• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

QK-对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向

关 键 词:
QK 我国 陆上 油田 污水处理 技术 状况 认识 及其 发展方向
资源描述:
对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向的思考李怀印   李宏伟(中石化石油勘探开发研究院 , 北京  100083)摘 要 :   从我国陆上油田污水的两个特殊性出发 , 对现有的处理技术状况进行了分析与评价。在总结当前存在的主要问题的基础 , 指出了本领域技术发展的方向 , 其中涉及的关键技术、设备、药剂的开发 , 有可能成为今后几年研究的重点。关键词 :   油田污水 处理技术 注水D a tm en t n a t e h en t D i H L i xp P te P B 00083)to tw o of on re o w w in ou r th is en t W of m p s, s In w h e en do w po ly be im po t in t W of o il T of w en t, w 言油田污水 , 作为一类特殊的工业废水 , 其特殊性主要表现在两个方面 , 即水质的特殊性和处理目标的特殊性。随着我国多数油田逐渐走向成熟 , 通过注水增加地层能量的水驱采油 , 已经成为主要采油方式 , 而且采出液含水率也达到了较高水平。大量的油田污水成了处理得当是资源、处理不妥是污染源的特殊副产物 , 已经引起油田生产管理部门的高度重视。油田污水 (这里主要指采出水 , 包括洗井回水 ) , 不同于任何其它废水 , 包括性质相似的炼油废水 , 有着其自身的特殊性。概括而言即水温较高、矿化度普遍较高、离子组分复杂、有机物多样、油品乳化程度不一、有的富含蜡质成分及硅、水质不稳定、有的有腐蚀倾向或结垢倾向或二者兼而有之、富含 H 2S、 等溶解性气体 ,另外还有驱油剂 (三次采油助剂 )、破乳剂等人为投加物。就油田污水处理的目标而言 , 大部分就地回注 , 而回注水水质标准对不同的目的层而有收稿日期 : 2003- 05- 10作者简介 : 李怀印 , 男 , 高级工程师。 1988 年硕士研究生毕业 , 中国地质大学 (北京 ) 在读博士研究生 , 电话 : 010- 82312045·11·  2004 年第 27 卷第 1 期 石 油 化 工 环 境 保 护N N M  所不同 , 这将直接影响处理工艺 , 与满足排放标准要求的处理或其它一些回用处理不同。稠油区采用注蒸汽采油方式 , 所需大量蒸汽往往也用采出水制备 , 由于蒸汽注入地下不回收冷凝水 , 蒸汽干度只有 80% 左右 , 水质标准与一般的高压锅炉水质标准有所不同 , 容许有一定的溶解盐浓缩在 20% 左右的水相中 , 处理工艺当然也不同。油田污水排放标准目前仍然执行国家污水综合排放标准 , 但这一状况将会在 2003年以后 发生改变 , 届时将会执行专门的油田企业污水排放标准 (已列入国家环保局 2002 年标准制 (修定计划 ) , 处理工艺也将有别于其它工业废水。总之 , 无论是水性还是处理目标 , 油田污水都有其特殊性。充分认识这一点 , 对指导研究与生产工作大有裨益。2 国内陆上油田污水处理技术述评一般的污水处理过程 , 不外乎传质与分离。对油田污水处理回注而言 , 围绕着除油、除悬浮物和稳定化这三大难题 , 国内油田采用的污水处理技术包括沉降 (自然、混凝、斜板、压力沉降等 )、聚结、气浮 (包括压力溶气与机械诱导等 )、过滤 (包括一般的机械过滤、核桃壳过滤、 (改性 )纤维球 (束 )过滤 )、精滤 (折叠滤芯及陶瓷滤棒微孔过滤 )、及近年来从海洋平台移植陆上的旋流分离 , 其组合方式更是千差万别、多姿多彩 , 有些相当成功 , 有些则不尽如人意。针对生产实际中出现的问题 , 国内陆上油田相继开发了适合本地实际的工艺流程及配套关键设备 ,如压力流程、短流程、多功能组合净化设备、移动或撬装式净水单元、高速滤器、双向滤器等 ,而且在膜分离技术的应用及自动化水平的提高方面做了大量工作 , 旋流技术的应用领域得到了拓展。针对水质的稳定化处理 , 以前主要依靠隔 (脱 )氧、加三防药剂等 , 一个污水站的加药品种多达近十种 , 管理难、成本高、配伍性差 , 近年来开始考虑采用调整离子组成 (水质改性 )、适当加药的方式 , 但对副作用 (结垢 )及后处理 (污泥无害化处理和最终消纳技术 )研究尚嫌不足。总之 , 现在的油田污水处理工艺针对性强、单元效率低、对流程优化考虑不足 , 总体自控水平不高 , 人为因素往往影响水质 , 处理构筑物庞大、占地多 , 水质难以稳定达标 , 造成很多生产问题。目前 , 国内典型油田污水处理技术及工艺流程如下 :满足中高渗透地层注水要求的沉降 (包括自然沉降、混凝斜板沉降 )、石英砂过滤流程已经成熟 , 这也是我国油田污水处理发展的基础 ,目前仍在很多油田发挥着重要作用。以各油田相继开发的高效多功能处理设备为核心 , 组成压力处理流程 , 大幅度缩短了污水在站内的停留时间 , 收到了良好效果 , 比较有代表性的有 : 大庆油田的横向流采出水除油设备 ,由交叉板型聚结区和横向流分离区组成 , 除油效率达 90% 以上 , 有效停留时间小于 30m 水力负荷为自然沉降罐的 216~ 412 倍 , 为混凝沉降罐的 113~ 211 倍 ; 胜利油田将聚结除油、斜板沉降分离和化学混凝除油技术有机地结合在一起开发了压力除油设备 , 近年来又应用微涡混合、格网反应、侧向流斜板沉降等技术 , 除油效率提高 20% , 节省水质净化剂 15% , 处理能力提高 10% ; 中原油田采用自己开发的聚结 与后续混凝沉降、三滤料过滤组成压力流程 , 停留时间缩短到 2 个小时 ; 大港油田开发的聚结 - 斜板罐 (5 净化装置 )、压力沉降罐 (内设旋流 - 涡流絮凝区和斜管沉降区 ) 用于压力密闭流程 , 也取得了良好效果 , 除油效率、悬浮物去除率均能达到 80% 以上 , 停留时间由 6~ 8h 缩短到 115~ 2h。但是 , 所有这些多功能处理设备 , 对运行管理水平要求较高 , 特别要配合加药 , 在现在的管理体制和人员素质情况下 , 不进一步提高适应能力和自控水平 , 效果有时还不如重力流程 , 应用受到一定限制。通过引进消化 , 国内油田企业相继开发了旋流器、浮选器、精细过滤器等处理设备 , 但国产设备的处理效率与国外产品相比尚有很大差距。特别是作为低渗透油田注水水处理关键设备的精细过滤、膜滤技术 , 目前还不过关 , 无法满足低渗、超低渗油田开发的需要。但是 , 核桃·21· 石 油 化 工 环 境 保 护           2004 年第 27 卷 壳过滤器、纤维球过滤器、双向过滤器等设备的应用比较成功 , 解决了一些问题。含聚污水 (包括其它三采污水 )的处理目前还没有成熟技术 , 无法满足生产需要。大庆油田经过几年注聚 , 污水中的聚合物含量已达数百个 m g l(大庆萨北油田北十三聚合物污水处理站污水含聚合物浓度平均已达 359m g l) , 胜利某油田采出水中的聚合物含量也已有几十 m g l, 随着时间的延长肯定还会增长 , 处理难度相应增大。含油污水的达标外排处理技术已有一些研究 , 如胜利油田的生化处理流程 , 污水经原污水站内预处理进入投加专性菌的接触氧化法处理单元 , 取得了一定的处理效果 , 大港、辽河、胜利都有利用氧化塘处理油田污水的实例 , 但其最大问题是处理效率不高。稠油热采区污水深度处理后回用于蒸汽发生器技术 , 在乐安油田 (引进技术 ) 和辽河油田获得成功 , 水质能够达到标准 , 下一步要进一步降低建设投资及运行成本。3 目前各油田在污水处理领域存在的主要问题311 低渗透油田注水水质达标率低 , 直接影响注水开发效果低渗透油田开发的关键技术之一是注水水质达标 , 需要过硬的水处理技术。由于一般低渗透油藏物性差、埋藏深、孔隙喉道半径小 , 要求水质必须达到 A 1 级标准。我国现有的低渗透油田污水处理技术 , 基本都是在消化吸收国外相关技术基础上发展起来的 , 如果说脱油效果还可以的话 , 要达到悬浮物总量 1m g l、颗粒粒径 1标准要求则难度相当大 , 主要原因是作为把关控制上述 2 项指标的处理设备主要是过滤 , 效率低、多次反洗后过滤效果下降快、不能控制颗粒粒径 , 而膜滤中的有机膜不能耐高温、无机膜通量低、成本高 , 难以推广。因此 , 各地的做法是低渗透油田注水水源采用清水 , 产出污水外调 , 造成生产管理不便和成本增加。312 适合聚驱采出水处理的特殊技术缺乏 , 致使处理流程长、投资高、水质恶化聚驱油田经过多年开发 , 采出水中的聚合物含量逐渐升高 , 给水处理造成一定困难 , 主要是粘度大、胶体体系稳定、原油乳化程度严重 ,水中含油、悬浮固体很难去除。由于破浮困难造成油站来水含油大幅度上升 , 有的甚至达到 1万 m g l。对聚驱采出水直接用现有设备处理 ,沉降效果差 , 过滤压力大 , 滤料使用寿命缩短 ,水质有时会持续恶化。为了维持正常生产 , 只好延长沉降时间 , 投资与成本的增加显而易见。313 稠油油田污水处理难度大 , 达到蒸汽发生器进水标准的低成本处理技术尚需继续完善稠油油田污水处理较难 , 主要表现在 : 采出液脱水难、污水含油量高 , 油水密度差小、分离难度大 , 经过多轮次蒸汽吞吐的油田 , 采出液中裹挟较多泥砂 , 悬浮物含量较高 , 对过滤单元的滤料污染较为严重。由于大部分稠油油田采用蒸汽驱或蒸汽吞吐 , 生产蒸汽需要大量水 , 如果能用采出污水处理后回用于蒸汽发生器给水 ,将会一举多得。国内在这方面已经做了一些有益的探索 , 胜利乐安油田全套引进美国技术 , 把经原来污水站预处理后的污水 , 再经浮选、澄清、过滤、两级离子交换处理 , 能够达到蒸汽发生器给水标准 ; 辽河油田根据其污水特点 , 提出了浮选、二级核桃壳过滤、加速澄清、二级砂滤、活性炭吸附、弱酸离子交换的处理流程 , 水质也能达到标准要求。这两套流程的共同特点是流程长、工艺复杂 , 基建投资较高 (大约 4000元 m 3 d)、 处理成本 4~ 7 元 m 3, 技术上还有进一步提高的空间。314 油田污泥无害化处理与消纳问题日渐突出以前大家比较关心污泥脱水 , 随着污泥量的逐渐增多、环保要求逐渐增强 , 污泥的无害化处理 (进一步脱油、有机物降解 )及最终处置 (合理的消纳方式 ) , 也已成为影响油田正常生产的因素。315 油田污水达标排放处理问题由于种种原因造成注采不平衡 , 不少油田都有一部分污水需要外排。以前人们研究较多的如何达到注水标准 , 主要关注油、 粒粒径 , 而对照排放标准 , 除了需要去除油、 外 , 对水中的其它有机物质 (以 征 ) 也要去除。迄今人们已经开发应用了接触氧化、氧化塘、土地处理等技术 , 但存在去除率低 , 大分·31· 第 1 期      李怀印等 1 对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向的思考子有机物处理效果欠佳等缺陷。要想适应越来越严格的环保标准 , 需要研究更为有效的相关技术。316 油田污水处理过程的自控水平还较低污水处理过程的自动控制 , 不只具有减轻工人劳动强度的作用 , 作为过程自动化的一种 ,有着维持各处理单元和谐高效运转并最终实现工艺设计目标的重要作用。某种程度上讲 , 有没有科学合理、简洁实用的自控系统 , 是一种处理工艺是否先进、能否跟上技术进步步伐的标志。搞工艺设计或技术开发的人 , 应该将是否便于实现自动控制 , 作为自己考虑解决方案的重要因素之一。事实上 , 除了全套引进流程以外 , 国内污水处理真正实现过程控制的还相当少 , 相当一部分连容易实现的滤罐反冲洗自动化都没有 , 造成反洗不及时、不彻底 , 滤料板结、短流、出水水质恶化。另外 , 自动加药也很重要 , 但由于需要过关的自动检测仪表 , 负反馈闭环自动控制系统难度较大 , 但如能建立来水量、来水含油、 透光度与加药量之间的相关关系 , 还是能够实现的。总之 , 目前国内陆上油田的污水处理自控水平远远不能满足生产要求 , 制约了技术发展。317 油田污水腐蚀性强由于前面所述油田污水的特点 , 决定了其为一类不稳定体系 , 存在腐蚀、结垢倾向。早期人们只重视水质净化 , 对其稳定化处理较少关注 , 致使腐蚀问题严重影响正常生产 , 也造成了很大的经济损失。在油田污水界内有两种观点 ,一种是通过密闭隔氧、缩短污水在地上的停留时间、投加三防药剂 , 力争矛盾不过分暴露 ; 一种是通过投加药剂、调整水中的离子组成 , 让不稳定因素充分暴露 , 使处理后的水体基本稳定 ,感官指标优越。多年的实践表明 , 前者能够在一定程度上控制腐蚀速率 , 但不能确保达标 , 特别是不能保证四点一致达标 , 水质有沿程恶化的趋势 ; 后者基本解决了上述问题 , 但缺点是投药量大、污泥产率高、有结垢现象、原有处理设施难以利用、对地层的影响没有经过时间考验。总之 , 腐蚀问题仍然存在 , 需要从腐蚀因素调查入手 , 结合净化处理工艺研究解决问题的办法。  4 油田污水处理技术的发展方向(1)沉降。包括下沉与上浮两种物理过程 ,遵循 律 , 其基本原理是利用密度差进行重力分离。考虑了高水温引起的水的粘滞系数的变化之后 , 对参数的选取可能会更符合实际。另外 , 水温高其间颗粒的紊动强度增加 , 如何使这一作用有利于油的去除率进一步提高 ,引入带翼片的斜板或缩小斜板间距能否收到好的效果 , 值得深入研究。(2)气浮。由于气浮能同时去除细小油粒和悬浮固体颗粒 , 因此在流程中加入气浮单元 , 确实能起到一定的作用 , 但应切实注意气浮过程中的曝氧以及浮渣的进一步处理。各地普遍采用的叶轮诱导浮选机 , 应研究如何采用浮动堰板精确控制浮渣溢流 , 而源自国外的喷射浮选技术 , 由于没有运动部件、气泡细小 , 如能与国内水质结合 , 应有发展前景。(3)过滤。往往作为流程中的一道把关工序使用。由于一般的机械滤料均有一定的亲油性 ,一旦污染难以清洗 , 且直接影响滤后水质 , 故普通滤器不宜作除油使用。但在生产实践上 , 当前面的处理单元效果变差时 , 滤前水中含油量较高 , 对过滤介质造成污染 , 如不能及时、彻底反洗将会恶化出水水质。核桃壳过滤器过滤精度稍高 , 由于吸附截滤作用强 , 除油效果较好 , 问题是如何彻底反洗。国外产品能够体外利用搓洗泵搓洗 , 效果很好 , 但造价高。纤维束过滤器能够调节介质紧密度 , 根据情况优化过滤精度 ,其自然形成的上疏下密结构接近理想过滤器 ,纳污量大 , 缺点仍然是易污染、难清洗。最近有些改性纤维束和金属纤维束滤器 , 正处于应用探索阶段。与其它废水处理要求的显著不同在于 , 作为回注目的油田污水处理 , 不但要控制固体悬浮物总量 , 而且要控制颗粒粒径 , 因此对滤器结构、滤料选择、反洗条件、滤速控制等 , 均应有更高的要求。如能通过研究选用适当的滤层设计 ,利用水中悬浮固体刚度大不易变形、易被滤层网筛沉积 , 而油滴易变形可深入到深层结构的·41· 石 油 化 工 环 境 保 护           2004 年第 27 卷 特性 , 上层选用疏油滤料以去除悬浮物为主、下层选用亲油滤料吸附油粒 , 或许能够一举两得。另外 , 纳米材料的特殊表面特性也有望能够给过滤技术带来一些变革。(4)精滤与膜分离。对低渗透、特低渗透油田 , 精细过滤对油田污水处理往往是必要的 , 但由于费用高而且仍不能达到“绝对单位”过滤的要求 , 使用效果不佳。近年来有油田探索了采用有机膜处理清水 , 取得了一定成效 , 但由于油田污水成分异常复杂 , 水温高 , 人们选择了无机陶瓷膜进行研究 , 但仍未很好解决耐久性、水通量及降低操作压力等问题 , 距离生产应用尚远。但是 , 接近绝对单位过滤的微孔膜、折叠滤芯、预涂膜、改性金属丝过滤 , 应该会有一定的发展前景。(5)电泳、电凝聚、电浮选。由于微小油滴带有一定的电荷 , 人们有理由想到使用电泳等方法除油 , 而且有人也作过这方面的偿试 , 但在国内油田应用还不多。如能通过研究提高效率、降低电耗 , 可望具有一定的竞争力。(6)加药。应加大对污水物化性质的研究 ,然后针对处理工艺精选加药品种 , 科学核定加药量 , 提高药剂的利用率。重视各种药剂的配伍性研究 , 避免药效抵消或产生次生污染。要重视多用途复合型药剂的研究 , 做到一药多用。应该特别强调 , 任何一个污水站、任何一种处理工艺都应该认真进行药剂筛选 , 绝不可照搬照套。科学制定加药方案 , 往往能收到事半功倍的奇效。(7)生物治理。国外研究较多 , 已成功地用于清除石油烃类污染 , 费用低、效果好。基于达标排放目的的处理 , 单纯的好氧技术有一定局限。因此 , 厌氧 - 好氧、高级氧化 - 好氧组合工艺以及高效降解菌的筛选与培养具有相当的竞争力 , 值得研究。油田污泥的无害化处理 , 也需要使用生物处理技术。参考文献\[ 1 \]  潘红磊 1 张士权 1 王大卫 1 油气田采油 (气 ) 废水处理设施运行情况调查与评价 1 油气田环境保护 11997, 7 (1)\[ 2 \] 张裕卿、丁健等 1 聚砜— A 合膜处理油田含油污水 1 工业水处理 12000, 20 (2): 24- 26\[ 3 \] 张丽 1 无机陶瓷膜在废水处理中的应用 1 工业水处理 12001, 21 (4): 1- 4\[ 4 \] 蔡维国 1 肖勇 1 生物处理技术在大港油田水处理中的应用 1 石油规划设计 12002, 13 (2): 19 5 \] 彭忠勋 1 黄建中 1 王洪超 1 稠油采出水回用蒸汽发生器的水质控制 , 石油规划设计 12001, 12(4): 18- 23\[ 6 \] 栾希炜等 1 低渗透油田注水精细处理技术 1 给水排水 12002, 28 (6)\[ 7 \] 乔玉芬 1 含油污水处理及注水系统综合治理建议 1石油规划设计 11998, 9 (2): 1- 4\[ 8 \] 吕晓龙等 1 中空纤维微孔膜在油田注水净化处理中的应用 1 膜科学与技术 11998, 18 (2): 33 9 \] 闫建勇等 1 国外采油废水处理技术新进展 1 油气田环境保护 12000, 10 (2): 19- 21(上接第 4 页 )上述三个方案的测算说明 , 水价是一个敏感和重要的经济因素。我国水资源紧缺的状况是客观现实 , 从环境保护和水资源保护的角度出发 , 改革水价机制 , 全面调整水价 , 促进供水商品化 , 水管单位企业化 , 使供水和污水处理走上自我积累、自我发展的良性运行轨道是必然趋势。西方发达国家的水价一般为电价的 6~ 7倍 , 对比之下我国水价普遍偏低 ; 从国外经验看 , 通过提高水价促进节约用水可以收到立竿见影的效果。目前国家存在制定具体相关政策对节水项目给予鼓励 ; 随着经济增长方式的转变和水价机制的改革 , 节水措施在成本效益上的优势将日益明显。另外 , 随着水价的调整 , 企业从提高自身经济效益和竞争力的立场 , 将会自觉地加强生产工艺的变革 , 尽量采用耗水少、用水少的节水节艺 ; 积极调整产品结构 , 减少耗水量和用水量。我国工业用水和节水的整体水平将会有一个质的飞跃。·51· 第 1 期      李怀印等 1 对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向的思考
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:QK-对我国陆上油田污水处理技术状况的认识及其发展方向
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-64889.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开