• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

论-油田污水处理新技术在低渗透油田的应用

关 键 词:
油田 污水处理 新技术 渗透 应用
资源描述:
第2 8卷 第5期 201 5年10月 石油化工高等学校学报 J()F 8 文章编号:1006—396X(25—0069—05 油田污水处理新技术在低渗透油田的应用 黄启玉, 毕 权 (中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249) 摘 要: 根据低渗透油田采出水的水质特性,设计一套微滤膜污水处理一体化撬装装置。该微滤膜污水处理 装置在工艺上应用了微滤膜深度处理技术,并配套使用了絮凝沉降辅助工艺,解决了低渗透油田污水处理后回注不 迭标的问题。应用该微滤膜污水处理一体化撬装装置后,悬浮物含量、悬浮物颗粒粒径中值、油含量等指标均迭到 了规定要求。根据微滤深度处理的结果,分析了影响微滤的因素,研究了运行温度与压力对微滤处理效果的影响, 并得到了金属膜过滤器的最佳运行温度和压力范围。 关键词:低渗透油田; 污水处理;一体化;微滤 中图分类号: 文献标志码:A 0.3969/j.006—396X.2015.05.014 i il 02249,tO of in an is of in of of of of in on of he of is of ow 长油田地处干旱、缺水地区,属于低渗、特低 渗透油田。延长油田定边采油厂缺乏完善的污水处 理技术,导致大部分油田污水处理后无法达到注水 水质标准,只能用地表水或浅层地下水回注,造成严 重的水资源浪费和环境污染_】]。延长油田注水水源 分油田采出水和清水。该油田某采油厂注水水源主 要为清水,工艺以“一级沉降+二级过滤”为主,造成 大量水资源浪费,在干旱缺水的该地区此问题更凸 显其严重性。产出水处理工艺以重力沉降、水质改 性、气浮、过滤为主,还未应用较为先进的膜分离技 术,污水处理效果不佳,悬浮物、油含量等指标难以 达到注水水质要求 ]。因此,为了提高油田经济效 益和满足环保要求,确保污水处理后达到注水水质 标准,设计了一套微滤膜污水处理一体化装置,应用 于该油田某处理站。处理后的污水可以用于回注, 缓解了水资源短缺和环境污染的问题。 收稿日期:202—07修回日期:2015 04—11 基金项目:延长油田“油田注水开发工艺技术引进试验与应用”项目(作者简介:黄启玉(1 969一),男,博士,研究员,从事油气管道流动保障技术方面的研究;E—70 石油化工高等学校学报 第28卷 1 工艺流程及核心技术 1.1 工艺流程 本油田污水处理装置为一体化撬装装置,取代 了“老三段”污水处理工艺中占地面积大的设备,与 传统污水处理设备相比,去除油和悬浮物的能力更 强,并且具有流程精简、设备紧凑、占地面积小等特 点。 污水首先在沉降罐中初步重力沉降,后进入混 合处理装置,并加化学药剂絮凝沉降,通过化学药剂 的作用,使油田污水中的悬浮物凝聚成絮凝体,后通 过沉降或者过滤去除污染物。经过絮凝沉降的污水 进入一体化撬装装置。经一次提升泵提升至旋流油 水分离器,利用离心力原理将油和水分离。旋流油 水分离器出水进人中间水箱,中间水箱出水利用二 次提升泵提升至多层机械过滤装置。首先经过核桃 壳过滤器,利用核桃壳过滤器初步除污水中大颗粒 物质和大部分油类物质,核桃壳过滤器出水进入精 细核桃壳过滤器,利用精细核桃壳过滤器进一步去 除污水中油和大的悬浮物,精细核桃壳过滤器出水 进入改性纤维球过滤器,利用改性纤维球过滤器去 除水中含油和机械杂质,改性纤维球过滤器出水进 入双滤料过滤器,利用过滤器内双层滤料去除污水 中的油和悬浮物,双滤料过滤器出水进入金属膜过 滤器,利用金属膜高精度过滤污水中微米级的悬浮 固体、乳化油和溶解油等,确保污水中油、悬浮物、悬 浮物颗粒粒径中值达标,金属膜过滤器出水回注。 工艺流程图如图1所示。 污泥池 兰竺竺兰兰兰I+1 I 巨变因 区堕圈 __{ _1=蛰 图] .— 囱 一 囱 1.2 核心技术 1.2.1金属膜微滤技术 微滤膜装置选用钛材膜 作为过滤介质。钛金属属于惰性金属,钛材膜由一 定直径的钛金属粉末颗粒经高温烧结制成,使得以 钛金属为原料的钛材膜具有优良的耐腐蚀性能和稳 定的化学性能,可以在强酸、强碱及含油有机溶剂的 介质中实现过滤。钛滤膜中,粗纤维层组成支撑材 料,精细纤维层用于过滤,粗纤维层与精细纤维层通 过真空烧结成一个整体,使钛滤膜具有很好的机械 性能口]。本装置在多层压力过滤预处理的基础上, 利用钛材膜的“筛分”作用进行分离。在压强差的作 用下,钛滤膜截留大于膜孔径的粒子,主要为悬浮 物,乳化油和溶解油等,小于膜孔径的粒子则顺利通 过钛滤膜,使大、小粒子得以分离,从而达到分离、净 化、浓缩的目的 该装置金属膜过滤器采用切线螺旋进水,并设 置了浓水口。设备进水流速大于2 m/s,使整个容 器内的液体产生搅动,切线螺旋进水技术使容器内 液体相对于金属膜是运动状态,减少了金属膜表面 的积污,减缓了滤饼层的形成,降低了金属膜的运行 压力;所设置的浓水口排量为系统运行水量的 20 ,避免了常规金属膜过滤器死端过滤带来的易 堵、再生困难的缺点,从而延长了金属膜的使用寿 命。 1.2.2多级过滤预处理技术 金属膜过滤是该污 水处理流程的核心技术,但金属膜极易被污染且再 生困难 ]。该实验装置设置了混凝沉降一旋流分 离一多级机械过滤(核桃壳过滤、精细核桃壳过滤、改 性纤维球过滤、双滤料过滤)的膜前预处理流程,保 证了金属膜过滤器的进水水质。 1.2.3 自动控制技术 本装置全过程采用自 动控制,控制阀门采用气动蝶阀,并设有压力开关, 保护系统的部件不受损坏。 2 处理效果分析 2.1 出水水样分析 将此套微滤膜污水处理一体化装置应用于该油 田某采油厂某处理站,进行污水处理实验,设备连续 稳定运行之后,发现初始水样水质浑浊,且颜色较 深,出水水质透明清澈,无色。分别对初始水样、金 属膜进水、金属膜出水进行了测试,得到油含量、悬 浮物、粒径中值的数值。各项具体数值见表1,粒径 分布见图2,处理后出水水样见图3。 第5期 黄启玉等.油田污水处理新技术在低渗透油田的应用 71 表1 出口水质指标 of 图2粒径分布 a)出水 (b)进水 图3设备进出水水样对比 of 表1、图2和图3,对初始水样、设备出水水样 进行对比,可以得到以下结论: (1)经微滤膜污水处理装置处理后的油田污水 的悬浮物粒径分布均在91.28 浮物颗 粒粒径中值小于1肚m,悬浮物质量浓度不大于3 ,污水含油质量浓度不大于5 。金属钛 膜过滤器对微米级的悬浮物去除效果优良,各项指 标基本达到了该油田注水指标的要求 ]。 (2)由设备出水水样可以看出,出水基本不含 油。该装置采用的混凝沉降一旋流分离一多级机械过 滤(核桃壳过滤、精细核桃壳过滤、改性纤维球过滤、 双滤料过滤)的膜前预处理流程,不仅起到了良好的 除油效果,而且对提升金属膜过滤的效果起到了关 键的作用。 2.2微滤深度处理分析 为了更好地分析微滤深度处理的应用效果,对 金属膜过滤器的进、出口水样和未处理的初始水样 进行了测定,水质化验结果见表2。 表2微滤膜进出口水质指标 of of 比初始水样与金属膜进水的水质指标,可以 看出污水经过膜前预处理后,水质有大幅度的提升, 但污染物仍有一定的残留,油含量、悬浮物含量及粒 径中值均未达到回注水质标准。由此推断,本微滤 膜污水处理装置的混凝沉降、旋流分离和多级机械 过滤膜前预处理对于去除污水中悬浮油和大颗粒悬 浮物有较好的效果,但是难以去除溶解油、乳化油和 微米级的悬浮物。 对比金属膜过滤器的进、出口水质指标,可以看 出污水经过金属钛膜微滤处理后,油含量、悬浮物含 量及粒径中值均从超标状态变成达标状态。金属钛 膜微滤对膜前预处理流程无法去除的溶解油、乳化 油和微米级的悬浮物有很好的截留效果。 3 微滤影响因素分析 影响微滤效果的因素主要有液体温度、操作压 力、膜面流速和进水本装置的设计温度 为80 C,设计压力为1 合考虑该油田污水 情况和该装置的运行情况,液体温度和操作压力为 可控的影响因素。所以,设计两组实验,考察液体温 度和操作压力对微滤效果的影响。 3.1 液体温度对微滤效果的影响 实验分别设置3种不同的污水温度(40、60、80 ℃),在相同的操作压力下(1 行设备,检测 出水的油含量和悬浮物含量,结果见表3。 表3不同温度下水质指标 of in 度/℃ )/( )浮物)/( ) 由表3分析可知,油田污水处于低温状态下,该 设备金属钛膜去除污油和悬浮物的效果更好。但考 72 石油化工高等学校学报 第28巷 虑到油田采出水本身具有较高的温度,且低温会对 膜前预处理流程中旋流分离的除油效果造成不利影 响,所以该设备的运行温度定为70~80℃。 3.2操作压力对微滤效果的影响 实验分别设置3种不同的操作压力(0.8、1.0、 1.2 在相同的液体温度下(8O℃)运行设备, 检测出水的油含量和悬浮物含量,结果见表4。 表4不同压力下水质指标 of in 力/。(油)/( )浮~k/)/( ) 由表4分析可知,微滤膜操作压力的升高会使 滤出水的油含量和悬浮物含量均小幅升高。随着操 作压力的增大,污水中油滴粒径减小,悬浮物也更容 易通过金属膜,使污染量升高。综合考虑能耗和装 置可控情况,选定操作压力为O.8~1.0 4 结论与建议 通过在该油田应用该微滤膜污水处理新技术, 对微滤膜深度处理效果进行了分析研究,并得出以 下结论: (1)混凝沉降一旋流油水分离器一核桃壳过滤器一 精细核桃壳过滤器一改性纤维球过滤器一双滤料过滤 器一金属膜过滤器的油田污水处理工艺技术,设计新 颖,运行安全稳定可靠,且效果良好,解决了该油田 采出水处理效果不佳,悬浮物等指标难以达到注水 水质要求的问题,在该油田具有较好的应用前景。 (2)金属钛膜对去除乳化油、溶解油和微米级 的悬浮物起到了关键的作用,与传统的金属膜过滤 流程相比,该微滤膜污水处理一体化撬装装置中采 用了混凝沉降一旋流分离一多级机械过滤的膜前预处 理流程和切线螺旋进水技术,保证了金属钛膜的过 滤效果。 (3)该微滤膜污水处理一体化撬装装置也遗留 了一些问题,如未考虑细菌和致垢离子的影响。该 油田采油污水中含有大量的细菌,细菌在污水中繁 殖会造成水质的污染,过滤器和油层的堵塞该油 田采油污水富含致垢离子,混合后会产生沉淀,使集 输管道、采油油井严重结垢,甚至在回注油层时造成 空隙喉道堵塞 。建议在本装置絮凝沉降流程处 进行改进,投放杀菌剂,增加絮凝一杀菌流程,并在此 污水处理流程中增加加药流程,往处理后的污水中 添加水溶性聚合物防垢剂[1 。此外,该装置流程较 为复杂,仍存在简化的空间。在今后的油田污水处 理技术研究中,应该着力于解决这些问题。 参 考 文 献 [1] 吴新国,王新强,明云峰.陕北低渗透油田采油污水处理与综合利用工业水处理,2007,27(7):74—78. of in ].007,27(7):74—78. [2]杨彩玲,王军,刘艳梅.延长油田注水处理工艺及效果分析[J].内蒙古石油化工,2014,8(7):33—36. of ].014,8(7):33—36. [3]魏俊,舒婕,杨清.钛金属微滤膜污染控制的研究科技资讯,2011,17(17):136. on of ].011,17(17):136. [4] 蒲美玲,罗森曼,李少明.膜分离技术在低渗透油藏含油污水处理中的应用[J].工业用水与废水,2014,45(2):6 i of in of in ].014,45(2):6—8. [5] T, T, R,et on of in ].007,28(6):590—594. 韩月梅.含油废水的膜精细微滤技术研究东营:中国石油大学(华东),2010. [7]莫罹,黄霞,吴金玲.混凝一微滤膜组合净水工艺中膜过滤特性及其影响因素环境科学,2002,23(2):45—49. i.H u of in J].002,23(2):45—49. [8]郭卫东.延长油田采油工艺的现状与进展中国石油和化工标准与质量,2012,32(3):293. of in ].012,32(3):293. 第5期 黄启乇等.油田污水处理新技术在低渗透油田的应用 73 [1O] [11] 窦茂卫,苏保卫,高学理,等.油田采出水膜法处理技术应用研究进展[J].环境科学与技术,2011,34(8):124—130. u et in of in ].04(8):124—130. 郝世彦,袁海科,樊平天.陕北特低渗透油田污水深度处理技术[J].石油化工应用,2009,28(8):100—103. of in ].009,28(8):100—103. 巨全义,顾宏旗,石磊,等.油田污水去除成垢离子处理技术研究[J].油气田环境保护,2010,20(3):32—35. u ei,et on of in ].010,20(3):32—35. (编辑 闫玉玲) (上接第19页) [1] [2] [3] [41 [5] [7] [8] [9] [1O] [11] [12] [13] 参 考 文 献 , G.of in ].006,136(2):203—212. B,,,et of in in of ].012,19(7): 2634—2643. L.of ].1979,75(4):66—69. J.].1958,65(8):117—121. u i on on u ].010,39(1):272—276. E,,.of as ].:005,58(1):105—114. , ,.of —].002,36(8):1947—1954. i of of ].012,33(12):1958—1964. ,,.on of ].003,58 (3):923—928. i of on ].013,41(7):883—888. ,,.on of ].003, 58(3):923,, K.of s by J]. 003,37(5):117陈拥军,窦和瑞,杨民,等.催化湿式氧化法在苯酚废水预处理中的应用研究[J].工业水处理,2002,22(6):19—22. in,et of to be in of 002,22(6):19—22. (编辑 宋官龙)
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:论-油田污水处理新技术在低渗透油田的应用
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-64929.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