氣田配套污水處理工藝技術(shù)方案

氣田配套污水處理工藝技術(shù)方案由于氣田采用了多井高壓集氣工藝，含醇污水處理成為氣田生產(chǎn)中重要的配套工藝技術(shù)。近幾年來(lái)，在氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)污水水質(zhì)的變化，形成了含醇污水預(yù)處理工藝技術(shù)、不含醇污水處理工藝等，保證了氣田的正常生產(chǎn)。甲醇回收裝置利用甲醇與水的沸點(diǎn)不同，采用精餾工藝，將污水中甲醇回收利用于氣井采氣管線注醇；處理后的污水含醇量小于0.1%，回灌到地層中。不含醇污水經(jīng)過(guò)重力分離、除油等工序，除去機(jī)雜后回灌地層。凈化（處理）廠的生產(chǎn)、生活污水經(jīng)過(guò)生化處理后，可回回注，也用于場(chǎng)地清洗和綠化。目前，氣田已配套建設(shè)污水處理站9座，其中建設(shè)9套甲醇回收裝置，2座不含醇污水處理站，2套混合污水處理裝置。一、基本概念1、化學(xué)需氧量COD：指在酸性條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2、H2O所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)，由于水中還原性物質(zhì)主要是有機(jī)物，因此又往往被作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。2、生化需氧量BOD：指在有氧的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機(jī)物質(zhì)完全氧化分解時(shí)所消耗氧的量稱為生化需氧量。間接的表示水中有機(jī)物的含量及水體的污染程度。3、水的預(yù)處理：指在污水精餾處理之前，預(yù)先進(jìn)行的初步處理，以便在水精處理時(shí)取得良好效果，提高水質(zhì)。預(yù)處理方法主要有：預(yù)沉、混凝、澄清、過(guò)濾、軟化、消毒等。4、溶解氧：溶解于水中的游離氧稱為溶解氧（以DO表示），單位為mg/L，當(dāng)水體受到有機(jī)物污染時(shí)，由于氧化污染物質(zhì)需要消耗氧，此時(shí)水中所含的溶解氧逐漸減少，污染嚴(yán)重時(shí)，溶解氧會(huì)接近于零，此時(shí)厭氧菌便繁殖起來(lái)，造成有機(jī)物污染物的腐敗發(fā)臭，因此，溶解氧也是衡量水體污染程度的一個(gè)重要指標(biāo)。5、凝聚：凝聚就是向水中加入硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等凝聚劑，以中和水中帶負(fù)電的膠體微粒，使離子變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，從而達(dá)到沉淀的目的。6、絮凝：絮凝是在水中加離分子物質(zhì)---絮凝劑，使已經(jīng)中和的膠體微粒更快的凝成較大的絮凝物，從而加速沉淀。7、混凝：通過(guò)雙電層作用而使膠體顆粒相互聚結(jié)過(guò)程的凝聚和通過(guò)離分子物質(zhì)的吸附架橋作用而使膠體顆粒相互黏結(jié)過(guò)程的凝絮，這兩者總稱為混凝。8、氣浮沉淀：在水中通入空氣產(chǎn)生微氣泡，同時(shí)加浮選劑，使水中的懸浮物粘附在空氣氣泡上，上浮到水面形成浮渣，然后利用界面吸附作用及氣液比重差，將污染物濃縮于界面后的分離方法。9、生物馴化：在馴化過(guò)程中，能分解工業(yè)廢水的微生物，適應(yīng)的得到發(fā)展，不能適應(yīng)的微生物逐漸淘汰。10、生物膜法：是土壤自凈的人工化，是使微生物群體附著于其他物體表面上呈膜狀，并讓它與廢水接觸而使之凈化的方法。11、活性污泥：如果在一桶糞便污水中，不斷打入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的條件，那么經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后就會(huì)產(chǎn)生褐色絮花狀泥粒，把泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面充滿著各種各樣的微生物---細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)、昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)和蠕蟲(chóng)等，它們互相連接成一條食物鏈，細(xì)菌和霉菌能分解復(fù)雜的有機(jī)化合物，通過(guò)自身的增殖，產(chǎn)生做為原生動(dòng)物的食料的細(xì)胞質(zhì)；原生動(dòng)物又被后生動(dòng)物所消耗，后者也可以直接依靠分解者生活，這種充滿微生物的絮狀泥粒叫活性污泥。二、含醇污水處理技術(shù)1、含醇污水水質(zhì)情況氣田含醇污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、Fe2+、HCO3-等離子，同時(shí)還含有一定量的SO42-和溶解狀的CO2、H2S氣體。以下是含醇污水水質(zhì)參數(shù)表。表4.1含醇污水水質(zhì)一覽表序號(hào)名稱單位數(shù)量1總硬度mg/L20000～500002總礦度mg/L50000～800003K+、Na+mg/L8000～100004Ca2+mg/L200005Mg2+mg/L10006Cl-mg/L30000～500007SO42+mg/L2008Fe2+mg/L100～3009PH—5～710甲醇含量%（wt）20%~11HCO3-mg/L40012油份mg/L＞20013機(jī)雜mg/L936.52、含醇污水預(yù)處理工藝流程及簡(jiǎn)述從表5.1可以看出，氣田含醇污水具有“四高一低”的特點(diǎn)：即1）礦化度較高，一般在5.0～10.0×104mg/L之間；2）高價(jià)金屬陽(yáng)離子含量高，Ca2+含量在一般10000～25000mg/l、Mg2+含量在1000～2500mg/l、Fe2+含量在100～300mg/L之間；3）水中游離CO2及HCO3-含量較高，HCO3-含量一般在400mg/L左右；4）水中機(jī)雜和乳化油含量很高，乳化油含量一般大于200mg/L；5）PH值低，呈弱酸性，pH一般在5.0～6.5之間，屬CaCl2型水。因此氣田含醇污水對(duì)管線、設(shè)備具有很強(qiáng)的腐蝕性，而且在高溫下有嚴(yán)重的結(jié)垢趨勢(shì)，導(dǎo)致甲醇回收裝置在運(yùn)行中存在結(jié)構(gòu)、腐蝕、結(jié)垢、甲醇回收效率降低和污水回灌不達(dá)標(biāo)等各種復(fù)雜問(wèn)題。為了解決凈化廠甲醇回收裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，必須對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，盡量除去污水中溶解的CO2和H2S氣體、提高pH值、降低污水中的乳化油含量和機(jī)雜含量，然后再通過(guò)選擇合適的耐高溫抗鹽緩蝕阻垢劑，來(lái)降低或消除結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題以及污水回灌問(wèn)題。經(jīng)過(guò)和科研院所合作篩選出根據(jù)含醇污水的性質(zhì)特點(diǎn)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的篩選出含醇污水的預(yù)處理劑的配方為：（以第一凈化廠的水質(zhì)為例）(1)pH值調(diào)節(jié)劑為NaOH，pH值最佳范圍為7.5～8.5；(2)氧化劑為H2O2，加量為0.05～0.10mL/L；(3)混凝劑為2B，加量為1.0～2.0mg/L；(4)反應(yīng)時(shí)間大于0.5小時(shí)；緩蝕阻垢劑配方為：HEDP（表觀濃度）：10.0～13.0mg/L；磺酸鹽阻垢分散劑（表觀濃度）：20.0～25.0mg/L；BTA：2.0～2.5mg/L。以上三種藥劑復(fù)配在一起做為含醇污水緩蝕阻垢劑使用，采用一個(gè)加藥裝置加藥，緩蝕阻垢劑加入量控制總磷〉5.0mg/L。含醇污水經(jīng)污水罐車卸至氣田污水粗濾池，過(guò)濾掉污水中較大的機(jī)械雜質(zhì)后經(jīng)粗濾池提升泵打入到含醇污水儲(chǔ)罐。然后經(jīng)增壓泵通過(guò)2、3#計(jì)量泵加入PH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉、氧化劑雙氧水進(jìn)入5方反應(yīng)罐進(jìn)行充分反應(yīng)，然后再通過(guò)加入1#計(jì)量泵加入絮凝劑2B，進(jìn)入1、2#700方污水罐進(jìn)行充分沉降后經(jīng)進(jìn)料泵送至甲醇回收裝置。下圖是含醇污預(yù)處理的工藝流程簡(jiǎn)圖(圖4.1)。隨著氣田生產(chǎn)，氣田含醇污水的水質(zhì)、含醇量也在不斷的變化，工藝技術(shù)人員應(yīng)堅(jiān)持定期檢測(cè)含醇污水的水質(zhì)，根據(jù)水質(zhì)變化調(diào)整預(yù)處理工序中的加藥量及藥劑品種，以保證甲醇回收裝置的正常運(yùn)行。圖4.1含醇污水預(yù)處理流程圖3、甲醇回收裝置甲醇回收系統(tǒng)采用常壓精餾原理，利用甲醇和水的沸點(diǎn)差別比較大（甲醇的沸點(diǎn)為65.8℃、水的沸點(diǎn)為100℃），通過(guò)常壓精餾將二者分開(kāi)。含醇污水由泵從污水儲(chǔ)罐中吸出加壓過(guò)濾后，先通過(guò)塔底出水預(yù)加熱，再經(jīng)蒸汽補(bǔ)熱到進(jìn)料溫度進(jìn)塔；塔底出水靠液位差進(jìn)入再沸器。再沸器用蒸汽加熱，部分水蒸汽返回塔底，部分水作為塔底出水（即凈化后的污水，該凈化水統(tǒng)一回灌地層）。塔頂甲醇蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝為液體進(jìn)入回流儲(chǔ)罐，此后用泵吸出加壓，部分回流進(jìn)入塔頂，部分作為產(chǎn)品經(jīng)水冷換熱冷卻至40℃左右進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)罐，該產(chǎn)品即為再生醇。再生甲醇又通過(guò)罐車?yán)\(yùn)到集氣站內(nèi)循環(huán)使用。工藝流程示意圖見(jiàn)圖4.2:圖4.2含醇污水處理流程示意圖含醇污水，2-甲醇污水儲(chǔ)罐，3-進(jìn)料泵，4-過(guò)濾器，5-加熱器，6-冷凝器，7-回流罐，8-冷卻器，9-產(chǎn)品甲醇儲(chǔ)罐，10-去用戶，11-回流泵，12-精餾塔，13-蒸汽，14-冷凝水，15-釜式重沸器，16-塔底出水泵，17-預(yù)熱器，18-回灌污水儲(chǔ)罐，19-處理后回灌，20-反應(yīng)器，21-絮凝沉降罐?；毓嗨|(zhì)的控制指標(biāo)見(jiàn)表4.2表4.2回灌水水質(zhì)指標(biāo)機(jī)雜(mg/l)油份(mg/l)甲醇含量%(wt)硫酸鹽還原菌(個(gè)/ml)腐蝕菌(個(gè)/ml)≤10≤30≤0.10~1000~1000三、不含醇污水處理技術(shù)根據(jù)部分產(chǎn)水氣井產(chǎn)水量大，含礦化度高，不需注醇及采用井下節(jié)流工藝后氣井不需注醇而產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的不含醇污水的實(shí)際情況，為降低生產(chǎn)運(yùn)行成本確定了污水分類、處理的技術(shù)思路，建立了不含醇污水處理站，逐步形成了不含醇污水處理技術(shù)。目前有四套不含醇污水處理工藝流程，分別分布在北二區(qū)、南區(qū)污水處理站、第一凈化廠及蘇里格第一天然氣處理廠。不含醇污水在卸車池內(nèi)沉淀后，轉(zhuǎn)入污水儲(chǔ)罐，經(jīng)過(guò)二級(jí)雙濾料過(guò)濾器和前衛(wèi)球過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入回注水罐，由喂水泵轉(zhuǎn)至注水泵回注地下。簡(jiǎn)單的流程示意圖如圖4.3：回注井回注井卸車池沉降罐管線輸送二級(jí)雙濾料過(guò)濾器罐車喂水泵回注泵圖4.3不含醇污水處理工藝流程示意圖四、混合污水處理工藝凈化廠內(nèi)的混合污水主要來(lái)源于生活污水、生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的生產(chǎn)污水、場(chǎng)地設(shè)備沖洗水及分析化驗(yàn)污水。混合污水經(jīng)過(guò)三級(jí)處理，（氣浮沉淀----厭氧/好氧生化處理----生物碳塔吸附分離----過(guò)濾回用綠化）處理合格后的一部分污水經(jīng)再次過(guò)濾后作為回用水使用，進(jìn)行廠區(qū)綠化。吸1吸1脫水，脫硫裝置污水、場(chǎng)地沖洗污水分析化驗(yàn)污水等生產(chǎn)污水儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-1/1。2射流加壓溶氣浮上設(shè)備生活污水吸2池生化池一沉池二沉池生物碳塔保險(xiǎn)罐達(dá)標(biāo)污水外排或回用不達(dá)標(biāo)污水返回吸1圖4.31）一級(jí)處理正常生產(chǎn)污水（包括脫水、脫硫裝置污水，場(chǎng)地沖洗污水，分析化驗(yàn)污水等）首先進(jìn)入吸1池中，然后經(jīng)污水提升泵（P-1/1、2）提升至400方生產(chǎn)污水儲(chǔ)罐（D-1/1、2）中，進(jìn)行固、液的初步分離，加入混凝劑后進(jìn)入射流加壓溶氣浮上設(shè)備，在氣浮器內(nèi)，氣泡上浮時(shí)與水中微小顆粒及微油滴黏附在一起，使油和微小固體顆粒上浮至水面由刮油機(jī)去除，污水中粒度較小的懸浮物及膠狀物質(zhì)，乳化油等，在混凝劑作用下，不斷聚結(jié)成大的絮凝物，在全體的浮升作用下上浮分離，這是污水處理的第一級(jí)工藝：固、液體分離及浮選。這一級(jí)中，油份指標(biāo)可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，并去除部分懸浮物。2）二級(jí)處理二級(jí)處理是厭氧好氧及沉淀，這一段處理主要利用微生物新陳代謝需要消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特性來(lái)去除污水中有機(jī)物，從射流加壓溶氣浮上設(shè)備出來(lái)的污水進(jìn)入吸2池，經(jīng)提升泵（P-3/1、2、3）提升至曝氣沉淀池內(nèi)，進(jìn)行厭氧與好氧處理，生化處理后引入沉淀池沉淀，主要去除指標(biāo)是污泥及懸浮物。3）三級(jí)處理第三級(jí)處理為生物碳塔吸附，生物碳塔依靠活性炭的吸附作用，將廢水中的有機(jī)物微生物富集于表面，形成生物膜，有機(jī)物經(jīng)生物氧化獲得降解時(shí)，碳層反沖洗除去碳層表面老化生物膜，經(jīng)碳的吸附作用，吸附與氧化不斷相互調(diào)節(jié)，保證出水COD值小于100mg/L，使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)。上述處理后水進(jìn)入保險(xiǎn)罐，分析合格后一部分外排蘆河，一部分經(jīng)消毒之后回用至廠區(qū)綠化。吸01原料氣分離器排放污水、過(guò)濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水吸01原料氣分離器排放污水、過(guò)濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水檢修污水儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-01/1、2氣浮沉淀器集水箱核桃殼過(guò)濾器纖維球過(guò)濾器甲醇回收單元100方污水儲(chǔ)罐不達(dá)標(biāo)污水返回吸01回注800米地層圖3-2-2PH值6-9；COD≤500mg/L；SS≤400mg/L；S2-≤30mg/L；oiL≤100mg/L。五、檢修污水處理工藝檢修污水（原料氣分離器排放污水、過(guò)濾器排放污水、凈化裝置檢修的污水）采用間歇性處理，以保持污水處理量維持在5-10m3/h，污水進(jìn)入吸水池，用提升泵P-01/1、2泵至400方儲(chǔ)罐中，大的懸浮物通過(guò)重力沉降下來(lái)之后，通過(guò)吸水泵泵至氣浮泵溶氣后進(jìn)入檢修污水氣浮沉淀器，除去污水中的部分油份及懸浮物，然后流入集水箱，通過(guò)過(guò)濾反沖洗泵加壓進(jìn)入過(guò)濾器。利用核桃殼過(guò)濾器粗濾及纖維球過(guò)濾器精濾，使出水機(jī)雜≤2mg/L、OiL≤10mg/L，出水達(dá)到要求后，利用余壓送至污水回灌裝置。出水不達(dá)標(biāo)返回吸