气田采出水深度处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种气田采出水深度处理工艺，解决现有废水处理工艺无法很好的控制泡沫和去除钙镁离子，以及无法实现资源利用的问题。本发明包括以下处理工艺：泡沫分离工艺、吸附-混凝一体化工艺、二效蒸发工艺、催化氧化处理工艺、SBR生化处理工艺。通过上述处理工艺，解决目前存在的高含盐含有机物的采出水的达标处理，且本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用；另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
【专利说明】气田采出水深度处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气田采出水深度处理工艺。【背景技术】
[0002]普光气田有赵家坝和D403两座采出水处理站以及三口回注井，设计处理能力950方/天，均采用气提-除硫-净化-过滤处理工艺达标回注。
[0003]目前普光气田日均产出水约700-800方，接近回注设计处理能力，已经超过设计
的配注量。
[0004]产水量与回注能力矛盾逐渐加剧，需增加回注井及配套回注设施；或采取其他处理方案，达标排放回用，减量处理回注非常必要。
[0005]据调查，中原油田地质勘探研究院对产水预测:由2013年水700m3/天上升到2016年1674m3/天。回注预测:由2013年底最大回注量806m3/天递减至2016年底265m3/天。
[0006]目前，普光气田采出水回注处理面临着诸多困难:1.回注层选择难，回注能力远远不足。2.回注安全风险大。由于气田所在的位置峰峦叠嶂、山区地质稳定性差，井筒完整性和地面储输系统安全控制较难。3.投资大，运行成本高。目前采用罐车拉运回注，日需转运60车次，运行成本高。如新建注水井至少需要三口井，投资预计3亿多。4.新回注井建设周期长。新打回注井至少半年以上，加上前期地面建设、后期配套设施建成产能单井需要时间在I年以上。
[0007]目前的回注能力明显不足已经严重的影响目前气田采气的正常生产，如何采用新处理技术对采出水达标排放或回用处理不仅是技术问题，也是重要的经济和环境问题，尤其是亟待解决的实际生产问题。 普光气田赵家坝污水处理站和大湾D403回注站，现有工艺处理后的水质只满足回注要求，要实现采出水的达标外排、资源利用等减量处理存在困难。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种气田采出水深度处理工艺，解决现有废水处理工艺无法很好的控制泡沫、去除钙镁离子、脱盐降C0D、，达标外排处理，以及无法实现资源利用的问题。
[0009]本发明通过下述技术方案实现:
气田采出水深度处理工艺，包括以下步骤:
(1)将采出水通入泡沫分离机去除采出水中的发泡物质，即得清液；
(2)在清液中加入吸附剂，吸附清液里的表面活性和臭味类物质，再加入混凝剂进行混凝，将经吸附混凝后的清液收集于清液储罐内，产生的渣泥经板框机械过滤，所得的液体同样收集于清液储罐内；
(3)将清液储罐内的清液通入二效蒸发系统进行蒸发即得蒸发水、盐浆和母液，盐浆经悬浮洗涤装置除去泥垢，再通过离心机脱水干燥即得粗盐；(4)将蒸发水打入游离基催化氧化处理和SBR生化处理后即可外排。
[0010]进一步地，所述步骤(1)具体实现方法如下:将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，通过调整分离水的液面高度，达到泡沫物质分离水质降泡目的，从而得到清液。
[0011]再进一步地，所述步骤(2)的具体实现方法如下:
a2、在清液中加入吸附剂,在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min ；b2、然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min ； c2、加入PAM絮凝剂,在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min,然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌I~3min，使絮凝物凝结为絮团；静置沉降30min以上，混凝水即分离为上下两层；
d2、将上层清液用自吸泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵全部打进板框过滤机，靠隔膜泵高压和板框滤布使絮凝物过滤分离，得清液和泥饼，将清液收集于清液储罐内，泥饼收集焚烧处理。
[0012]所述步骤(3)的具体实现方法如下:将清液储罐内的清液通入二效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得蒸发水和盐浆、母液；将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐；母液直接转入泥饼一并进行焚烧后处理。
[0013]更进一步地，所述步骤(4)中游离基催化氧化处理的具体实现方法如下:在氧化反应罐中预先装填非均相催化剂CATl ;氧气经臭氧发生器产生臭氧；臭氧与蒸发水一起通入反应罐，将臭氧转化为.0H游离基自由基充分混合在蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性的氧化，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质C O D至180mg/L以下。
[0014]另外，所述步骤(4)中SBR生化处理的具体实现方法如下:将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为:进水C0D180-500mg/L，NH3-N 80-200mg/L, pH7.8-9.5 ；停3h曝lh，循环进行，水深4米，溶解≥2mg/L,调整水质C:N:P=100:5:1 ;控制活性污泥浓度:1200-4500mg/L，污泥沉降比:15_35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L, NH3-N < 8mg/L，经处理后的水经砂滤即可直接外排。
[0015]作为一种优选，所述吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，且吸附剂加入量为350mg/L ;所述娃酸招铁混凝剂的加入量为800mg/L ;生石灰的加入量为2000~4000mg/L ;所述PAM絮凝剂是分子量1200万、阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm ;所述活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，粒度为200目；所述硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目，有效含量大于95%。其中硅酸铝铁混凝剂即为聚合硅酸铝铁混凝剂，有效含量大于95%是硅酸铝铁的质量占混凝剂质量的95%以上。
[0016]本发明具有以下优点及有益效果:
(I)本发明将采出水首先通过泡沫分离机，能够快速分离发泡性物质，降低发泡趋势，同时降低水质COD和悬浮物，可以部分除去污水中的气泡物质，减小发泡趋势；经泡沫分离机处理后，水质泡沫高度减少85%，水质COD降低约20~30%，悬浮物去除达40%以上，同时明显减轻污水的臭味。
[0017](2)本发明通过吸附、混凝处理能够快速有效地吸附采出水中的表面活性类物质，钙镁离子去除率达30~50%，COD下降30~60mg/L，可以实现控泡除臭、降硬，初步降COD的目的。
[0018](3)本发明通过二效蒸发处理大幅度降低污水COD和氯离子，COD可从900~2000mg/L 降低至 140 ~400mg/L,氣离子可从 16500 ~19000mg/L 降低至 70 ~120mg/L。
[0019](4)本发明通过游离基催化氧化处理，可使出水COD稳定保持在80~180mg/L ;出水再通过SBR生化处理，可保证出水无色无味，pH、C0D、氨氮等指标可达外排标准，COD稳定在60mg/L以下，氨氮小于8mg/L，最终出水无臭味，其他指标也达到了循环冷却水标准。
[0020](5)本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用；另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式并不限于此。实施例
[0022]气田采出水深度处理工艺，包括以下步骤:
泡沫分离工艺:将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，达到泡沫物质分离水质控泡目的，从而得 到清液。其中，气体流量为9~200m3/h，压力0.05MPa。上述泡沫分离机的运行参数为:流量4m3/h，射流泵功率:0.55KW，气体液比:(30-90):1。经过泡沫分离机处理后的采出水指标如下表1:
表1泡沫分离机发泡性能及其他指标去除的影响
Jjg原水丨 Ih 丨 2h 丨 4h 丨 8h
泡法S度 t mm4010633
IiiiiiWTl iaIisiz
悬浮物去_:25354040
率,%
臭_值5030 —10 ~ 10 ~
—3cM""cOD.....?570112389T804782
mg/L
泡沫液COD:1840
mg/L
通过表1可知，处理2h，水质泡沫高度减少85%，并且水质COD降低约20~30%，悬浮物去除达40%以上，同时明显减轻污水的臭味。
[0023]吸附-混凝一体化 工艺:在清液中加入吸附剂，在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min ;然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min ;接着加入PAM絮凝剂,在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min,然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌I~3min,使絮凝物凝结为絮团；沉降静置30min以上，混凝水即分离为上下两层；最后将上层清液用离心泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵将采出水全部打入进板框过滤机，保持板框压力大于2.0MPa,使絮凝物和机杂与废水分离，再将废水经机械过滤得清液，并将清液收集于清液储罐内。其中，作为一种优选，所述吸附剂加入量为350mg/L，且吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，碱溶-微波改性，密度2.1~2.3g/cm3 ;粒度200目；另外，所述硅酸铝铁混凝剂的加入量为800mg/L ;生石灰的加入量为2000~4000mg/L ;硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目；所述PAM絮凝剂是分子量1200万阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm。
[0024]二效蒸发工艺:将清液储罐内的清液通入二效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得蒸发水和盐浆、母液；将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐；母液直接转入泥饼一并进行焚烧后处理。其中，二效蒸发结晶的工艺参数:型号:SYQZ-500，进料量:500kg/h，进料浓度:2%~4%，蒸发量:480kg/h，蒸汽耗量:324.775kg/h (压力~0.2MPa)，蒸发出水温度:58 °C，二次蒸汽冷凝器冷却水用量:26.85t/h (进32°C，出37°C)，出料量:4.0kg/h (湿盐浆)，设备总功率:20.9KW。经二效蒸发结晶系统处理能够大幅度降低污水COD和氯离子；COD 从 900-2000mg/L 降低至 140_400mg/L，CF 从 16500_19000mg/L 降低至 70_120mg/L。蒸发水除C0D、气味两项指标外，其他指标均达到了 GB8978-1996《污水综合排放标准》和GB50500-2012《工业循环冷却水设计规范》回用标准。
[0025]催化氧化处理工艺:在蒸发水中加入非均相催化剂CATl，并将臭氧转化为OH游离基自由基通入蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性氧化反应，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质C O D至180mg/L以下。
[0026]SBR生化处理工艺:将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为:停3h曝lh，循环进行，水深4米，溶解氧> 2mg/L,调整水质C:N:P=100:5:1 ;控制活性污泥浓度:1200-4500mg/L，污泥沉降比:15_35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L，经处理后的水经砂滤即可直接外排。
[0027]蒸发水经SBR工艺处理，出水效果及对比结果如下表2:
【权利要求】
1.气田采出水深度处理工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将采出水通入泡沫分离机去除采出水中的发泡物质，即得清液； (2)在清液中加入吸附剂，吸附清液里的表面活性和臭味类物质，再加入混凝剂进行混凝，将经吸附混凝后的清液收集于清液储罐内，产生的渣泥经板框机械过滤，所得的液体同样收集于清液储罐内； (3)将清液储罐内的清液通入二效蒸发系统进行蒸发即得蒸发水、盐浆和母液，盐浆经悬浮洗涤装置除去泥垢，再通过离心机脱水干燥即得粗盐； (4)将蒸发水打入游离基催化氧化处理和SBR生化处理后即可外排。
2.根据权利要求1所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)具体实现方法如下:将采出水通入泡沫分离机中，通过射流器和增氧机向水中通入空气，使采出水与微气泡充分混合，利用泡沫锥形聚集悬浮结构，通过微气泡在气液交界面的表面张力及静电吸附作用，将水中起泡物质、残渣、悬浮物从水中粘附托起分离出来，通过调整分离水的液面高度，达到泡沫物质分离水质降泡目的，从而得到清液。
3.根据权利要求2所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)的具体实现方法如下: a2、在清液中加入吸附剂,在搅拌强度为45r/min的条件下反应30min ； b2、然后加入硅酸铝铁混凝剂，再加入有效含量85%的生石灰粉调整pH 9.5-10.5，在搅拌强度为45r/min的条件下反应15min ； c2、加入PAM絮凝剂,在搅拌强度为45r/min的条件下搅拌5min,然后在搅拌强度为10r/min的条件下搅拌I~3min，使絮凝物凝结为絮团；静置沉降30min以上，混凝水即分离为上下两层； d2、将上层清液用自吸泵直接打出，收集于清液储罐内；下层絮凝物用气动隔膜泵全部打进板框过滤机，靠隔膜泵高压和板框滤布使絮凝物过滤分离，得清液和泥饼，将清液收集于清液储罐内，泥饼收集焚烧处理。
4.根据权利要求3所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中游离基催化氧化处理的具体实现方法如下:在氧化反应罐中预先装填非均相催化剂CATl ;氧气经臭氧发生器产生臭氧；臭氧与蒸发水一起通入反应罐，将臭氧转化为.0H游离基自由基充分混合在蒸发水中，使蒸发水中有机物无选择性的氧化，充分氧化产物为二氧化碳、水和无机盐，降低水质C O D至180mg/L以下。
5.根据权利要求4所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中SBR生化处理的具体实现方法如下:将经游离基氧化处理的蒸发水通入生化池，其工艺参数为:进水 CODl80-500mg/L，NH3-N 80-200mg/L, pH7.8-9.5 ;停 3h 曝 lh，循环进行，水深 4 米，溶解氧≥2mg/L，调整水质C:N:P=100:5:1 ;控制活性污泥浓度:1200_4500mg/L，污泥沉降比:15-35%，并保持12小时间歇换水，出水控制COD可以达到40 mg/L, NH3-N < 8mg/L,经处理后的水经砂滤即可直接外排。
6.根据权利要求5所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述吸附剂由质量比为75:25的活性炭和改性沸石组成，且吸附剂加入量为350mg/L。
7.根据权利要求6所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述硅酸铝铁混凝剂的加入量为800mg/L ;生石灰的加入量为2000~4000mg/L。
8.根据权利要求7所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述PAM絮凝剂是分子量1200万、阳离子度25%的PAM絮凝剂，所述PAM絮凝剂加入量为50-80ppm。
9.根据权利要求8所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述活性炭为果壳活性炭，粒度为300目；改性沸石为斜发沸石，粒度为200目。
10.根据权利要求9所述的气田采出水深度处理工艺，其特征在于，所述硅酸铝铁混凝剂的细度为1000目，有效物含量95%。
【文档编号】C02F9/14GK103601348SQ201310661840
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】向荣, 王启华, 舒忠军 申请人:达州军华油田工程服务有限公司