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稠油联合站污水处理系统发展现状及效益分析

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联合 污水处理 系统 发展 现状 效益 分析
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·项目评价·稠油联合站污水处理系统发展现状及效益分析党 伟 陈李斌(中国石化集团河南石油勘探局 ,南阳 ,473132)摘要 :  河南油田稠联污水处理难度较大 ,水质化验超标严重 ,且部分污水经过处理后需要外排。在外排处理技术分析和现场实验的基础上 ,采用了生化技术处理工艺 ,并建立起与原工艺配套的外排达标系统 ,该系统运行结果显示较好 ,节约了油田开发成本 ,提高了经济效益。关键词 :  联合站 稠油污水 达标 生化处理 技术分析 效益收稿日期 :2003 2 01 2 03。作者简介 :党伟 ,男 ,高级工程师 ,1986 年毕业于西南石油学院采油工程专业 ,长期从事油田发展规划、科研及管理工作 ,获科研成果奖多项 ,发表学术论文多篇。现为河南石油勘探局开发处输油科科长。1  河南油田稠联污水处理系统原状111  稠联污水处理站简介河南油田稠油联合站污水处理系统 (以下简称稠联污水处理系统 )始建于 1987 年 ,1992 年投产二期工程 ,设计处理能力为 2 000 d。由于油田开发规模不断扩大和原油含水率不断增高等原因 ,于2001年 4 月再次实施改扩建工程 ,目前设计处理能力为 4 000 d ,但到 2002 年 6 月 ,稠油联合站污水量已达 4 300 d ,已超过扩建后的处理能力。在未来的几年里 ,现有污水处理装置将不堪重负 ,而迫于注水水量和水质的要求 ,该联合站的污水处理设施还将继续改扩建 ,部分污水也将被迫外排。112  稠联污水处理工艺及水质状况经污水处理设施处理后 ,污水水质的设计标准为油不大于 10 L ,机杂不大于 10 L 。实际运行过程中 ,由于站外来液水量与水质不稳 ,设备超负荷运行等诸多因素 ,处理后回注水水质并未达到设计标准。目前 ,稠油污水处理分主流程和次流程两部分 ,主流程处理脱水来液 ,工艺流程图见 1。由于设备超负荷运行 , 站外来液波动大 ( 90 ~ 450h)等问题 ,处理效果不理想。 2002 年 4 月至5 月份主流程水质情况见表 1。次流程主要处理设备反冲洗水 ,机泵冷却水等 ,工艺流程见图 2。2002 年 4 月至 5 月份次流程水质情况见表 2。图 1  稠联污水主流程工艺·42· 石  油  化  工  技  术  经  济              第 19 卷  表 1  主流程水质分析结果统计表  点 项 目2002 年 4 月最大 最小 平均2002 年 5 月最大 最小 平均辐流罐进口 油 808 207 551 902 413 596机杂 967 395 481 656 392 552辐流罐出口 油 528 147 412 593 358 426机杂 699 284 445 540 318 415700 方罐出口 油 416 87 307 411 189 304机杂 588 214 330 389 176 307卧式除油器出口 油 273 62 185 275 114 178机杂 432 129 216 254 124 187一级滤罐出口 油 132 26 83 144 51 87机杂 143 34 92 137 62 100二级滤罐出口 油 63 20 34 58 17 35机杂 84 18 48 109 27 51图 2  稠联污水次流程工艺表 2  次流程水质分析结果统计表  点 项 目2002 年 4 月最大 最小 平均2002 年 5 月最大 最小 平均斜管罐进口 油 397 154 311 343 238 302机杂 454 226 298 339 267 304斜管罐出口 油 295 93 231 273 168 219机杂 386 211 253 307 190 249吸水罐出口 油 234 75 169 200 136 166机杂 284 115 184 246 126 176一级滤罐出口 油 166 53 104 167 64 103机杂 215 71 118 169 84 116二级滤罐出口 油 116 15 47 126 21 49机杂 106 25 63 181 32 72净化罐出口 油 101 22 47 74 23 46机杂 126 32 62 113 34 612  稠联污水外排处理技术分析根据稠联污水的水质水量的变化 ,特别是结合多年来对稠油污水处理的认识 ,以污水处理的工艺流程为主线 ,提出了以下三个实验方案 ,并在实验室对上述方案进行实验研究 ,筛选出的最佳方案用于现场试验。方案一  隔油 - 生物膜酸化水解 - 生物膜接·52· 第 4 期 (2003)          党伟等 1 稠油联合站污水处理系统发展现状及效益分析触氧化工艺由于目前稠联来水水质、水量波动大 ,经大罐沉降 ,过滤流程处理的污水水质波动也相应增大。为保证生化处理对油含量的要求 ,对现流程处理出水采用隔油池进一步除油。隔油池起到除油和水质调节的作用 ,是一项满足生化处理要求的保障措施。除油后的污水进入水解酸化池进行厌氧处理 (厌氧生物膜法 ) 。然后进入二级好氧生物接触氧化池处理。由于稠油污水通常含有一些难降解的有机物 ,厌氧水解酸化的目的在于提高废水的可生化性 ,降低后续好氧处理的负荷 ,保证好氧生物接触氧化池的处理效果。在水解酸化池和好氧接触氧化池之间 ,设置厌氧污泥沉淀池 (中沉池 ) ,在第二级好氧接触氧化池后 ,连接二沉池。中沉池和二沉池分别起分离污水中可能含有的部分厌氧污泥和好氧污泥的作用。该方案可确保污水生化处理达标排放。隔油、水解酸化、好氧生物处理的水力停留时间 ( 关系到污水处理构筑物体积的大小 ,影响到实际工程建设的基建经费投入 ,有关工艺参数尚需通过现场实验确定。根据已有经验 ,初步设定的各段 别为 :隔油池 6~ 8 h ;厌氧酸化水解池 ~ 8 h ;二段好氧生物池总 12~ 16 h ;厌氧污泥中沉池和好氧池出水二沉池 3~ 4 h。该方案处理稠油污水的工艺流程见图 3。图 3  隔油 - 生物膜酸化水解 - 好氧生物接触氧化工艺流程方案二  隔油 - 气浮 - 悬浮生长生物膜接触氧化工艺此方案采用气浮处理单元替代厌氧水解单元 。气浮可起到氧化、除油、除悬浮物的作用 ,若在气浮单元添加一定量的浮选剂 ,还可起到增加废水可生化性的作用 ,但需要浮选剂 ,浮渣也需要处理 ,浮渣附属处理设施的建设和日常运行费较高。生物处理单元采用球状生物填料 ,微生物在填料表面附着生长 ,并整体悬浮于污水中。各单元 别为 :隔油池 6~ 8h ,气浮塔 015 h ,二级好氧生物接触氧化池 12~ 16 h ,该方案的处理工艺流程见图 4。图 4  隔油 - 气浮 - 悬浮生长生物膜接触氧化工艺流程方案三  隔油 - 絮凝 - 生物膜接触氧化此方案采用絮凝处理单元替代厌氧酸化水解 ,同样 ,絮凝可以除去悬浮物、部分 油 ,并可选择性去除一些溶解态有机物 ,与厌氧酸化水解方案比较 ,其优点是污水处理的主体设施基建费用低 ,但絮凝剂及污泥的处理是必要的 ,需要·62· 石  油  化  工  技  术  经  济              第 19 卷  增加污泥处理设施 ,絮凝剂的使用也将会增加日 常 操作成本。该流程见图 5 所示。图 5  隔油 - 絮凝 - 生物膜接触氧化工艺流程从上述三个方案的实验研究结果看 ,三个流程均能达到使稠联污水达标排放目的。根据已有的工程处理经验和类似含油污水处理的研究结果 ,对上述三个方案的优缺点进行了比较 ,见表 3所示。从处理结果的可靠程度 ,特别是考虑实际工程处理时工艺的抗冲击性能 ,减少使用药剂 ,避免大量污泥处理 ,减少日常运行维护费等方面考虑 ,以方案一为最佳。并采用上述方案所示的流程 ,对稠联污水进行了室内实验。表 3  三种稠油污水处理现场实验方案比较  项 目 方案一 方案二 方案三药剂 无 有 有微生物 厌氧 、好氧 好氧 好氧污泥量 少 较少 较多装置基建投入 112 112 1水力停留时间 112 018 1技术关键 菌种 菌种、浮选性 菌种、絮凝剂抗冲击 + + + + + + + +日常维护费 + + + + + + +技术可靠性 + + + + + + + + + + +3  国内油田含油污水处理发展现状及技术经济综述国内的几个主要油田在稠油污水处理技术研究与应用的情况 :⑴辽河油田含油污水处理工艺现状辽河油田是我国稠油开发的主产区 ,稠油污水的处理难度大已被业界广泛认可 ,但近年来 ,该油田在稠油污水的处理技术研发方面进行了较大的投入 ,开发了一些实用技术 ,逐步解决了稠油污水的处理问题。辽河油田研究开发的两项稠油污水处理技术按处理流程简介如下 :①稠油污水 - 调节池 - 斜板隔油池 - 气浮池 - 出水。从流程上看 ,该流程与我国大多数炼油厂污水处理流程一致 ,但调节池内引进了曝气装置 ,以强化均质和除去部分挥发性有机物。在斜板隔油池中加入 L 乳剂和 凝剂 ,其投量分别为 75~ 100 L 和 2~ 4 L 。采用该流程处理辽河油田欢四联稠油污水 ,在进口 500~ 1 500 L 的条件下 ,出口 00~ 300 L 。虽然 达标 ,但采用该流程处理的稠油污水 ,其出水的悬浮物约 2L ,油含量 1~ 2 L ,达到了回注水的水质要求。②稠油污水 - 调节池 - 斜板隔油池 - 气浮池 - 高效生物酸化器 - 高效生物反应器 - 达标排放。该流程在辽河油田已进入中试试验阶段 ,并取得良好的效果。在进水 均 1 200 出水 达 80~ 100 L 。生化技术 ,特别是生物膜技术的采用使油田污水的外排达标成为可能 ,但是处理稠油污水的生化技术应强调微生物菌种的耐温高效性、耐冲击性、易维护性、事实上 ,国内一些油田近年采用的部分生化技术正是因为上述“三性”不够理想而导致长期运转性能不佳。⑵大港油田含油污水处理工艺现状大港油田南一污水联合站在原常用的隔油 过滤污水处理流程的基础上 ,采用 批式间歇生物反应器 ) 技术对污水 标问题进行了研究 ,结果表明 术对大港油田南一联采油污水 处理是有效的 ,·72· 第 4 期 (2003)          党伟等 1 稠油联合站污水处理系统发展现状及效益分析从进口的 400~ 450 L 下降为 70~ 90 L ,但 问题是 自控水平要求高 ,目前还难以在油田实现工业化。⑶冀东油田含油污水处理工艺现状冀东油田高一联采用生物膜水解酸化 - 生物膜接触氧化工艺处理含油污水 ,其处理规模为3 000 d ,工程总投资 450 万元 ,工程经过几个月的运行以来 ,出口 本稳定在 80 运行费用为 0120 元 / 工程建设费用因改回注为外排一年内即得到回收。这是国内采用生化技术处理含油污水的一个成功例证。综合国内稠油污水处理技术的研究与发展现状 ,结合多年来对含油污水外排技术的研究成果和一些基本认识 ,对国内稠油污水的处理技术总结如下 :①目前国内对于稠油污水的处理主要还是采用“隔油 - 混凝 - 过滤”或“隔油 - 气浮 - 过滤”这两类常用的污水处理工艺。这种处理工艺基本上是稀油的注水处理工艺。②利用“隔油 - 混凝 - 过滤”或“隔油 - 气浮- 过滤”这两类污水处理工艺处理稠油污水时 ,国内一般采用增大处理构筑物单元容积 ,提高水力停留时间 ,延长工艺路线的办法来增加油水分离效果。③“隔油 - 混凝 - 过滤”或“隔油 - 气浮 - 过滤”这两类常用的污水处理工艺主要针对含油污水中的油和机杂进行分离处理 ,并未包括污水外排的一些指标如 氮等 ,用“隔油 过滤”或“ 隔油 - 气浮 - 过滤”注水处理工艺无法使稠油污水达标排放要求。④为满足污水外排的要求 ,国内近年来在污水注水工艺的基础上 ,开发了污水的外排处理工艺 ,其一般的流程是在原“隔油 - 混凝 - 过滤”工艺的基础上增加“生化处理单元”。从而构成了含油污水的外排处理工艺。⑤含油污水外排处理工艺的关键是生化处理单元的处理效果。为提高该单元的效能 ,许多生化技术已被用于油田含油污水的处理 ,这些生化技术包括活性污泥法、 、生物膜法、氧化塘法、厌氧生物技术等。但近三年的研究表明 ,油田废水生化处理技术的关键在于生物菌种和生物处理工艺 ,必须对油田污水的特点有深刻的认识 ,并在此基础上开发高效的生物特效菌种和生物处理工艺。4  河南油田稠联污水达标外排经济效益分析为了分析和核算生物技术处理稠联污水的经济性 ,根据现场实验结果并结合国内已有类似工艺的含油污水的工程实际运行情况 ,对本生物处理稠联污水技术的经济效益分析如下 :计算基础数据为 :外排达标水量 3 000 d(河南石油勘探局环保处已报南阳市环保局备案 ) ;达标废水排污费 0105 元 / 污水回注综合成本 7 元 / 电费 016 元 / h。(1)生物膜水解酸化 - 接触氧化工艺处理稠联污水的成本分析参考冀东油田、大港油田采用生物技术的工程建设投资规模 ,3 000 d 稠联污水达标外排处理工程的基建费为 450 万元 ,折旧率按 10 %计 ,则年折旧费 45 万元 ,合 015 元 / 一级、二级接触氧化池需 3 台 (备用 1 台 ) 罗茨鼓风机 ,功率为 22 实际运行功率按 70 %计算 ,则耗电量为每小时 3018 h ,合 3018 h/ h × 016 元 / h ÷ 125 h = 0115 元 / 因此 ,本工艺处理含油污水的成本为 0165 元 /2)经济效益评价3 000 d 污水回注成本 :3 000 d × 300 d/ a × 7 元 / 630万元 / 00 d 达标污水外排费 :3 000 d × 300 d/ a × 0105 元 / 415万元 / 00 d 污水生物处理成本费 :3 000 d × 300 d/ a × 0165 元 / 5815 万元 / 年可节约成本 :630 万元 - (415 + 5815)万元 = 567 万元。可见 ,采用达标外排方案有明显的经济效益。5  结论及认识通过对稠联污水外排处理的现场实验研究 ,可以得出以下结论 :·82· 石  油  化  工  技  术  经  济              第 19 卷  (1)传统的油田含油污水回注处理工艺难以满 足污水外排处理达标的技术要求 ,必须采用含油污水外排的处理工艺。其一般流程是在原“隔油 - 混凝 - 过滤”或“隔油 - 气浮 - 过滤”这两类常用的污水处理工艺的基础上增加“生化处理单元” ,来构成含油污水的外排处理工艺。(2)含油污水外排处理工艺的关键是生化处理单元的处理效果。为提高该单元的处理效能 ,许多生化技术已被用于油田含油污水的处理。这些生化技术包括活性污水法、 、生物膜法、氧化塘法、厌氧生物技术等。但近 3 年的研究表明 ,由于油田污水的组成复杂 ,一般可生化性较差 ,油田污水的生化处理应强化微生物优势菌种 ,采用高效可靠的生物处理工艺。(3)对稠联污水小型试验装置的研究结果表明 ,生物膜水解酸化 - 生物膜接触氧化工艺处理稠联稠油污水是可行的。在进水流量为 120~180 L/ h ,水解酸化池 40~ 55 ℃ ,水解接触氧化池温度 38~ 48 ℃ ,进口 200~ 900 L 的情况下 ,监测结果表明 ,该工艺处理后的污水其般为 70 ~ 110 L , 油含量为 3 ~ 8L ,悬浮物 30~ 42 L ,氨氮为 0115~ 014L ,硫化物和酚含量为 0 ,p H 为 7~ 9。可见 ,经处理后污水的水质完全可达到国家二级排放标准。(4)实验表明 ,本工艺具有较强的抗冲击性、稳定性、处理装置的易维护性和技术的可靠性。经济分析表明 ,年减亏可达 560 万元以上 ,表明本工艺在技术和经济上均是可行的。et x S N 473132)in to of of on of we of a up to a of up to 005 年使其在中国的销售额从现在的 2. 1 亿欧元增加到 4. 2 亿欧元。德固萨以 2008 年北京奥运会和 2010 年上海世搏会为拓展市场的契机 ,尤其是拓展其建筑化学品业务 ,该项业务在中国的年销售额为 1 400 万欧元。1998 年以来 ,德固萨已在中国投资了 5 000万欧元 ,现在南京、广州、开平、上海、青岛、天津和北京等 11 个地区建有生产厂 15 家 ,拥有员工 1 000名 ,该公司在中国的销售额已有 80 %在当地生产。德固萨在中国的目标锁定在特种化学品生产上 ,到 2008 年 ,中国将成为仅次于欧盟的世界第二大特种化学品市场。该公司已投资 1 000万欧元将于 2003 年底在上海建成研发中心。 2002 年10 月 ,德固萨收购了上海 剂厂 70 %股权。2002 年下半年 ,生产低聚物和硅酮 (用于聚氨酯添加剂 ) 装置又在上海投产。 2003 年初 ,建筑化学品分部亚太中心从新加坡迁往上海。 2003 , 165 (4) :14·92· 第 4 期 (2003)          党伟等 1 稠油联合站污水处理系统发展现状及效益分析
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