱Zeta电位的影响。■根据油田污水气浮处理技术的经验。■根据各种处理技术的试验评价及优选。河南油田三、含聚合物污水处理技术（1）曝气试验

氮气与空气曝气试验：在气水比为5—6：1时，曝气除油率达到80%以上。氮气曝气与空气曝气在相同气水比时，除油率相当，证明了气泡为主导作用。曝气试验数据统计表地点气体类别曝气时间气水比进水出水除油率

%含油

mg/L含硫mg/L含油

mg/L悬浮物

mg/L含硫mg/L双联氮气7h6:11285322853297.8空气7h6:118292525.817.20.298.6下联空气7h5:1232405082.22、关键技术研究及试验（2）气浮试验：试验装置规模：1000m3/d涡凹气浮气水比：1：9气浮具有良好的除油效果气浮可以去除2µm以上油珠

气浮试验效果处理水源气浮类型进口含油（mg/L）出水含油（mg/L）除油率（%）双联5000m3除油罐出水涡凹190.957.469.9涡凹+溶气129.2216.8886.9双联3000m3沉降罐出水涡凹61.61870.4涡凹+溶气59.149.8883.3试验证实气泡特别是微气泡对含聚产出液处理有良好的效果。河南油田三、含聚合物污水处理技术2、关键技术研究及试验3、微涡旋气浮过滤原理◆向心气浮：溶气污水进入过滤罐涡流构件中，通过涡流旋转产生的离心力将油气向内圆运移，并上浮至罐顶溢出，从而去除浮油和分散油。◆聚结：利用新型有机除油填料对乳化油进行吸附聚集。◆微涡旋：污水通过除油填料时产生大量微涡旋，将90%以上2μm以下的颗粒聚结成大到2μm以上，油珠上浮去除，杂质过滤去除。◆再生：反冲洗时，滤料在水流作用下在滤罐内旋转，连续循环至滤罐体外搓洗后再回至罐内。河南油田三、含聚合物污水处理技术4、技术特点向心气浮+聚结+微旋涡除油微旋涡+复合滤料除杂体内旋流+体外搓洗循环滤料再生河南油田三、含聚合物污水处理技术5、现场应用

该技术在下二门联合站和双河联合站含聚含凝胶污水处理中应用，均取得了比较好的处理效果。

下二门联合站过滤罐出水指标对比河南油田三、含聚合物污水处理技术项目含油（mg/l）除油率（%）悬浮物（mg/l）除杂率(%)改造前53.9734.9431.6415.93改造后8.3580.956.477.95对比-45.6246.01-25.2462.02下二门过滤罐改造前后出口水质指标变化河南油田三、含聚合物污水处理技术5、现场应用

河南油田三、含聚合物污水处理技术5、现场应用

双河联合站过滤罐运行指标表含油（mg/l）机杂（mg/l）进口出口除油率%进口出口除杂率%32.96.181.59.64.157.3采用该项技术后，因反冲洗节水节电、延长滤罐检修周期、减少滤料消耗等，单台滤罐每年可节约运行和维护费用1.95万元。

采用该项技术后，过滤罐出水水质得到了明显改善。

反冲洗水量

（m3/a）费用

（元/a）耗电量

（kW.h/a）费用

（元/a）合计费用

（元/a）改造前36375.946924.913854.42698.0849622.991改造后2204628439.3423361635.230074.54差值14329.918485.571518.41062.8819548.451下二门改造前后反冲洗运行费用计算

河南油田三、含聚合物污水处理技术6、经济和社会效益

一、稠油污水回用注汽锅炉技术

三、含聚合物污水处理技术五、含油污水生化处理达标外排技术四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

二、污水深度处理配聚技术提纲1、河南油田含油污泥特性含水/%含油/%固体杂质/%双联72.119.68.3江联61.825.612.6下联59.623.916.5魏联88.496.614.9稠联82.810.86.4含油污泥的成份分析含油污泥的元素分析站名Car%Har%Nar%Star%Oar%双联24.215.490.230.4858.98江联47.087.70.260.8737.82下联35.449.040.350.247.6魏联58.2911.370.280.2925.9河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术1、河南油田含油污泥特性污泥热值分析

站名水分/%灰分/%挥发份/%固定碳/%低位热值(kj/kg)双联72.18.318.90.76413江联61.812.624.11.59200下二门59.616.523.10.88543魏联88.494.96.40.21546稠联82.86.410.30.52167重金属成分分析（下联）样品Cd（mg/kg）Cu（mg/kg）Ni（mg/kg）Pb（mg/kg）Hg（ppm）1#4.23.726.7146.50.232#7.33.413.1179.30.123#2.58.921.9138.20.07平均4.75.420.2154.70.14标准值Ⅰ/500200100015标准值Ⅱ/4002005001.5河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术1、河南油田含油污泥特性

（1）含水和热值变化大。含水率从59.6%到88.49%；热值在546-9200kj/kg。（2）含水高，热值普遍较低。含水率都在59%以上，造成油泥的热值较低,油泥的焚烧受影响。（3）含硫含量基本与低硫煤相当。硫含量从0.2%到0.87%，掺烧后SO2排放比较容易控制。（4）油泥中的重金属含量低于标准。低于《农用污泥的污染物控制标准》指标及《土壤环境质量标准》三级指标。河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

国内、外处理工艺对比分析处理方式优点缺点备注固化填埋简单易行占有土地，浪费资源，未实现无害化国内大多数油田调制、分离和萃取可以实现无害化设备多，投资高，能耗高和操作难度大，处理过程中产生废水处理难度大。大庆、辽河、新疆油田

生物处理工艺简单，可以实现无害化处理含油率较低油泥砂（含油2%以下），处理时间较长。胜利油田焚（掺）烧简单易行实现无害化设备较多，运行成本较高辽河、河南、新疆油田结论焚（掺）烧是实现油泥无害化处理最有效的方法

河南油田供暖系统在用燃煤层燃锅炉共计22台，总安装容量为237MW，为含油污泥掺烧提供了设备依托。2、国内、外处理工艺研究河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

试验目的：

检验油泥砂与原煤掺混后能否在层燃炉上稳定燃烧；油泥砂掺烧前含水率和油泥砂与原煤掺混比例；油泥砂掺烧对层燃炉的影响和需要改造的内容；油泥砂掺烧产生的废气、废渣排放的检测与评价。

2009年5-12月，在河南油田北区供热站4t/h、14MW燃煤层燃锅炉上开展了油泥砂试烧先导性试验。3、含油污泥与原煤掺烧试验研究

河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

层燃炉系统改造

炉膛内部结构及配风进行改造

保证掺烧时引燃和稳燃

炉前安装型煤机

保证煤与油泥砂成型和稳定高效燃烧

增加了弱爆吹灰装置

减少了混烧时层燃炉受热面积灰

试验情况：

3、含油污泥与原煤掺烧试验研究

河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

现场掺烧：炉内燃烧情况油泥情况焚烧后灰渣煤与油泥砂掺混情况油泥情况油泥情况油泥砂3、含油污泥与原煤掺烧试验研究

河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

（1）通过对炉膛结构和配风进行改造，设置型煤机和弱爆吹灰装置，可以使油泥砂在层燃炉上良好燃烧；（2）掺混前油泥砂含水率≤65%，与原煤掺混比例≤15%，能够在层燃炉内安全、稳定燃烧；（3）掺烧产生的烟气、炉渣能够达标排放；（4）油泥与煤掺混堆放场地应为“三防场地”；

河南油田油泥砂处理可采用掺烧方式，实现无害化。

试验结论：

3、含油污泥与原煤掺烧试验研究

河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术4、含油污泥资源化、无害化处理技术思路

（1）含油污泥在联合站预脱水。充分利用已有的污泥渗滤池，增设晾干场地，含油污泥进行预脱水，预脱水后污泥含水控制在60%左右。（2）预脱出污水进联合站次流程处理。为了污水处理主流程平稳运行，预脱出污水进次流程处理。（3）在燃煤层燃锅炉与煤掺烧。在油田矿区供热站燃煤层燃锅炉与煤掺烧，原煤掺混比例≤15%；（4）含油污泥在炉前与煤混配成型。在供热站利用铲车进行煤与污泥混配，在炉前安装型煤机实现煤与污泥成型。河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术5、现场应用

2010-2011年，双联、下联、魏联和稠联污泥处理系统进行了改造，利用已有的污泥渗滤池，按“三防”要求，增设了污泥晾干场地。

黄山、北区、双河和唐河供热站内锅炉本体及辅助配套设备、设施进行改造；供热站内污泥与煤的混配场地按“三防”要求进行了改造，在燃煤层燃锅炉实现了污泥与煤的掺烧。2010年掺烧污泥3000方，2011年掺烧污泥11000方。河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术

年处理含油污泥11000方（75%含水）；社区供热系统年节省燃料煤折合标煤1600吨；社区供热系统年节省燃料费用210万元；实现了污泥资源化、无害化综合利用。6、经济和社会效益

河南油田四、含油污泥资源化无害化掺烧技术一、稠油污水回用注汽锅炉技术

三、含聚合物污水处理技术五、含油污水生化处理达标外排技术

四、含油污泥资源化无害化掺烧技术二、污水深度处理配聚技术提纲河南油田含油污水生化处理达标外排技术主要采用的是“生物膜水解酸化－生物膜接触氧化”工艺。污水经缓冲除油一混凝沉降一气浮三段处理后进人生物膜水解酸化一生物膜接触氧化处理装置。主要处理单元由隔油均质池、生物膜水解酸化池、中沉池、生物膜接触氧化池、和二沉池等部分组成。河南油田五、含油污水生化处理达标外排技术1、工艺原理生化处理工艺流程河南油田五、含油污水生化处理达标外排技术1、工艺原理2、技术特点（1）采用优选的耐温、耐盐微生物菌种。根据污水特性，优选的耐温、耐盐微生物菌种，在65℃以内能保持稳定的活性，比一般微生物菌种耐温高10～15℃，能够满足工程运行过程中的温度变化；同时，该菌种对复杂有机污染物比一般微生物有更强的降解能力。（2）系统具有较强的抗冲击性。系统运行平稳，出水水质稳定，处理效果好，污泥量产生少，运行成本低，管理维