含油污水处理工艺中的污泥及污油回收技术改进措施.pdf

油 气 田 环 境 保 护。2 82 0 1 1 年 8 月 E N VI R ON ME NT Al P R O TE C T I ON OF OI I G AS F I E I D S 一一，一 一 d o i：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 3 1 5 8 2 01 1 0 4 0 0 9 含油污水处理工艺中的 污泥及污油回收 技术改进措施 夏福 军 隋 向楠(中 国石 油 大庆 油 田工 程 建 设 有 限 公 司)摘 要 针 对 油 田含 油污 水处理 工 艺中油水分 离设备及 缓 冲罐 等，长 期运 行积 累的 污泥 若不及 时排 出，将 导致污水 中的 悬浮 固体含量 上升 和过 滤 负荷增 大、缩短 污水 处理 时 间、影 响处理 效 果及 水质 的 问题。寻找 合适 的工艺技 术，去 除 系统 中产 生的 污油，以提 高处理 效率、改善 最终 处理 水质。通过 采 用 污泥 回收、污 油回收 等措 施，实现了污泥的有效排 出，污油的有效回收，改善 了处理水质，满足油田的生产需要。关键词 含 油污水 污泥 回收 排 泥设施 污油 回收 枝 术政讲 中图分类号：X 7 0 3 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 5 3 1 5 8(2 0 1 1)0 4 0 0 2 8 0 4 0 引 言 在油 田含油污 水处理 过程 中，以 污泥 为代 表 的废 弃 物产生 量 不 断增 加。此 外，因 油 田的 开 发 方 式 同，产 生 的污泥成 分也更 趋 复杂，给污 水处 理、回注造 成极 大困难。油 田各种 驱 油 方 式 采 出含 油 污 水 处理 工艺 中，所采用 的混 凝 沉 降罐、自然沉 降 罐 等 油水 分 离设备，长期运 行 都 存 在着 排 泥 的问 题，为 保证 其 出 水水质，需要定期采用停产人工清理 的方式。处理工 艺 中 的过 滤设 备，在运 行 中哉 留 了大量 的杂 质，未 经 分离处理 而 随污水 返 回污 水处 理 1 二 艺 的 最 前端 进 行 再 处理，造 成 污 泥 杂 质 在 污 水 处 理 系 统 内 的 恶 性 循 环，不但增 加 了污 水 的处 理 难 度，而 且 严重 影 响 了出 水水 质，导致 出水水 质 超 标 等 不 良后 果，因此 需 要 采 取有效的排泥方式，清除各种处理 没备分离 出的含油 污泥，以便 提高最 终处理 后 的水质 和保 证 回注地 层 的 效果。另外，因含油 亏 水 中含有一定量 的剩余污油，在处 理工 艺 中通 过 混 凝 沉 降罐 和 自然 沉 降罐 等 油 水 分离设 备、过滤设 备处 理，最 终 达 到 相应 的 回注 水水 质控 制指标，回注 地下。其 巾的沉 降 除油罐 和 回收水 池等会 产生 大量 的 f 弓 油，如何 分离 除去 污 油，也 是提 高最终 处理 水质 和处理效 率，需 要解 决 的重 要 问题。1 污 水 处 理 设 备 排 泥技 术 现 状 1 1 油污 尔 埋 工：、油 田含 油污水 处理过 程 中污泥 的产生，主要包 括 以下 几个方 面：沉降分 离设备 分 离产 生 的污泥含油污 水 中存 在 的悬浮固体颗粒】杂质，在混凝沉降罐和自然沉降罐 内进行 重 力 沉 降 分 离，部分 悬 浮 固 体 沉 积 到 罐 体 底 部，形成 底部 淤 泥。这 部分 污泥 的颗 粒 直径 较 大，占 污泥总 量的 3 O 4 O 。过 滤设备截 留的污泥 杂质污 水处理 工艺 中使 用 的过 滤设 备，由于 滤层 截 留作 用 而截 留大 量 杂质，在 进行过滤设备滤料反冲洗再生时，随反冲洗排水进入 处理 _丁艺 中 的污 水 回收 水 池。这 部 分 污 泥 的颗 粒 直 径较 细，但 总量较 多，占污泥 总量 的 5 O 以上。污水 处理 工艺 中其他 处理 设备 产生 的污泥 杂质 调查发现污水缓 冲罐以及反 冲洗水罐 和外输水罐底 部或多或少也产生了一定量的污泥杂质，占污泥总量 的 1 0 左 右。含油污水处理工艺中投加絮凝剂，对提高污水中 杂质聚结沉降效果，以及提高过滤罐滤层截污能力起 到至关 重要 的作 用。但 絮 凝 剂 的投 加 同时 也带 来 一 定 的负面影 响，主要 表 现 在 投加 絮凝 剂 后，在 污水 中 产生大量絮体，或沉 降于除油沉 降罐的底部形成底 泥，或 上浮于 除油 沉 降 罐 的上 部 形 成 浮 油，而这 些 分 离出的絮体杂质若不及时排出，在沉降除油罐 中长期 滞 留，就 会导 致 油、水、杂 质 分离 效 果 差，同时也 会 影 响到后 续过滤 设备 的运行 和处 理效 果，最 终 影响处 理 后的水 质。夏福：，1 9 8 7年毕业于扬州T学院，高级工程帅，脱存巾闭石汕大庆汕出T 建设有限公 一水 处理与油 H化学研究拳从事油田含油污水处理工作。通信地址：黑龙江省 中圈石油大庆油 I I r：程建设有限公 I d 水处理与油化学研究窜，1 6 3 7 l 2 夏福军等：含 油污水处理工 艺中的污泥及 污油 回收技术改进措施 2。油田开发早期含油污水处理工艺 中使用 的沉降 除油罐的排泥方式是停产后人工清理底部沉降淤泥；后期 随着油 田的开发，是在沉 降分 离设 备 中设 4个积 泥 坑，依靠 阀室 中的排 泥泵将 积 泥坑里 的污 泥杂 质排 出至沉 降罐 外 的 污水 坑。该 排 泥 方 式 的优 点是 清 除 的污泥浓度 高、湿 污泥 量少。小 型高效 压 力式 沉 降分 离设 备 的排 泥方 式，是 利 用 设 备 本 身 压 力，借 助 沉 降 分离设备底部的穿孔排泥管，将设备底部分离 出的污 泥杂 质排至 站外 的污泥 坑。另外，污水 处 理工 艺 中 的 污 水 回收水 池、污水缓 冲罐 以及 反 冲洗 水 罐 和外 输水 罐 底部所产 生 的污泥 杂质，同样 是人 工 清理。处 理工 艺 中所 有设 备 的排 泥，均 需 要停 产 进 行，从 而影 响污 水处 理工艺 的正 常生产 运行。2 排泥设 施及污泥 回收技术改进措施 I、一 f I 沉 降罐产 生污 泥 的排 出应 以不 停 产为 主，减少 污 泥在系统中的恶性循环，以及沉降罐 的停产检修工程 量。采 取的措施 以沉降罐 罐底加 装“排 泥器”或“穿 孔 管”收泥 为主，该 方法 主要用 于重 力式 污水沉 降罐。2 1 1设置排 泥 器 针对含油 污水 处理 工艺 中的沉 降 分离 设备(自然 沉 降罐和混 凝沉 降 罐)、污 水 缓 冲罐、反 冲洗水 罐 以及 外输水罐，建议将沉降分离设备中的管道排泥设施改 为排泥器。排 泥 器 主要应 用“水射 器”工 作原 理，每个 排泥器上 的“水射 器”与 四个 吸盘 连通，高速 喷 射 的液 体流过“水射 器”产生 负压，再通 过排 泥 器 的每个 吸泥 盘的服务面积，均匀、彻底地 将设 备底部 沉 降的污 泥定 期排 出，达 到排 泥的 目的。其原理结 构简图见 图 1。进 液 管 L F,液 管 图 1 负 压 排 泥原 理 结构 2 1 2设置 穿孔排 泥 管 根据含 油 污水处理 工 艺的实 际情 况，在 重力 式 污 水沉降罐底部加装 中密度聚乙烯穿孔管，将管道排泥 设施改为穿孔管，依靠罐体 自身的静压水头排泥。静 压穿孔 管结 构见 图 2。0 图 2静 压 穿 孑 L 管 结构 ：0_-：_ j 为提高整体处 理工艺 和单体设备的处理效果及 处理后 的水 质，需 要对 不同处 理设 备 和工 艺采 取 不 同 的排泥 回收技术措 施。2 2 1压 力流程(压 力沉 降)采用 自压 排泥、污 泥浓缩 工艺。对于 高效 沉 降分 离设 备，建 议在 新 建 和改 造 污水 处理工 艺工程设计 中，采 用 自压 排泥、污泥浓 缩 的污泥 回收工 艺。该工艺是利用压 力式 沉降分离除油设备(指 卧式压力除油器)的 自身压力，将设备底部分离出的污 泥，直接压至污泥浓缩罐中浓缩处理。该方法具有操作 简单、无需停产的特点，同时兼有将初期反冲洗排 出水 回 收进入污泥浓缩罐的功能。工艺流程示意见图 3。污泥 浓缩罐 回收水 池 图 3 自压 排 泥 污 泥 回收 工 艺 流 程 示 意 2 2 2重 力流程(重 力沉 降)排 泥 器排 泥 采用 排泥 器排 泥、污 泥浓缩 工艺。对 于 自然 沉 降罐 和 混 凝 沉 降罐、污 水 缓 冲罐、反 冲洗 水罐 以及外 输水罐，建议 在 新建 和改 造 污水 处理 工艺 工程 设 计 中，采 用 排 泥 器 排 泥、污 泥浓 缩 工 艺。在沉 降罐 内均匀 地布置 吸盘，利 用负 压原 理 达到排 泥 的 目的，吸 出的 污泥 进 入 污 泥 浓缩 罐，同 时兼 有 将 初 期 反 冲洗排 出水 回收 进 入 污 泥浓 缩 罐 的功 能。工 艺 流 程示 意见 图 4。该方 法 具 有 吸泥 量 大、排 泥 相对 均 匀、无 需停 产 等优 点，但存 在 改造工 程量 大、操 作相 对 复杂、需 外加 3 0 助 排液，导致排 污量大 等缺 点。油 气田环境保 护 技术与研 究 反 冲洗前8 rai n 反 冲洗 排水后7 mi n 混瓤 收油槽l 收水管 去 污 泥 处 理 系 统 f 宝 1 _ J-l 一 J 污泥浓缩 罐 回收水 池 圈 4排 泥 器 污 泥 回收 工 艺 流 程 示 意 2 2 3重力流程(重 力沉 降)穿孔 管排 泥 穿孔管 排泥、污泥浓 缩工 艺。在重力 式污水 沉 降罐 底 部 加装 中 密度 聚 乙 烯 穿 孔管，依靠罐 自身静压水头排泥。此方法工艺较 简 单，不需 助排 液，工 程 改 造投 资 小。同时 兼 有将 初 期 反冲洗排 出水 回收进入 污泥浓缩罐的功能。工 艺流 程 示意见 图 5。污泥 回收 浓 缩罐 水 池 图 5 穿子 L 管排 泥污泥 回收工艺流程示意 2 2 4 回 收 水 池 污 泥 回 收 工 艺 新建 污水 回收 水池 的设计 回收水池 内分 别设置集 水 坑 和集 泥坑，使 回收水 泵可 以对集水 坑和 集泥坑 内的污水 和 污泥 分别 吸取，回收水 泵采用 螺 杆泵，并设 置三 个 出 口，在 正 常 运行 时，吸取 集水 坑 内的污水，该 污 水污 泥量 较少，可 送 至 污水沉 降罐进 口；若 污 泥 较 多 时，可 吸取 集 泥 坑 内 的 污泥送 至污 泥浓 缩罐；当池 内液 位 较 低、泵 吸 至 上部 油层 时，可送 至污油 回收罐 中。回收水 池结 构及 回收 流程示 意见 图 6。已建 污水 回收 水池 的改造 对 于 已建 污水 站 的 回 收 水 池，由于 改 造 难 度 太 大，可不 对 回收水池 的 内部 结 构进行 改 造。只对 回收 水泵进 行改造，回收 水 泵 改 为螺 杆 泵，在 原 有 泵 出 口 (至污水 沉 降罐 进 口)的基础 上，增设 一个 出 口至 污油 回收罐，在 回收泵正 常运行 时，由于污 泥量较少，可送 6 回 收 水 池 结构 及 回收 流 程 示 意 至污水 沉降罐；当池 内液位 较低、泵 吸 至上部 油层 时，可送至 污油 回收罐 中。需 要说 明的是，各污水 处理 站 主要 进行 污泥 回收 以及污 泥浓缩 部分 的处理，而污 泥脱 水 部分 可在 一定 范 围内进 行集 中脱 水处 理，这 样 可 以提 高运 行 效 率，减 少工程 投资。另外，由于增设 了除 油罐 排泥 浓缩 以 及 初期反 冲洗 水 的 污泥 浓 缩，污 泥 量较 多，配合 污 泥 脱水 集 中处理方 式，各 污水 站需增 设储泥 罐。3 污油 回收技术现状及解决措施 1含油污 水处理工艺 中污油 回收现状 污油 来源 污油 回收分两种形式，一 种是重 力式 连续排 油，另 一种是压力式 间歇排 油。重 力式 连续排 油 主要针对 重力式污水沉 降设备(自然 沉降罐、混凝沉 降罐)，在沉 降罐的顶部油层达到一定高度时，通过收油槽将上层 污油靠重力 连续 流入 污 油罐 中。压 力式 间歇排 油，主 要 是针对压力 式 除油设 备 而 言，在压 力 除油 器 的顶部 设 有污油包或 收 油管，当除 油器 的 油层达 到 一定 高度 后，通 过 自身压力将上层污油排人 污油罐 中。污 油 回 收 工 艺现 状 目前大庆油 田所 采用 的污 油 回收工 艺主 要为：污 水 处理 过程 中产生 的污油 一 污油 罐 一 污 油泵 一 电脱 水 器(或 游离 水脱 除器)。污 水 处理 站 重 力 式 污水 沉 降设备 以及压 力 式 除油 设 备 主要 采 用 该 污 油 回收 方 式，不包括污水缓冲罐以及外输水罐 内顶部污油的定 期 人工 清除。3 2污油 回收存在 的问题 3 2 1沉 降分 离设 备 污油 回收 主要集中在 自然沉降罐和混凝沉降罐中，问题表 现 为：沉降罐 出水调节堰 控制设施 的锈死，使得沉 降罐 内 的液位无法调整，从而导致沉降罐内的收油槽高于沉 降罐 内上部的污油层，不 能实现 污油 的 自动 回收，需要 2 0 1 1 年8 月 夏福军 等：含 油污水 处理工 艺中的污泥及 污油 回收技术改进 措施 3 1 通过人 为提高沉降罐 内液位高 度，定 期 回收污油；沉 降罐 内分 离 出的污 油冬 季一 般不 进行 回收；由于 出水调 节 堰 控 制设 施 的锈 死，无 法 调 整 罐 内 液位，使 得加 热 盘 管 常 常 裸 露 在 油 层 上 方 的 空 气 中，造 成加 热盘 管 的腐蚀 穿孔；由于沉降罐内分离出的污油 回收不及时，长期以来 造成分 离出 的污油层 老化，加 剧 了污油 回收 的难度；由于 沉降 罐 内形 成 的油 层 表 层 温 度低，且 采 用 开 放式 的 收油方 式，表层形 成 的油膜 难 以回收。3 2 2其他 处理设 备 污 油回收 污水处理工艺中滤前缓冲罐、外输水罐、反冲洗水 罐，由于污水 在 不 同的处 理过 程 中仍 含 有不 同量 的污 油，长期将会在罐顶积累形成 油膜，但罐 中均没有设 置 污油 回收设 施；污水 回收水 池 接纳 过滤 罐滤 料再 生反 冲洗 排 水 产 生 的污油，在结 构设 计上 对 回收 的 这部 分 污油 并 没 有 采取 有效 的 回收 措 施。污 水 回 收水 池 回 收 的 污 油在 夏季 是通过 污 水 回收泵 将 池 中液 位 打 到 最 低 进 行 回 收，或 者是人 工 清理。需要 说 明 的是 沉 降设 备若 不 及 时 回收污 油，长 期 积 累形成 老化 油 层，最 终 将 影 响 污水 处 理 效 果；由于 冬季 温度 较低，如 果 不 及 时 回收 污 油，长 期 在 池 中积 累，造成 回收水 池 顶 部 形 成 厚 厚 的油 层，不 但 减 少 了 回收水 池 的有 效容 积，而 且 易 堵 塞 普 通 离 心 泵，增 加 检 修工 程量。3 3污油 回收技术 改进措施 3 3 1沉 降罐 内部 结构 改进 对 沉 降罐 出水 调 节 堰 控 制 设 备进 行 改进，使 其 操 作 灵 活，便 于调 节 收 油 槽 淹 没 油 层 的 高 度，达 到 自动 排 油 的 目的；降低沉降罐 内上部油层加热盘管的设计标 高，使 其淹没在油层 中，保证分离出的污油始终处于加热状 态，以便正 常进 行 污油 回收；增加沉降罐 内上部油层加 热盘管 的壁厚，防止腐 蚀穿孔，以延长其使用时间；将沉 降 除油 罐 内 的油 层 伴 热 管 网独 立设 置，保 证 其 伴热 温度，并 不受 其他 伴热 设备 的回路影 响。3 3 2滤 前缓 冲罐、外 输水罐、反 冲 洗水罐 缓冲罐、外输水罐以及反冲洗水罐由于液位不 固 定、含油量少，如果采取加设收油装置 的措施，将造成 工艺 变动 较 大 以及 操 作复 杂，建 议 采用 溢 流 管进 行 收 油。具体实施方法为：当罐 内的污油积 累到一定程度 时，人 为提 高各 罐 体 内 的液 位 到 溢 流 管 出 口位 置，通 过 溢 流管把 上部 污 油排 至 回收水 池 中，静 置沉 降 后再 通 过 回收水 泵送 至 污油 回收 罐 中。3 3 3回收水 池 内部 结构 改进 回收水 泵改 为 螺 杆 泵，在 原 有 泵 出 口(至 污 水 沉 降罐进 口)的基础上，增设一个 出口至污油 回收罐，回 收泵正常运行时，由于污泥量较少，可送至污水沉降 罐；当池 内液位 较低、泵 吸至 上 部油 层 时，可送 至 污 油 回收罐 中。4 结束语 根据设备结构特点，对污水处理工艺中各单体设 备选择适宜的排泥和污泥回收改进措施，不但解决 了 定期停产、人工清理带来的增加劳动强度和环境污染 的 问题，而且改 善 了各 设 备 的处 理 效 果、提 高 了 处理 效率，实现 了污水处理工艺中各种处理设备分离出污 泥的有效排出，提高 了水质达标率，为确保最终处理 水质 的稳 定 达标，提供 了必要 保 障。对 于排 出的污 泥 和污 油，采用 回收技 术 改进 措 施 后，减 少 了环 境 污 染 和资 源浪 费等 问题。参 考文 献 1 蒋 明虎，张勇，赵 立新，等 油 田沉 降设备 中的细 颗粒 污 泥处理 新技术 口 石油机械，2 0 0 6，3 4(1 1)：5 4 5 5 2 1 刘道江 油 田污水处理 沉降工 艺技术 分析 J 油气 田地 面 工 程，2 0 0 9，2 8(1)：6 0 6 2 3 李化 民，苏显举，马文 铁，等 油 田含 油污水 处理 M 北 京：石 油工 业出版社，1 9 9 2 4 关佳明，王 明刚 大庆 油 田采 出水 处理 技术 现状 与发 展 D 低温建筑技术，2 0 0 4，2(1 1)：5 1 5 3 (收 稿 日期 2 0 1 0 1 2 1 0)(编辑 王 薇)