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新型物化法解决油田高聚采油污水技术简介北京天工和一环保科技有限公司一、公司简介北京天工和一环保科技有限公司是一家专门治理高浓度有机污水污染的公司。公司集技术研发、各种解决原材料的研发及生产于一身,专业性强,技术实力雄厚,工艺技术先进。公司通过数年的实践与研究,独创性地开发出一套具有自主知识产权的污水解决工艺,并相继研制了与工艺相配套的各种污水解决原材料。通过在‘新华制药股份有限公司’咖啡因生产高浓污水解决中的实际应用,解决了“新华制药”咖啡因生产高浓污水解决的世界性难题。实现了污水解决技术上的突破!公司通过两年的刻苦攻关和技术探索,终于开发出含一套3项发明专利,且简洁高效适合油田的高含油、含聚污水解决工艺。为此公司欲与相关油田开展技术合作,以便从主线上解决高聚采油污水的治理问题,更好的服务于油田生产,造福于社会大众!二、油田含油污水的污染状况分析注水是中国油田开发的一种十分重要的开采方式,是补充地层能量,保持油层能量平衡,维持油田长期高产、稳产的有效方法。注入水的水源重要是地面淡水、地下浅层水及采出原油的同时采出的油层水。为了节约地球上的淡水资源,目前注入油层的水大部分来自从开采原油中脱出的水,习惯上称之为污水。大体已经占了全国注水总量的80%左右。污水未经解决时具有大量的悬浮固体、乳化原油、细菌等有害物质。水注入油层就像饮用水进入人体同样,假如人喝了未经解决的水,人的身体就会受到伤害,发生各种病变;同样油层注入了未经解决的污水,油层也会受到伤害。这种伤害重要体现在大量繁殖的细菌、机械杂质以及铁的沉淀物堵塞油层,引起注水压力上升,注水量下降,影响水驱替原油的效率。因此,必须对注入油层的水进行净化解决。采用注水开采的油田,从注水井注人油层的水,其中大部分通过采油井随原油一起回到地面,这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除,脱出的污水中具有原油,因此被称为油田采出水。随着油田开采年代的增长,采水液的含水率不断上升,有的区块已达成90%以上,这些含油污水已成为油田的重要注水水源。随着油田外围低渗透油田和表外储层的连续开发,对油田注水水质的规定更加严格。

由于污水是从油层采出的,所以油田回注污水解决的重要目的是除油和除悬浮物。概括地讲可分为两个阶段,第一段为除油阶段,该阶段是运用油、水密度差及药剂的破乳和絮凝作用将油和水分离开来;第二段为过滤阶段,该阶段是运用滤料的吸附、拦截作用,将污水中悬浮固体、油和其他杂质吸附于滤料的表面或不让其通过滤料层。除油阶段要根据含油污水中原油的密度、凝固点等性质的不同而采用相应的解决方法。目前国内外除油阶段重要采用的技术方法有:重力式隔油罐技术、压力沉降除油技术、气浮选除油技术、水力旋流除油技术等。油田污水的解决依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时,油田污水经解决后回注地层,此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制,防止其对地层产生伤害。假如是作为蒸汽发生器或锅炉的给水,则要严格控制水中的钙、镁等易结垢的离子含量、总矿化度以及水中的油含量等。假如解决后排放,则根据本地环境规定,将污水解决到排放标准。我国一些干旱地区,水资源严重缺少,如何将采油过程中产生的污水变废为宝,解决后用于饮用或灌溉,具有十分重要的现实意义。表1胜利油田孤三污外输水重要水质指标三、油田含油污水解决技术现状1、物理法物理解决法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法重要涉及重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术,依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的实验结果看,沉淀时间越长,从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段,已被各油田广泛使用。离心分离是使装有废水的容器高速旋转,形成离心力场,因颗粒和污水的质量不同,受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧,质量小的则停留在内侧,各自通过不同的出口排出,达成分离污染物的目的。含油废水经离心分离后,油集中在中心部位,而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式,离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器,由于具有体积小、重量轻、分离性能好、运营安全可靠等优点,而备受重视。粗粒化,是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时,油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。过滤器有压力式和重力式两种,目前我国油田普遍采用的是压力式,有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。近年来,随着纤维材料的发展,以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器,因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的抱负滤料空隙分布、纳污能力大、反洗滤料不流失等优点,发展迅速。膜分离技术被认为是“21世纪的水解决技术”,是一大类技术的总称。重要涉及微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是运用非凡制造的多孔材料的拦截能力,以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。非凡是超滤,己经在除油的相关研究中取得了—定的进展,逐渐从实验室走向实际应用阶段。表2膜法水解决技术的基本特性膜类型孔径大小/µm功能膜间压力微滤(MF)0.1~0.2去除悬浮固体1.72×105~3.44×105Pa超滤(UF)0.01~0.1去除有机物、细菌和热原质去除胶体物质去除悬浮固体去除染料大分子1.72×105~6.89×105Pa(25~100psi)纳滤(NF)0.001~0.01去除病毒去除大的无机离子去除分子量在300~1000范围内的有机化合物去除三价盐9.30×105~15.86×105Pa(135~230ps)反渗透(RO)~去除所有有机化合物去除所有溶解盐去除病毒、细菌和热原质13.80×105~68.90×105Pa(200~1000psi)2化学法化学法重要用于解决废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,非凡是含油废水中的乳化油。涉及混凝沉淀、化学转化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,在絮凝剂的作用下,发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂重要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺类、接枝淀粉类等。化学氧化是转化废水中污染物的有效方法,能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。该法分为化学氧化法,电解氧化法和光化学催化氧化法3类。化学氧化是指运用强氧化剂氧化分解废水中油和COD等污染物质以达成净化废水的一种方法。电解氧化法是指在废水中插上电极,通以一定的直流电.废水中的油和COD等污染物在阳极发生电氧化作用或与电解产生的氧化性物质发生化学氧化还原作用,以达成净化废水的一种方法。光化学催化氧化法是指以半导体材料运用太阳光能或人造光能使废水中的油和COD等污染物质降解以达成净化废水的一种方法。目前常用的解决含油废水的方法涉及超临界水氧化、湿式空气氧化、臭氧氧化、TiO2电极氧化、Fenton试剂氧化等。3物理化学法油田污水物化解决法通常涉及气浮法和吸附法两种。气浮法是将空气以微小气泡形式注入水中,使微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附,因其密度小于水而上浮,形成浮渣层从水中分离。常投加浮选剂提高浮选效果,浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用,另一方面尚有吸附架桥作用,可以使胶体粒子聚集随气泡一起上浮。电气浮技术在油田采出水解决中,除油及杀菌是可行的。阳极用于除油,阴极用于杀菌,除油率为80%~90%,电耗约为0.1kW-h/m3。吸附法重要是运用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同,吸附可分为表面吸附、离子互换吸附和专属吸附三种类型。油田污水解决中采用的吸附重要是运用亲油材料来吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭,由于其吸附容量有限,且成本高,再生困难,使用受到一定的限制,故一般只用于含油废水的深度解决。因此,近年来开展了寻求新的吸油剂方面的研究,研究重要集中在两点:一是把具有吸油性的无机填充剂与交联聚合物相结合,提高吸附容量:二是提高吸油材料的亲水性,改善其对油的吸附性能。4生物法生物法是运用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简朴的物质,将有毒的物质转化为无毒物质,从而使废水得以净化。根据氧气的供应与否,将生物法提成好氧生物解决和厌氧生物解决,好氧生物解决是在水中有充足的溶解氧的情况下,运用好氧微生物的活动,将废水中的有机物分解为CO2、H2O、NH3、NO3等;厌氧生物解决的特点是可以在厌氧反映器中稳定的保持足够的厌氧生物菌体,使废水中的有机物降解为CH4、CO2、H2O等。生物法较物理或化学方法成本低,投资少,效率高,无二次污染,广泛为各国所采用。油田废水可生化性较差,且具有难降解的有机物,因此,目前国内外普遍采用A/O法、接触氧化、曝气生物滤池、SBR、UASB等解决油田污水。表3油田污水重要解决方法比较方法名称合用范围去除粒径/µm重要优缺陷重力分离法浮油及分散油>60效果稳定,运营费用低,解决量大;占地面积大粗粒化法分散油及乳化油>10设备小,操作简便;易堵,有表面活性剂时效果差过滤法分散油及乳化油>10水质好,设备投资少,无浮渣;滤床要反复冲洗吸附法溶解油10水质好,设备占地少;投资高,吸附剂再生困难浮选法乳化油、分散油>10效果好,工艺成熟;占地大,药剂用量大,有浮渣膜分离法乳化油及溶解油<60出水水质好,设备简朴;膜清洗困难,运营成本高混凝沉淀法乳化油>10效果好;占地大,药剂用量大,污泥难解决电解法乳化油>10效率高;耗电量大,装置复杂,有氢气产生,易爆超声波法分散油及乳化油>10分离效果好;装置价格高,难于大规模解决生物法溶解油<10解决效果好,无二次污染,费用低;占地大四、北京天工和一环保科技有限公司工艺方案1、油田污水解决的一般工艺油田污水成分比较复杂,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多数情况下常与其他废水相混合,因此单一方法解决往往效果不佳。同时,因各种力法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达成排放标准。此外,各油田的生产方式、环境规定以及解决水的用途的不同,使油田污水解决工艺差别较大。在这些工艺流程中,常见的一级解决有重力分离、浮选及离心分离.重要除去浮油及油湿固体;二级解决有过滤、粗粒化、化学解决等,重要是破乳和去除分散油;深度解决有超滤、活性炭吸附、生化解决等,重要是去除溶解油。下图是油田污水解决常见的几种工艺,其中工艺3解决后外排;工艺4解决后回用作热采锅炉给水;工艺5解决后用于回注工艺1工艺2工艺3工艺4工艺52、问题的提出“老三段重力式流程”,不仅是八十年代之前的首选解决流程,也是目前大型解决站的可选工艺之一。该工艺的重要优点是:工艺技术成熟,耐冲击能力强,运营平稳,水质的适应性较好等。但是,从技术角度出发,国内现有含油污水解决工艺普遍存在着运营成本高以及水质达标率低的问题。综合分析认为,存在的重要问题如下:(1)、前端除油效果差,无法保证后续过滤器的正常工作由于对前端除油重要性和来水水性变化的结识局限性,除油设备除油深度不够,在水解决流程的配置上还存在结识误区,认为只要加强过滤就可以提高水质,一味追求高精度过滤设施。从现场调研情况看,滤前水含油普遍大于30mg/L,个别污水站甚至达成100mg/L。尚有的污水站在前端没有水质保障措施的情况下使高含油的污水直接进入精细过滤设备,使过滤器截污负荷增大、滤料污染严重,过滤效果变差,使用寿命变短,水质无法长期稳定达标。从现场察看和与各级管理、工程技术人员的了解来看,除油是整个污水解决系统的关键,要保证水质长期稳定达标,必须搞好污水除油,保证滤前水含油≤30mg/L。(2)、工艺设施不配套、流程不完善,影响水质达标一是设计时流程就不配套,如缺少污水缓冲设施,除油沉降能力局限性,加药、排泥、反冲洗等关键环节缺少自动控制,缺少不合格水回流工艺等。二是由于设备设施的更新维护不及时,设备老化腐蚀严重,导致设备解决能力下降,效率低下,甚至瘫痪,无法达成设计规定。三是无事故解决流程,水解决关键设备无备用,无法保证水质长期稳定达标。(3)、水解决药剂投加不符合规定,导致水质无法稳定达标一是成本紧张,药剂费用严重局限性,导致实际投加药量与规定相差较大;二是重视限度不够,药剂投加随意性较大,通过现场调研发现,调研的五个油田都存在药剂费用局限性、不按规定投加药剂的现象。三是未进行严格的药剂筛选,有的油田污水解决站甚至缺少加药工艺和药剂配方,这是导致污水解决水质达标率低的重要因素之一。(4)、工程项目的前期研究不够,工艺选择针对性较差目前各油田在工程设计之前缺少系统、有深度的前期研究,个别设计甚至简朴的室内实验都不做,工艺选择、参数选择缺少依据、缺少针对性。(5)、污泥无出路,环保压力大,严重影响水解决效果除中原油田外,目前其它油田大部分污水解决站缺少污泥解决设施,污泥不敢排出系统,污泥在系统中循环,导致解决效率减少,水质无法达标。同时,有污泥解决设施的污水站,由于缺少污泥有效处置、运用技术,污泥无出路,环保压力大。(6)、注水管网除垢清洗工作不到位,水质沿程二次污染严重,导致注水水质不达标调研发现,目前各油田因费用因素大部分注水管网长期未除垢清洗,有的甚至从投产以来从未清洗过,导致注水管网结垢污染严重,水质被沿程二次污染,导致注入水水质不达标。据记录,由于注水管网结垢污染,高的可使水质达标率减少10个百分点。基于上述结识,并结合本油田的具体情况,我们认为,解决解决工艺前端解决效果差,以及减少药剂投加品种或者减少药剂投加量是我们从主线上解决水质达标率较地的出路之一。附:表4分油田注水标准(SY5329-96)项目部颁标准胜利油田大庆油田辽河油田新疆油田含油量/(mg/L)≤105-20≤20≤30≤30悬浮固体/(mg/L)≤3.0≤2.0≤2.0≤2.0≤5.0总铁/(mg/L)≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5溶解氧①/(mg/L)

A≤0.05≤0.05≤0.05≤0.05≤0.05溶解氧①/(mg/L)

B≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5硫化物/(mg/L)≤10≤14≤50≤50≤50游离CO2/(mg/L)≤10

≤30

细菌总数/(个/ml)≤103≤104≤104≤104≤104平均腐蚀率②/(mm/a)≤0.076≤0.125≤0.10≤0.076≤0.075结垢率/(mm/a)≤0.4≤0.4≤0.4≤0.4

滤膜系数③/(MF)≥10≥10≥20≥15≥15颗粒物固体直径/(µm,P≥80%)≤5.0≤5.0≤5.0≤5.0≤3.03、北京天工和一环保科技有限公司技术解决方案1、技术思绪:目前油田污水解决的难题仍然是除油,现有物理化学法(简称物化法)和生物化学法(简称生化法)。由于现行物化法解决污水的综合污染指标能力差,而生化法生物酶菌的培养进程与公司原材料、工艺的更新进程慢“半拍”,也导致生化法解决污水的综合能力差。本公司采用的新型物化解决污水方法,是含3项国家发明专利技术的新型解决污水方法。我们的技术思绪出发点重要有两条:(1)、通过优选法,选择好对油田高含油污水有针对性的解决物料,提高解决效果和效率;(2)、选择制定对油田高含油污水有针对性的解决工艺,既要有良好的解决效果,又要充足运用油田现有的工艺设施,尽量减少投入成本。2、工艺的拟定:根据高浓度化工废水传统的解决方法:(1)、在化学解决污水方面采用新材料代替铝盐、铁盐及其复合盐做混凝剂,我们的物料具有中和、混凝、化学氧化、吸附、离子互换、电化学等8种功能,通过物料与污水中污染物的充足反映将具有油的聚合物等杂质(水包油)和具有杂质的原油(油包水)中的水、聚合物、油等破乳分离,再运用原油和聚合物的比重特性,使其自然分层,比重轻的原油自然上浮,通过采用常规传统办法就可以收集,比重大的聚合物自然下沉进入下道工序。(在实验室实验时,我们的物料与污水中杂质的反映活泼剧烈,油、水、聚合物分离速度快,肉眼直观效果特别明显!)(2)、在物理解决污水方法中通过采用新型材料代替河沙、砾石、沸石、蛭石、活性炭、陶粒等做滤料。我们的物料具有吸附、离子互换、电化学、中和、混凝五种功能。由于上道工序解决过的污水中原油含量已经低于5毫克每升,不会对滤料产生污染堵塞,通过化学方法解决过的污水可以进入过滤工序,通过过滤供需解决的污水,水中的悬浮物等各种杂质含量更低,还可以进行精细化解决。(3)该解决方法:生产效率高、成本低、无需新建污水解决厂,对现行污水解决厂砼池(罐)进行简朴技改即可投入使用。五、实验室实验效果分析1、我公司于20233月12—18日对胜利油田孤东2#联合站和胜利坨1#联合站污水进行了实验室实验。实验效果见表5、表6(实验室实验分析数据由胜利油田孤东采油厂地质所中心化验室提供,在此表达感谢。)表5污水原水和解决环节检测数据时间地点含油(mg/L)见聚浓度(mg/L)2023-3-15孤二污水原水1201202023-3-17孤二污水A021孤二污水B1.5132023-3-18孤二污水A062孤二污水B0112023-3-15孤二除油原水1081302023-3-17孤二除油A1.812孤二除油B1.5152023-3-18孤二除油A016孤二除油B0142023-3-15坨一污水原水2211562023-3-17坨一污水A3.614坨一污水B2.5172023-3-18坨一污水A020坨一污水B0102023-3-15坨一除油原水371332023-3-17坨一除油A

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