油田污水处理技术与设备.ppt

油田污水处理工艺与设备,提 纲,油田污水的主要特点油田污水主要处理和调整剂污水处理的主要工艺与设备污水处理技术的发展趋势,污水来源,含油污水或原水：油水分离后污水。洗井水：注水井反冲洗产生的污水。油井采出液中，含有大量的水，随着油田开采进入中后期，采出液的含水量会更高。油田综合含水率达90%，陆上油田3.96亿吨/年。这些含水，将在原油脱水和集输过程的其他环节中脱出。在脱出的含水中，由于含有原油等主要污染物，因此脱出的水通常称为油田含油污水。在生产过程中，这些含油污水，根据需要，或回注油层，或外排。但回注油层的含油污水，必须达到油层要求的质量标准；外排的含油污水，必须达到环境保护要求的质量标准。因此，在污水的同注或外排前，必须对其进行处理。,油田污水的主要特点,1、含油 原油是油田污水含有的主要污染物，其含油量一般为1000mg/L左右，少部分油田污水含油量高达3000-5000mg/L。污水中含油的存在形式可分为悬浮状、分散状、乳化状和溶解状四种形态。,油田污水导致管线结垢,可浮油：呈悬浮状态，粒径大于15m，占石油炼厂废水含油量的6080%,易于用隔油池去除。分散油：粒径大于1m，悬浮分散于水相中，不稳定，可采用粗粒化方法去除。乳化油：呈乳化状态，粒径1m，由于表面活性剂的存在使体系较稳定，必须破乳。一般采用浮选、混凝、过滤等处理方法。溶解油：呈溶解状态，一般低于515mg/l,难于自然分离，可采用吸附、化学氧化及生物氧化方法去除。,油的状态,油田污水的主要特点,油田污水的主要特点,1、含油 原油是油田污水含有的主要污染物，其含油量一般为1000mg/L左右，少部分油田污水含油量高达3000-5000mg/L。污水中含油的存在形式可分为悬浮状、分散状、乳化状和溶解状四种形态。2、高矿化度 含有多种离子在污水中，含有钙、镁、钾、亚铁等多种阳离子和氯、碳酸根、硫等多种阴离子。在一定条件下，这些离子相互结合，生成不溶于水的化合物，如碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等。这些化合物或悬浮在水中，会使水变浑浊;或沉积在管壁上，引起管壁结垢。,油田污水导致管线结垢,3、有多种气体 溶解有O2、H2S、CO2等多种气体。其中的O2是很强的去极化剂，它能使阳极的铁失去电子，生成Fe2+或Fe3+，从而生成Fe(OH)3沉淀;H2S、CO2等酸性气体可生成腐蚀性物质，加剧金属设备的腐蚀。,管线腐蚀,川口采油厂污水池里站的反应器腐蚀,油田污水的主要特点,4、多种悬浮固体 主要有:泥沙、各种腐蚀产物及垢、细菌、有机物、胶体等。这些悬浮固体悬浮在水中，会使水变浑浊；附着在管壁上，会形成沉淀，引起管壁腐蚀；回注油层则会使孔隙堵塞，影响油井产量。5、多种工业细菌 污水中常见的工业细菌有硫酸盐还原菌和铁细菌等。硫酸盐还原菌能把SO42-离子中S还原成S2-离子，进而生成H2S;铁细菌在繁殖过程中，会在管壁上形成菌苔，进而生成Fe(OH)3沉淀。这些细菌产物，都会加速金属设备的腐蚀。综述：成分复杂，其显著特点是腐蚀性强、结垢快。油田污水的悬浮物和油是采油废水回注中导致注水井和油层堵塞的两个重要因素。,油田污水的主要特点,油田污水的主要处理剂,主要包括：破乳剂、絮凝剂、混凝剂、杀菌剂、PH调和剂、缓蚀剂；阻垢剂；除氧剂等。破乳剂 主要是去除污水中的含油，污水中的油是以油珠的方式存在于水中。油珠的表面，由于吸附了阴离子型表面活性剂(如羧酸盐型表面活性剂)，形成扩散双电层而带负电。破乳剂可使它们易于聚结、上浮在除油设备中去除。1、阳离子型聚合物 阳离子型聚合物有中和油珠表面负电性和桥接油滴的作用，使油珠易于聚结、上浮。这类聚合物包括无机阳离子型聚合物和有机阳离子型聚合物。2、有分支的表面活性剂 有分支的表面活性剂可取代油珠表面原有的吸附膜，使保护作用大大削弱，从而使油珠易于聚结、上浮。,油田污水的主要处理剂,絮凝剂 无机絮凝剂（聚铝类：聚合氯化铝PAC,聚合硫酸铝PAS，聚硫氯化铝PACS，聚合磷酸铝PAP）;（聚铁类：聚合硫酸铁PFS,聚合氯化铁PFC，聚合硫酸氯化铁PFSC）;(复合型无机高分子絮凝剂：聚合氯化铝铁PAFC,聚合硫酸铝铁PFC，聚合硫酸氯化铁PAFC，聚合硫酸氯化铝铁PAFCS);有机絮凝剂（聚丙烯酰胺PAM，CG-A，UP-20等）；,油田用聚丙烯酰胺,聚合氯化铝,油田污水的主要处理剂,助凝剂 本身可以起凝聚作用，也可不起凝聚作用，但与混凝剂一起使用时，它能促进水的混凝过程，产生大而结实的矾花。助凝剂常使用有机非离子型和阴离子型的水溶性聚合物，如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙二醇等，这些水溶性聚合物都是线形聚合物，可通过吸附而桥接在颗粒表面，使他们聚结在一起。,有机阳离子型聚合物，兼有混凝剂和助凝剂的作用，因此可单独使用。,阳离子型线高分子缩聚物,油田污水的主要处理剂,使用絮凝剂处理水时，有两点值得注意：1）注意混凝剂和助凝剂都有一个最佳浓度，大于或小于这个最佳浓度，絮凝效果都不好。2）注意加入顺序，要先加入混凝剂，接触了固体颗粒表面的负电性，再加入助凝剂。,油田污水的主要处理剂,杀菌剂 氧化型杀菌剂：通过氧化作用杀菌。氯气、次氯酸钠、次氯酸钙、高铁酸钾、高锰酸钾等。非氧化型杀菌剂 吸附型杀菌剂：通过吸附在细菌表面，影响细菌正常的新陈代谢而起到杀菌效果。如季铵化合物。渗透型杀菌剂：这类杀菌剂渗透入细菌的细胞中，破坏细菌体内的生物酶而起到杀菌效果。杀菌剂必须交替使用，因长期使用一种杀菌剂会使细菌产生抗药性而显著降低杀菌剂的效果。杀菌剂开始使用时浓度要高，在细菌数量处在控制之下时，则可改为低浓度，即能有效地控制细菌的繁殖。杀菌剂可连续投放或间歇加入。,油田污水的主要处理剂,缓蚀剂 缓蚀剂按照作用机理分为三类：氧化膜型缓蚀剂：通过氧化产生致密的保护膜，而起到缓蚀作用。如：重铬酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐等。沉淀膜型破乳剂：通过在电化腐蚀的阴极表面形成沉淀膜而起到缓蚀作用。如：硅酸钠、硫酸锌、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三聚磷酸钠等。吸附膜型缓蚀剂：通过在电化腐蚀的阳极和阴极表面形成吸附膜起到缓蚀作用。如：咪唑啉类缓蚀剂。,油田污水的主要处理剂,阻垢剂（常见的垢的类型有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡等）把少量防垢剂加入水中，通常能起到延缓、减少或抑制结垢的作用。使用防垢剂是油田最为常用的方法，其高效、简便、易行。常用的阻垢剂种类有：磷酸盐：如：EDTMP、HEDP、AEDP等。氨基多羧酸盐：如：EDTA、MIMDA、IMDA等。磷酸脂盐 低分子聚合物：如：DMAA、PVAA、PAA、PMA 等。除氧剂 能除去水中的溶解氧，除氧剂都是还原剂。常用的除氧剂有：亚硫酸盐（铜、锰、镍和钴的二价金属盐作催化剂）、二氧化硫、联氨等。,一、油田污水的主要处理技术 1）物理法：物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。2）化学法：化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油。包括混凝沉淀、化学转化和中和法。一般是直接用化学药剂来削弱分散态油珠的稳定性。通常是投加无机混凝剂常为铝盐和铁盐，然后通过沉降或气浮法将分离的油去除。投加混凝剂后，气浮除油的效率可提高10%25%，最高可达95%以上。,油田污水处理的主要工艺与设备,油田污水处理的主要工艺与设备,3）物理化学法：油田污水物化处理法通常包括气浮法、吸附法和超声波法等。4）生物法：生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单的物质，将有毒的物质转化为无毒物质，从而使废水得以净化。根据氧气的供应与否，将生物法分成好氧生物处理和厌氧生物处理。采油废水经隔油池和气浮处理后，可采用活性泥法、滴滤法、曝气法或接触氧化法等生化方法处理。生物法较物理或化学方法成本低，投资少，效率高，无二次污染，广泛为各国所采用。但油田废水可生化性较差，且含有难降解的有机物，因此，目前国内外普遍采用接触氧化、曝气生物滤池（BAF）等处理油田污水。,油田污水处理的主要工艺与设备,油田污水处理的主要工艺与设备,二、油田污水处理的一些典型工艺流程,物理方法：调节、隔油、气浮、沉降、旋流、过滤、出水；化学方法：调节、中和、絮凝、出水；物理化学方法：调节、隔油、絮凝、沉降、过滤、出水;物理化学生物法：调节、隔油、絮凝、厌氧、好氧、沉降、过滤、出水。,油田污水处理的主要工艺与设备,重力分离沉降除油与核桃壳粗滤器纤维球精滤污水处理工艺示意图长庆油田,纤维球滤料,沸石滤料,三、油田污水处理的一些典型工艺设备,油田污水处理的主要工艺与设备,核桃壳过滤器,油田污水处理的主要工艺与设备,中原油田污水处理流程图,油田污水处理的主要工艺与设备,混合罐及沉降罐,竖流沉淀池,辐流沉淀池,油田污水处理的主要工艺与设备,油田污水处理的主要工艺与设备,四、油田污水处理的一些设备结构原理图,粗粒化罐构造图,油田污水处理的主要工艺与设备,油田污水处理的主要工艺与设备,工作过程:废水入混合后，经挡板底入以延长絮体与气泡的接触时间，然后由上部进入进行固液分离。池面浮渣由刮渣机刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。优点:池浅、造价低、构造简单、运行方便。缺点:分离部分的容积利用率不高等。,油田污水处理的主要工艺与设备,优点:接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。缺点:与反应池较难衔接，容积利用率较低。有经验表明，当Q150-200m3/h，废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。,活性污泥池原理图,曝气生物滤池原理图,油田污水处理的主要工艺与设备,膜生物反应器膜工作原理,北京特种工程设计院设计的膜生物反应器工程实例：特点-出水水质良好，可直接再生利用；反应器微物浓度高，容积负荷高；占地面积小、污泥产量少。,油田污水处理的主要工艺与设备,油田污水处理的发展趋势,油田污水处理后回用已经越来越受到重视。目前的研究有如下趋势：1.新型水处理药剂的研制和开发 混凝剂是油田采出水、钻井污水等处理中重要的药剂，研制混凝能力强、能够快速破乳、沉降速度快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂，是水处理药剂开发者致力的方向。近年来，研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点，无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列；而在有机方面，有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。2.先进设备的研制和新技术的应用 国内陈忠喜等专家开发出的横向流含油污水除油器，E.Be等采用光催化氧化技术，S.Rubach等采用电絮凝技术等都取得了较好的效果。另外，微波能技术和超声波技术也都是今后研究的重点。,3.生物处理技术 生物处理技术被认为是未来最有前景的污水处理技术，一直是水处理工作者研究的重点和难点。特别是近年来，基因工程技术的长足发展，以质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用是今后污水生物处理技术的发展方向。4.膜分离技术的研究及推广 膜分离技术用于油田污水处理，基本处于工业性试验阶段，难以大规模工业应用的原因主要是膜的成本和膜污染问题。因此，今后的研究重点是：开发质优价廉的新材料膜；减少膜污染的方法；清洗方法的优化以及清洗剂的开发。5.开发工艺更为先进的复合反应器，提高处理效率，减少占地面积 膜生物反应器（MBR）工艺，作为膜分离技术和生物处理技术的结合体，集中了两种技术的优点，已经在一些工业废水处理中应用，但目前未见其应用于油田污水处理的报道。但就其自身特点而言，膜生物反应器应用于油田污水处理的趋势已经不可逆转。,油田污水处理的发展趋势,