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胜利油田污泥处理技术_黄文升_图文

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胜利油田 污泥 处理 技术 黄文升 图文
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石 油 工 程 建 设 2009 年 5 月黄文升(胜利工程设计咨询有限责任公司,山东东营 257026)摘 要 : 文章从技术原理及应用等方面综述了目前在胜利油田污水处理系统中采用的几种污泥处理技术 : 排泥技术包括传统静压排泥技术 、 内置式机械刮吸泥技术和负压排泥技术 ; 脱水技术包括自然干化脱水 、 机械压滤脱水和离心脱水技术 ; 污泥最终处理技术包括焚烧处理 、 污泥生物修复和污泥回灌处理技术 。 并对上述技术的进一步发展 、 应用提出建议 。关键词 : 油田含油污泥 ; 排泥技术 ; 脱水技术 ; 污泥处理中图分类号 : 献标识码 : B 文章编号 : 1001-2206 (2009) 增刊 -0180-05胜利油田污泥处理技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"0 引言胜利油田从勘探开发至今已近半个世纪 , 目前共有污水站 50 多座 , 遍布各个采油厂 , 污水处理量近 80 万 m3/d, 它们担负着整个油田回注水和外排水的达标处理任务 , 为油田的增产稳产和环境保护做出了巨大贡献 。 近几年 , 随着中石化总公司“水质专项治理 ” 的实施完成 , 胜利油田的污水处理达标率也逐年上升 。 与此同时 , 污泥 、 加药等辅助污水处理系统的负担也不断加重 , 特别是污泥系统更成为当前污水处理系统必不可少的一部分 , 其重要性不言而喻 。 这些污泥由于在污水处理过程中使用了大量的不同种类的化学处理剂 , 使得污泥中各类污染物 , 特别是污油和无机固形物之间的桥联结构稳定 , 成分复杂 , 造成污泥收集 、 脱水 、 最终处置三个环节的处理难度增大 。 随着污水处理技术的不断提高 , 污泥问题日益凸显 。 为了比较彻底地解决这个问题 , 胜利油田经过长期的实践 , 在 “大罐排泥 —脱水 —最终处理 ” 整个污泥处理链中形成了一系列技术 , 积累了一些经验 , 本文对这些技术在胜利油田的应用情况作一介绍 。1 排泥技术的应用目前 , 胜利油田采用的大罐排泥方式大致可分为三种 : 传统静压排泥技术 、 内置式机械刮吸泥技术和负压排泥技术 。 其中传统静压排泥技术应用最早 , 也最广泛 , 到目前为止应用该技术的大小储罐近 300 座 ; 负压排泥技术和内置式机械刮吸泥技术是近几年引入并逐步推广应用的两种技术 , 应用工程相对比较少 , 但因其有较好的效果 , 目前已进入扩大应用阶段 。 统 静 压 排 泥 技 术传统静压排泥的原理是在污水罐内底部设置高密度聚乙烯或钢质穿孔管 , 或在排泥管上设置喇叭口 , 依靠罐内液体自身的静压水头将底部污泥通过孔口或喇叭口压至排泥管内 , 实现排泥 。 这种排泥方式结构简单 , 投资低 , 但因为一方面排泥孔或排泥喇叭口的实际控制面积难以确定 , 影响排泥管的布置 ; 另一方面排泥动力有限 , 再加上现场排泥操作周期不合理 , 很容易造成排泥死角 , 甚至出现排泥管堵塞 、 排泥系统瘫痪的现象 。为了改善排泥效果 , 在使用过程中对传统静压排泥进行了技术改进 。 改进主要从两方面进行 : 一是尽量减少和消除排泥死角 ; 二是提高污泥的流动性 。 采取的相应措施是在罐内与排泥管配套设置滑泥坡和喷水管 , 排泥时先用喷水管搅动泥层 , 提高污泥的流动性 , 再利用罐内液位静压通过排泥管将污泥排出罐体外 。 经过改造后的传统静压排泥技术的排泥效果明显提高 , 但在中大型储罐中应用仍然需要谨慎 。 置 式 机 械 刮 吸 泥 技 术内置式机械刮吸泥技术是胜利油田东立石油机械有限责任公司的专利 , 实际上是静压排泥的改良技术 , 它摒弃了传统排泥的泥管固定 、 静压排泥的180第 35 卷增刊方式 , 而在排泥管端增加了旋转构件 , 使得排泥管可以在罐内旋转移动排泥 , 提高排泥 效率 。2007 年 4 月 , 该技术首先在商河注水站应用并取得了较好效果 , 随后临中 、 坨二等污水站相继开始使用 。 该装置由电动机 、 减速机 、 传动轴 、 中心转动体 、 刮吸泥装置 、 排泥管 、 支撑圈 、 自控阀及控制系统组成 , 它是依靠机械臂的旋转作用将罐底淤积的污泥搅起 , 然后通过机械臂上的吸排泥口排出 , 实现了沉降罐不停产排泥 。 内置式刮吸泥机采取间歇工作的方式 , 通过设置在外部的电机减速器带动罐内设置的蜗轮蜗杆传动机构 ,同时带动刮吸泥臂绕中心支承座作缓慢圆周运动 ,刮泥板搅动罐内底部的沉积污泥 , 安装在吸泥管上的多组刮吸泥板在旋转过程中将沉降在罐底部的污泥集中刮至吸嘴 , 与此同时自动开启排泥管上的电动阀门 , 被搅起的罐内污泥通过吸泥口吸入并靠罐内液体的重力差进行排放 , 从而达到自动排泥的目的 。商河注水站为改进流程 , 设计污水处理规模8 000 m3/d, 实际处理水量 6 000 m3/d, 加药量约5.4 t/d, 产泥量 8 t/d (含水率约 70 %), 主要流程见图 1。 在 2007 年改造时 , 2 座 1 000 同年 6 月投产运行至今 。排泥装置在商河注水站投产后效果良好 , 运行功率 每天排泥 6 次 , 每次 18 控制大罐泥层厚约 0.6 m。 为降低劳动操作强度 ,2007 年底 , 增设了自动排泥自控系统 。 由于刮吸泥机本身结构的限制 , 距罐底 0.4 m 范围内的污泥无法通过刮吸泥装置排出 , 但并不影响整体排泥效果 。 压 排 泥 技 术负压排泥技术在中原油田应用较早 , 2006 年该技术引入胜利油田 , 2007 年投入工程应用 , 到目前为止 , 有 5 座污水站的 10 余座大罐安装了负压排泥设施 , 最大污水罐为 3 000 直径 18.9 m。该排泥技术的主要工艺流程见图 2, 核心设施是大罐负压排泥装置 , 它由排泥管 、 助排液管 、 负压排泥器以及罐外控制阀件和控制系统组成 , 而负压排泥器是该装置的核心构件 , 其结构见图 3。 该排泥技术利用了液体的射流原理 , 即在污水罐底部 , 沿以罐中心为圆心的圆环上均匀布置一定数量的排泥管 、 助排液管和负压排泥器 。 当具有一定压力的助排液经过助排管进入负压排泥器的喷嘴时 ,助排管将产生节流效应 , 流速增大 , 压力降低 ,使得在喷嘴与混合管之间形成一低压区 , 并与引泥管管口产生压差 (负压 ), 罐底污泥在此压差的作用下从引泥管涌入低压区后 , 被高速流动的助排液抽吸进入混合器 , 在此污泥与助排液充分混合 , 再经扩散管增压后 , 从排泥管排出 。 由于助排液的连续供给 , 排泥器内喷嘴与引泥管管口会产生一个持续低压 , 从而保证了罐底污泥被不断地抽吸排出罐外 。该技术首先在胜利油田利津污水站应用 , 随后在纯梁首站 、 广利污水站等 4 个站推广应用 , 并不断改进 , 其中纯梁首站的使用过程最具典型性 。纯梁首站污水处理规模 20 000 m3/d, 采用改进流程 , 投加复合碱约 10 t/d, 产泥约 30 t/d。 为了将如此大量的污泥排出污水罐 , 保证水质 , 2007年 1 月 , 该站在污水系统改造时 , 在 2 座一次沉降罐 (1 座 3 000 座 2 000 内设置了负压排泥装置 , 每罐共 4 组装置 , 罐内吸泥管成辐黄文升 : 胜利油田污泥处理技术181石 油 工 程 建 设 2009 年 5 月射式支管布置 (见图 4 (a)), 该装置同年 4 月投产使用 。 投产初期采用手动排泥 , 人工检测 , 排泥周期 6 h, 每次 20 ~ 30 但由于改性后污泥黏度大 、 流动性差 , 加上排泥器安装密度不足 ,出现排泥盲区 , 未能达到预期的排泥效果 。 针对存在的问题 , 在保证改进效果的前提下 , 进行了药剂优选 , 并增设滑泥坡 , 同时将负压排泥器的布置由辐射布置改为环形布置 (见图 4 (b)), 改善吸泥条件 。 为了确保效果 , 排泥操作由手动改为自动 , 排泥周期改为 2 h, 每次每组排泥时间为10 自 2008 年 10 月改进后 , 排泥效果大为改善 , 到目前为止运行稳定 。由于污水改性 , 每天产生的污泥量大 , 虽然大罐排泥顺畅 , 但排出的泥水混合液量大 , 单罐(2 000 近 2 000 m3/d, 造成污泥处理系统后段负荷和工作量增加 : 首先是污泥泵 、 压滤机工作次数频繁 ; 其次是污泥池大量的上清液需要回收 。 但从排泥效果来看 , 纯梁首站负压排泥装置基本满足了大罐排泥要求 , 保证了污水处理达标 。2 脱水技术的应用在污泥干化处理阶段即污泥脱水阶段 , 胜利油田各站采用了多种工艺技术 , 概括为两大类 :自然干化脱水和机械脱水 , 其中机械脱水包括离心脱水和压滤脱水两种技术 。 各种工艺的应用情况如下 。 然 干 化污泥自然干化工艺是污泥脱水处理应用最早的一种技术 , 这种技术一般不对污泥做浓缩处理 ,而直接将大罐污泥排至干化场脱水 , 具体流程如图5 所示 。干化场操作 、 管理 、 维护简单 , 无需能耗 , 但其占地面积大 , 处理效率受气候影响严重 , 而且干化场容易造成地下水污染 , 近几年 , 油田污泥干化场使用已逐步减少 , 在设计时已基本不推荐使用 ,在此不再赘述 。 械 压 滤 脱 水机械压滤脱水技术按所采用设备的不同 , 分板框压滤脱水和厢式压滤脱水 , 这两种脱水方式的原理基本相同 。 压滤机采用加压过滤原理 , 使污泥内的水通过滤布排出 , 达到脱水目的 , 其工作原理见图 6。 它主要由凹入式滤板 、 滤布 、 自动气闭式系统 、 滤板振动系统 、 空气压缩装置 、 滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成 。商河注水站采用板框压滤机 , 该站建有改进污水处理系统 1 套 , 设计规模 8 000 m3/d, 日产干污泥 (含水率 65 % ~ 75 %) 约 8 t。 压滤机目前使用情况良好 , 进泥含水率 97 % ~ 99 %, 出泥含水率65 % ~ 75 %, 效果稳定 , 但设备存在一定的腐蚀现象 。孤六污水站采用了厢式压滤机 。 该站设计污水处理规模 2 万 m3/d, 进水含油 4 000 ~ 5 000 ,悬浮物约 350 , 日产污泥 (含水率 70 %) 约18 t, 2008 年 3 月投产运行 。 站设有 250厢式压滤机 2 台 , 采用增强聚丙烯滤板 , 单台压滤周期 4 ~ 6 h, 工作次数 2 ~ 4 次 /d,最大产泥量 12 m3/d (按 24 h 工作计算 ), 出泥含水率 75 %以上 。 由于污泥中含油量较高 , 滤布污染严重 , 冲洗困难 , 更换频繁 , 而图 5 污泥自然干化流程示意大罐污泥 污泥干化场 干化污泥外运处置污水回收池污水182第 35 卷增刊且存在难以实现自动卸泥的问题 , 但脱水后污泥可成形 , 基本可满足运输要求 。 心 脱 水污泥离心脱水技术的核心设备是离心脱水机 ,它主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成 。污泥由空心转轴送入转筒后 , 在高速旋转产生的离心力作用下 , 被甩入转毂腔内 。 污泥颗粒比重较大 , 因而产生的离心力也较大 , 被甩贴在转毂内壁上 , 形成固体层 ; 水密度小 , 离心力也小 ,只在固体层内侧形成液体层 。 固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下 , 被输送到转毂的锥端 ,经转毂周围的出口连续排出 ; 液体则由堰室溢流排至转毂外 , 汇集后排出脱水机 , 如图 7 所示 。离心脱水机在胜利油田使用较少 , 1999 年乐安污水站从国外引入了第一套离心脱水机 , 同年投产 ,运行正常 。 该站为改性污水 , 进水含油约 50,泥性无机物含量高 。 2000 年 , 在由我公司设计的绥中 36上终端项目中也使用了该脱水设备进行污泥脱水 。 该站为稠油污水 , 含油污泥与水的密度差小 , 造成初期投运失败 ; 随后 , 加设了一套 相对分子质量 1 800 万 ) 投药系统 , 但还是因为毂差太小 , 频繁出现离心机跳闸保护现象 , 不能正常使用 ; 近几年 , 由于生化段污泥的加入 , 设备勉强运行 。3 污泥最终处置方式污泥经脱水处理后 , 进入无害化处理阶段即污泥最终处置阶段 。 在此阶段胜利油田投入了大量的人力物力财力 , 进行过诸如污泥生物修复法等试验 。 到目前为止在用的污泥最终处置方式有三种 : 焚烧 、 生物修复和回灌 。 烧胜利电厂焚烧站于 2007 年建成投产 , 是面向全油田的一座油泥砂焚烧处理站 , 位于胜利发电厂内华新能源厂区南侧 , 占地面积约 10 万 一期设计每年可处理油泥砂 6 万 t 左右 , 已经投产 ;二期设计处理量 10 ~ 12 万 t。 目前站内建有 20 T/H 油泥砂专用焚烧炉一台 、 28 000 并配套了完善的管网系统 、 制备系统 、储运系统 、 热控系统 、 电气系统 、 除尘设备 、 灰渣系统 。 基本处理流程见图 8, 其处理油泥砂的主要工艺是 : 从各采油厂运来的油泥砂经过滚动筛分选处理 , 去除石块 、 钢性废弃物等硬物后 , 经搅拌均匀由泵输送至焚烧炉内 , 同时通过另一系统将水煤浆输送至同一焚烧炉内 , 与油泥砂一并焚烧 , 焚烧后的烟尘由除尘器收集后用于填埋场地或运至电厂二期灰厂处理 , 达到泥砂的最终处置目的 。 经焚烧炉产生的蒸汽输往电厂辅助发电 , 目前可产生蒸汽量 20 t/h。目前胜利电厂焚烧站处理污泥 120 ~ 130 t/d,收集烟尘 100 t/d, 水煤浆消耗量根据泥砂中含油量的不同而不同 。 由于现阶段焚烧的主要为往年沉积的老化泥砂 , 含油量较少 , 燃料弹筒发热量仅为 4 000 kJ/右 , 水煤浆 /耗量较大 。 油泥砂经焚烧后残留物为细砂和中粗砂 , 据检测 , 焚烧残留物满足环保要求 , 并已得到地方环保局认可 。 物 修 复污泥生物修复技术是上世纪 80 年代发展起来的清除和治理环境污染的生物工程技术 , 它利用细菌 、 真菌 、 高等植物甚至动物以及细胞游离酶等的自然代谢过程 , 降解并去除环境污染物 。 简单说 , 就是微生物吃掉石油和其他有机污染物 ,然后消化石油并将其转化为二氧化碳和水 , 最终释放出来 , 达到降解石油污染物的目的 。2004 年在滨一站进行了含油污泥生物修复先导工程试验 , 到目前为止经生物修复污泥 6 000 t,并推广到井场 , 目前该技术成功申报了国家 863环境资源重大支持项目 。 修复前被污染土壤寸草不生 , 经生物修复后多种植物可良好生长 , 并能达到 土壤环境质量标准 》 中的三级要求 。图 8 胜利电厂焚烧站基本流程示意运油泥砂车 搅拌制备系统地秤集中处理储砂池提升机滚动筛分选处理柱塞泵焚烧特种炉电厂高压联箱除尘器烟囱电厂二期灰厂蒸汽管道灰渣管道图 7 离心脱水机脱水示意污泥流入上清液流出 干泥流出一般螺旋黄文升 : 胜利油田污泥处理技术183石 油 工 程 建 设 2009 年 5 灌目前胜利油田在临盘采油厂采用了污泥回灌技术 , 实现了临中污 、 盘二污 、 临南污三座站的污泥全部回灌 , 回灌污泥量约 500 m3/d (含水率98%), 均为改性污泥 , 含油低 , 污泥粒径在 1~3μ 回灌压力约 10 运行稳定 。 污泥回灌典型流程如图 9 所示 。4 应用建议虽然污泥处理技术近几年在胜利油田得到较广泛应用 , 也取得了不错的效果 , 但是仍然存在一些问题和不足 , 需要在工程应用中不断完善和发展 。 以下是笔者的几点建议 , 抛砖引玉 , 以供同行探讨 。(1) 大罐排泥方面 。 要提高大罐排泥效率 ,保证水质处理效果 , 选择合适的排泥方式固然重要 , 但还应根据各站的具体情况制定行之有效的操作程序 , 确定合理的排泥周期和严格的管理制度 。(2) 污泥脱水方面 。 从胜利油田的使用情况看 , 离心脱水技术由于对泥水密度差有一定要求 , 在改性污泥中可考虑优先选用 , 对于稠油污泥或其他黏性较大 、 含砂量高的污泥不建议使用 ; 板框 (厢式 ) 脱水技术可以在改性或常规污泥中应用 , 但在处理含油较多的污泥时 , 应注意及时有效地清洗或更换滤布 , 防止滤布堵塞 , 影响脱水效果 。 不管何种污泥脱水技术都应配套药剂投加系统 , 做好药剂筛选工作 , 以提高污泥脱水效果 。(3) 最终处置方面 。 从无害化 、 资源利用理念出发 , 对于污泥的最终处置 , 采用焚烧是一种行之有效的处置方式 。 但对于改性污泥 , 如有合适注入层 , 回灌是优选方案 。作者简介 : 黄文升 (1976-), 男 , 浙江金华人 , 工程师 ,1998 年毕业于合肥工业大学 , 主要从事给排水工程设计工作 。收稿日期 : 2009on of 69) o., 57026,of of as of as of ; ; kW·h/71) il o., 57026,of of of to of of of of of to of 74) il o., 57026,In to to is of of in of of of so 76) 57026,, of as on to to 80) o., 57026,of 4—of , , 185) o., 57026,of in of to be of be 88) o., 57026,In of In to of it as of 91) u ( o., 57026,to of on of of as in of 94) o., 57026,is In to be of , It of an to of BS of is to PC 98) o., 57026,—15—
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