杏十五-1污水處理站技術(shù),環(huán)境工程碩士論文

杏十五-1污水處理站技術(shù),環(huán)境工程碩士論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【題目】【第一章】【第二章】【第三章】【4.1.1-4.1.2】【4.1.34.2】杏十五-1污水處理站技術(shù)【結(jié)論/以下為參考文獻(xiàn)】4.1.3杏十五-1污水處理站為知足低浸透對(duì)注水水質(zhì)的要求，大慶油田采油五廠在杏十五-1聯(lián)合站新建含油污水一座，采用陶瓷膜過濾處理工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為1.6*104m3/d.其主要設(shè)備表及主要構(gòu)筑物表見下表：此站主要工藝流程為原水首先投加混凝劑和殺菌劑，然后進(jìn)入橫向流聚結(jié)除油器，后進(jìn)入核桃殼過濾器，核桃殼慮后水加殺菌劑進(jìn)入膜前來水緩沖罐，經(jīng)過水泵增壓后進(jìn)入陶瓷膜過濾系統(tǒng)；透過陶瓷膜產(chǎn)出的合格水進(jìn)入反沖洗罐和凈化油罐；少部分凈化水進(jìn)入反沖洗罐后供陶瓷膜系統(tǒng)反沖洗及再生使用；大部分凈化水進(jìn)入凈化水罐后，通過外輸泵增壓外輸；濃度液大部分進(jìn)入內(nèi)循環(huán)，約20%回收至原油集輸系統(tǒng)沉降罐，進(jìn)入普通處理前段再處理。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：原水含油300mg/L,懸浮固體1000mg/L,來水壓力0.15MPa;凈化后水含油量5mg/L,懸浮固體1mg/L,懸浮物粒徑中值1?m.陶瓷膜裝置主系統(tǒng)是陶瓷膜超濾工藝的核心部分，由陶瓷膜管、膜筒、膜組裝配體、循環(huán)泵、自清洗過濾器及其配套管路、閥門、儀器儀表、控制系統(tǒng)等組成。膜管成多通道蜂窩狀，每根膜管內(nèi)有37個(gè)通道。膜管由精致細(xì)密定位板固定在膜筒內(nèi)，每個(gè)膜筒內(nèi)設(shè)置99個(gè)膜管。每6個(gè)膜筒用裝配件裝配為1個(gè)膜組，并配套一臺(tái)循環(huán)泵與相應(yīng)的管路、閥門、儀器儀表、控制系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)可獨(dú)立執(zhí)行超濾功能操作的單元。本項(xiàng)目共設(shè)12個(gè)膜組，并預(yù)留兩個(gè)膜組位置。原水進(jìn)入超濾膜處理主系統(tǒng)后，經(jīng)過超濾膜的過濾處理，水中的懸浮物、油份被截留去除，水質(zhì)得到凈化。膜組出水經(jīng)出水測試儀檢測合格后經(jīng)反沖洗罐匯入清水匯管，濃縮液進(jìn)入濃縮匯管。陶瓷膜超濾系統(tǒng)主要?jiǎng)幼髟硎窃?jīng)供料系統(tǒng)加壓后分流到超濾主系統(tǒng)各膜組，控制系統(tǒng)根據(jù)膜組供水流量與壓力表反應(yīng)的信號(hào)，指揮供料閥門動(dòng)作。膜組裝配體與循環(huán)泵構(gòu)成循環(huán)回路，循環(huán)泵根據(jù)循環(huán)流量計(jì)反應(yīng)的信號(hào)，通過變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，維持膜組循環(huán)流量，保證膜外表流速在設(shè)定的工作范圍。系統(tǒng)工作到設(shè)定時(shí)間后或到達(dá)設(shè)定壓差后由反沖洗系統(tǒng)自動(dòng)反沖洗。系統(tǒng)到設(shè)定時(shí)間后由化學(xué)清洗系統(tǒng)施行自動(dòng)清洗，如出水水質(zhì)、流量不能知足正常要求時(shí)，輸出信號(hào)到控制系統(tǒng)，提示進(jìn)行手動(dòng)化學(xué)清洗。此系統(tǒng)各主要組成部分系統(tǒng)功能分別有：陶瓷膜管：陶瓷膜成蜂窩管，液體從管內(nèi)流過，在壓力作用下水分子與小分子量溶解態(tài)物質(zhì)可透過陶瓷膜內(nèi)部的細(xì)微孔道，聚集于出水側(cè)，懸浮物、油份、大分子被截留，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。膜筒與膜裝配體：膜裝配體固定膜筒、膜筒包容膜管，膜筒安裝在裝配體上并與循環(huán)泵、配套管路、儀表、閥門構(gòu)成可獨(dú)立執(zhí)行超濾功能的單元。循環(huán)泵：超濾膜運(yùn)行經(jīng)過中，原水中各種污染物因濃度極化作用在膜外表富集，加大過濾阻力，降低膜通量。通過循環(huán)泵作用，液體在膜組內(nèi)高速循環(huán)，使膜管內(nèi)構(gòu)成湍流，沖刷清潔膜外表，可有效克制濃度差極化影響，降低系統(tǒng)總能耗。循環(huán)泵設(shè)置變頻器，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步降低能耗。自清洗過濾器：膜組入水處設(shè)置的精度150?m的自清洗過濾器，能夠過濾去除大顆粒懸浮物，起到保衛(wèi)陶瓷膜的作用。自清洗過濾器持續(xù)運(yùn)行到設(shè)定時(shí)間或設(shè)定壓差后，可在線清洗，排除堵塞過濾器的懸浮物到污水間。流量及耗能計(jì)算：1、產(chǎn)水率指膜組產(chǎn)水量與原水量比值的百分比，其計(jì)算方式方法為產(chǎn)水量/原水量*100%.本系統(tǒng)單個(gè)膜組原水平均流量75m3/h,產(chǎn)水量60m3/h,排出濁液平均流量15m3/h.產(chǎn)水率=60/75*100%=80%.全周期產(chǎn)水率在產(chǎn)水量基礎(chǔ)上扣除系統(tǒng)自用水量而得的產(chǎn)水率。系統(tǒng)反沖洗的化學(xué)沖洗需要消耗少量的產(chǎn)出水。單個(gè)膜組每半小時(shí)反沖洗一次，耗水0.5m3.每個(gè)膜組化學(xué)清洗周期為：堿洗周期120h,綜合藥洗周期480h,酸洗周期1440h.即每1440h堿洗12次，藥洗3次，酸洗1次，合計(jì)16次。每次化學(xué)清洗消耗水20m3.整個(gè)化學(xué)清洗水量=20*16/1440=0.22m3/h.全周期產(chǎn)水率=〔60-0.5-0.22〕/75*100%=79.04%2、循環(huán)泵的計(jì)算及選擇膜外表流速一般為3.5-5m/s,此處取平均值4.2m/s.循環(huán)泵流量=單位流速所需流量*單側(cè)膜組數(shù)*膜面流速=0.75*3*99*4.2=935.55m3/h.根據(jù)膜組工作曲線可知，當(dāng)膜外表流速為4.2m/s時(shí)，單側(cè)膜組壓降為1.67bar,因而循環(huán)泵壓降需求為1.67*2=3.34bar.因化學(xué)清洗經(jīng)過中膜組水路內(nèi)充滿化學(xué)清洗藥劑，應(yīng)使用耐酸堿泵。選擇耐酸堿泵一臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)工礦流量下為1000m3/h,壓力為3.9bar,功率為160KW.此系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要流量、壓力低于標(biāo)準(zhǔn)工礦，查泵的工作曲線可知實(shí)際功率為132KW.3、管徑計(jì)算選擇原水進(jìn)水管：每個(gè)膜組設(shè)一根進(jìn)水管，服務(wù)6個(gè)膜筒，輸入原水量75m3/h,選擇DN200管徑，流速為75/〔0.785*0.20*0.20*3600〕=0.66m/s.清液出水管：每個(gè)膜組設(shè)一根出水管，服務(wù)6個(gè)膜筒，排出清液60m3/h,選擇DN150管徑，流速為60/〔0.785*0.15*0.15*3600〕=0.94m/s.13/h,選擇DN80管徑，流速為15/〔0.785*0.08*0.08*3600〕=0.83m/s.4、過濾系統(tǒng)耗電量計(jì)算本系統(tǒng)主要?jiǎng)恿檠h(huán)泵，運(yùn)行狀態(tài)為常開，根據(jù)泵的工作曲線得泵運(yùn)行功率為132KW.單臺(tái)泵日耗電132*24=3168kwh按泵組配備變頻裝置，平均日耗電低于最大耗電量10%進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際日耗電量2851kwh.12個(gè)膜組則日耗電量為2851*12=34212kwh.通過能耗計(jì)算可知，陶瓷膜過濾系統(tǒng)每日耗電34212kwh,耗能較高。根據(jù)此站主要工藝流程選擇四處地點(diǎn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)監(jiān)測，分別為原水進(jìn)站處、橫向流聚結(jié)除油器出水處、核桃殼過濾器出水處和陶瓷膜過濾裝置出水處，主要監(jiān)測項(xiàng)目為含油量及固體懸浮物含量。經(jīng)過2021年長時(shí)間監(jiān)測記錄得到水質(zhì)記錄見下表：由圖表可知本站所選用的核桃殼過濾器+陶瓷膜超濾裝置工藝對(duì)含油污水中的油份及含油固體有著極佳的處理效果，經(jīng)陶瓷膜超濾裝置處理過后的出水含油量僅為0.75mg/L,固體含量僅為0.60mg/L,遠(yuǎn)低于SY/T5329-2020(碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方式方法〕中水質(zhì)的控制指標(biāo)。4.2三種處理工藝流程比照及優(yōu)化喇290污水處理站、聚中312污水處理站、杏十五-1污水處理站三站的工藝處理技術(shù)為當(dāng)前大慶油田廣泛采用的主流污水處理技術(shù)，油田內(nèi)部大部分污水處理站均采用這三個(gè)處理站所使用的處理工藝，通過對(duì)這三個(gè)污水處理站工藝流程、處理效果及建設(shè)規(guī)模等方面的分析，構(gòu)成比照。喇290污水處理站采用了氣浮+生物處理+固液分離+過濾的工藝流程，日14m3,投資成本2881萬元，運(yùn)行成本25342.4元/天，合處理成本為1.27元/m3.出水水質(zhì)可到達(dá)含油3.8mg/L,懸浮固體含量2.4mg/L的水平，水質(zhì)處理效果較好。此站在水質(zhì)處理經(jīng)過中采用了多種已經(jīng)太多年實(shí)踐特別成熟的技術(shù)，通太多種技術(shù)有機(jī)的組合，到達(dá)了相當(dāng)高的處理水平，且建設(shè)成本及運(yùn)營成本都較低，是當(dāng)前大慶油田比擬成熟完善的處理工藝。針對(duì)當(dāng)前此類場站存在的氣浮裝置處理效果不穩(wěn)定的情況，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，提高空氣與污水流量的比率到1:0.5,適當(dāng)延長污水在罐內(nèi)的停留時(shí)間，可比原時(shí)間延長半個(gè)小時(shí)至一小時(shí)，同時(shí)將氣浮助劑、混凝劑和發(fā)泡劑的投入量加大17%,可有效提高氣浮裝置的處理效果。聚中312污水處理站采用了一級(jí)曝氣氣浮+二級(jí)曝氣氣浮+一級(jí)雙層濾料過濾+二級(jí)雙層濾料過濾的工藝流程，此工藝流程相對(duì)來講比擬簡單，日處理能力2.7104m3,投資成本2654萬元，運(yùn)行成本21245元/天，合處理成本為0.79元/m3.出水水質(zhì)可到達(dá)含油10.5mg/L,懸浮固體含量14.6mg/L,懸浮物顆粒直徑中值4?m的水準(zhǔn)。此站建設(shè)成本及運(yùn)行成本較低，操作維護(hù)簡單，污水處理量大，但是出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不高，在對(duì)回注水水質(zhì)要求較高的地段需再進(jìn)行繼續(xù)處理才能回注，有一定的局限性。當(dāng)前兩級(jí)濾罐過濾存在的一個(gè)較大的問題就是濾罐的維護(hù)問題，主要是反沖洗效果不好，經(jīng)太多次反沖洗后由于反沖洗不充分導(dǎo)致濾罐過濾效果下降，致使出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，且存在反沖洗跑料現(xiàn)象，導(dǎo)致更換濾料周期縮短，運(yùn)營成本增加。針對(duì)這一問題，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，加大反沖洗強(qiáng)度，將反沖洗強(qiáng)度增加到10L/sm2,并將大強(qiáng)度反沖洗時(shí)間延長至20min,反沖洗總時(shí)間延長至30min,可大大提高濾料的再生效果，同時(shí)應(yīng)優(yōu)化濾罐構(gòu)造，改善濾罐運(yùn)行狀態(tài)，延長濾罐的檢修周期，進(jìn)而到達(dá)提高處理效果，降低運(yùn)營成本的目的。杏十五-1污水處理站采用了橫向流聚結(jié)除油器+核桃殼過濾器+陶瓷膜過濾系統(tǒng)的工藝流程，日處理能力1.6104m3,投資成本4120萬元，運(yùn)行成本39845.4元/天，合處理成本為2.49元/m3.由于采用了陶瓷膜超濾這一新技術(shù)，出水水質(zhì)極佳，到達(dá)了含油0.75mg/L,懸浮固體含量0.6mg/L,懸浮物顆粒直徑中值1?m的水準(zhǔn)，這是其他污水處理技術(shù)難以到達(dá)的水平。但是陶瓷膜超濾裝置耗電量宏大，導(dǎo)致運(yùn)行成本較高，適用于常規(guī)污水處理工藝達(dá)不四處理要求的超低浸透及特低浸透油藏等對(duì)回注水質(zhì)要求極高的回注水處理。根據(jù)當(dāng)前陶瓷膜超濾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，制約其在油田廣泛推廣的因素主要有兩個(gè)：一是設(shè)備造價(jià)高昂