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金属膜过滤装置在油田污水处理中应用

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金属膜 过滤 装置 油田 污水处理 应用
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201 3 q 第8期 第 2卷 第48贞 石油矿 0机械 01 3,42(8):48~52 o o 文章编号:1001—3482(2()1 3)08 0048—05 金属膜过滤装置在油田污水处理中应用 李 松 (中国石油冀东油田公司油气集输公一J,河北庸63200) 摘要:冀东油田高尚堡联合站原有的两级污水过滤处理工艺已经无法保证回注水中悬浮物质量浓 度与粒径中值2项指标稳定达标。分析含油污水的水质特征和回注水处理的工艺现状,选择在原 有处理装置基础上增设了金刚砂与金属膜组合3级精细过滤分离工艺,并对其现场适应性和过滤 效果进行跟踪检测。监测数据表明:经新工艺处理后的回注水平均悬浮物质量浓度1.39 ,平 均粒径中值0.79 m,达到处理水量可以较好满足高尚堡地区回 注所需水量。该工艺适用于油田回注污水的深度处理。 关键词:金刚砂;金属膜;回注污水 中图分类号:()3 文献标识码:B I il,63200,() to pu of of as he of of in as of of of .39 ,.79 he 2 4.be of 属膜分离技术是目前用于城市污水和工业废 水深度处理的一项新型实用技术。由钛、镍、不锈钢 等金属材质制造的金属膜具有机械强度高、无相变 操作、低耗高效的特点,由于其处理装置占用空间 小,特别适用于老厂技术改造升级。。 。冀东油田高 尚堡联合站主要担负高尚堡采油作业区的污水处理 任务,鉴于该地区油层特性,对注水水质要求较高, 需达到994标准但是,由 于采出水成分复杂,原有2段式污水处理工艺已无 法保证回注水的悬浮物质量浓度、粒径中值指标持 收稿日期:20l 3 0l 31 作者简介: 松(1 979一),女,天津人,工程帅,硕 卜,主要从事油气储运技术管理工作,l 26第42卷第8期 李松:金属膜过滤装置在油田污水处理中的应用 续达标。在对多种深度过滤技术的过滤效果、加工 精度、再生性能和适应性进行综合对比的基础上,选 用了金属膜过滤装置,以金刚砂等多种滤料过滤装 置作为预处理,通过精细过滤手段去除大颗粒悬浮 物,取得了较好的应用效果 。 1 污水水质特征及处理现状 1.1 进水水质 冀东油田高尚堡联合站污水来源主要为高尚堡 采油作业区的采出水,其主要水质特征是:①温度较 高;②水质变化大,污水含油浓度、悬浮物含量、聚合 物含量以及油水乳化程度等均有可能在短时期内出 现较大的变化;③油和悬浮物含量较高;④成分复 杂,含有石油类物质、地层黏土颗粒、溶解性矿物质、 细菌和油田采油助剂等。 1.2处理工艺 原有的污水处理工艺流程如图1所示,由高尚 堡采油作业区采出液脱出的含油污水依次经过一 级、二级混凝沉降处理后,再经核桃壳和纤维球过滤 罐两级过滤处理,最终输送至各注水站进行回注。 图1原回注污水处理工艺流程 1.3存在问题 高尚堡联合站原注水处理工艺主要存在2个 问题: 1) 水处理总量无法满足高尚堡采油作业区所 需注水量。 2) 对小粒径悬浮物的拦截和吸附能力有限, 回注水悬浮物和粒径中值指标合格率较低。 高尚堡联合站原注水处理工艺回注水悬浮物监 测数据如图2,回注水粒径中值检测数据如图3。由 图2~3可知,在该监测时间段内,回注水中平均悬 浮物质量浓度为8.3 ,平均粒径中值为5.43 肚m。可见,原有注水处理工艺已不能适应进水水质 变化和出水指标要求,必须进行技术改造,需采用精 细过滤技术进行深度处理。 f 一 ● 鲁 矮 略 矬 哟 图2 20]0年原注水处理工艺回注水悬浮物监测数据 田注水 监测日期 图3 20]0年原注水处理工艺回注水粒径中值监测数据 2技术原理及工艺设计 2.1技术原理 。] 膜分离是借助于膜,在某种推动力的作用下,利 用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分 分离的过程。膜分离过程有截留率和膜通量2个重 要的过程参数。 1) 截留率表示膜阻止料液中某组分通过或 截留其中某一组分的能力。计算式: R=(1一C。)/c~/6 式中:;C 为透过液浓度;浓度(C 和二者应 相同)。 2)膜通量表示单位面积膜的过滤速率,是 以膜分离过程中单位时间内通过单位膜面积的滤过 R 一 Ⅱ一 一 石油矿场机械 液体积来表示。其公式为: J 一V ( ×A) (4) 式中:‘, 为膜通量,I (1h);;t 为取样时间,h; 3) 渗透通量及污染阻力 1 一 扫_R 一R +R +R。+R. 式中:I『 为渗透通量m /(h);△为油田污水粘度,;R.为过滤总阻力;R 为膜自身阻力;R 为浓差极化阻力(可用水冲洗除 去);R 为颗粒等在膜表面吸附及沉淀形成的滤饼 阻力(物理方法清除);R.为膜孔堵塞阻力(化学方 法清洗)。 2.3扩建污水金属膜处理工艺 2.3.1 工艺流程 扩建后高尚堡联合站污水处理工艺如图4所 示。金属膜过滤装置增设于高尚堡联合站污水处 理系统,设计处理规模为6 000 d,主要处理工 艺为:将纤维球过滤罐出水提升泵依次输送至金 刚砂过滤器和钛金属膜过滤器进行逐级过滤处 理,再通过外输泵输送至高尚堡作业区各注水站 进行回注。 4000m 生化站 网4 扩建后高尚堡联合站污水处理工艺流程 2.3.2主要部件 金刚砂复合过滤器内部结构如图5所示。金刚 砂过滤器作为膜过滤的预处理装置,复合滤料在过 滤器内部形成梯度分布的滤床,来水通过分配器进 入过滤器内,流经吸附性较强的多孔滤层后,被集液 滤芯截留,逐级除去水中的油份和机械杂质。 图5金刚砂复合过滤器内部结构示意 钛金属膜过滤器内部结构如图6所示.进水经 分配器进入过滤器内,流经金属膜滤芯进行微孔过 滤后,被集液滤芯截留,进一步除去小颗粒悬浮物。 金属膜过滤装氍 进水 g %1%B 图6钛金属膜过滤器内部结构示意 金刚砂和钛金属膜过滤装置主要技术指标如表 1所示。 表1 金属膜过滤器技术指标 过滤器名称 金刚砂过滤器钛金属膜过滤器 ~口强 ~ ~ ~ 篷 一 一 一1 — f)“&( Fi X ,“ 7][]021.f、^i d) at of a is “+”+一+“+一+”+..+“+~+一+-.—_卜“+“+一—十”—.-“+·+一+”+”+一+”+”+“十一+一十”+“—卜“+”—- ”+“+“+一+”— “+“+”+”—}“+“+一—十”+“+~+ 均悬浮物质星浓度1.39 ,平均粒径中值0.79 ”m,适用于油田回注污水的深度处理。 2) 建议在今后的研究中,把膜污染控制以及 膜清洗方法作为研究重点,以保证金属膜的过滤通 鼙,使其在油田污水处理中发挥更大的优势。 参考文献: [1]程汉东.膜过滤技术在油田注水中的应用[J].断块油 气田,2003,10(3):73—75. [2] 蔺爱国,刘培勇,刘 刚,等.膜分离技术在油田含油污 水处理中的应用研究进展[J].工业水处理 2006 24 (1):5 8. [3]姜安玺,赵玉鑫,李 丽,等.膜分离技术的应用与进展 [J].黑龙江大学自然科学学报,2002:10(3):98—103. [4]顾伟,朱建耀.膜分离技术及其在污水处理中的应用 [J].哈尔滨职、 技术学院学报,2007(5):117~[5]杨技,龚世彬,缑晓军,等.几种油…污水处 方法对 比[J].石油矿场机械,2000,29(5):5卜52. [6] 5329 1994,碎屑岩油域注水水质推荐指标及 分析方法 [7]赵雷,冯明华.陶瓷滤料过滤油田污水技术试验研究 [J].石油矿场机械,201l,40(7):66—69. [8] 浦鹏程.冀东油田含油污水的处理现状及发展方 [J].承德石油高等专科学校学报,2007,9(3):1 4. [9]郝超磊,贾万瑾,宣美菊.冀东油田污水处理上艺研究 [J].油气田环境保护,2005(3):37 39,61. [10] 罗伟福,杨忠,周东月,等.冀东油出高含水合聚合 物采出液处理技术[J].油田化学,2009(1):59—61. [11]陈立峰,张 靓.提高油田污水处理效果方法研究 [J].资源环境与_【程,2011,25(4):376 379. 『1 2]刘茉娥。蔡邦肖,陈益棠.膜技术在污水处理及吲川L}J 的应用[M].北京:化学工业出版004:l 6 2(). 收稿日期:20l 3()2 金项目:中石油集团公司科技项目“油气藏储层改造技术重大现场攻关试验”(2012作者简介:任国富(1 981),男,陕两榆林人,硕十,现从事油气田开发.井下工具方面的工作,
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