撬裝式含油污水處理裝置的研制
行業(yè)動(dòng)態(tài)
國內(nèi)油田為增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的需要，目前大多在主力油田邊緣進(jìn)行滾動(dòng)開發(fā)，開發(fā)周期短，現(xiàn)采出液多數(shù)靠汽車?yán)谅?lián)合站進(jìn)行脫水處理或就地脫水后污水外排，前者處理成本高，后者造成環(huán)境污染。而且此類小油田多為注水開發(fā)，需要用清水進(jìn)行回注，既浪費(fèi)了水資源，又加大了運(yùn)行成本。
目前，國內(nèi)外油田含油污水處理方面的研究正逐步從流程的研究發(fā)展到高效污水處理單體設(shè)備的研究，其目的是提高處理效率、降低含油污水處理投資，同時(shí)解決回注水的需求問題。
為此，開發(fā)活動(dòng)式污水處理裝置，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從近幾年國內(nèi)污水處理設(shè)備的開發(fā)上看，液-液水力旋流器的成功運(yùn)用首先解決了對(duì)稀油進(jìn)行油水分離的設(shè)備小型化問題，降低了后續(xù)處理設(shè)備的處理負(fù)荷;聚結(jié)斜板沉降罐處理含油污水縮短了污水沉降時(shí)間，降低沉降設(shè)備體積;多濾料過濾器顯著提高單罐處理水量，為污水處理裝置小型化、撬裝化創(chuàng)造了條件，所以目前開發(fā)研制小型活動(dòng)式污水處理裝置在技術(shù)上是可行的。
本論文主要介紹了撬裝式含油污水處理裝置的研制和該裝置處理含油污水的效果。
1 撬裝式含油污水處理裝置工藝流程的確定
撬裝式含油污水處理裝置屬于小型活動(dòng)式處理裝置，適用于小型油田或邊緣區(qū)塊開發(fā)油田的污水處理，從裝置結(jié)構(gòu)上它要求單體處理設(shè)備體積小、效率高。根據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，液-液水力旋流器及聚結(jié)斜板沉降罐具有體積小且較高的除油除懸浮固體效果，而多濾料過濾罐作為進(jìn)一步處理能達(dá)到更好的處理效果，因此本裝置采用三級(jí)聯(lián)合的處理流程:液-液水力旋流油水分離→聚結(jié)斜板沉降分離→提升泵→多濾料過濾。
三相分離器或其他系統(tǒng)來的油田含油污水經(jīng)過電磁流量計(jì)計(jì)量后，進(jìn)入Φ500mm液-液水力旋流器進(jìn)行除油，然后進(jìn)入Φ1800mm的聚結(jié)斜板沉降罐沉降，再由管道泵提升進(jìn)3臺(tái)Φ1200mm多濾料過濾罐進(jìn)行過濾，濾后水去凈化污水罐。含油污水經(jīng)旋流器除油后，要加入2種化學(xué)藥劑，藥劑通過2臺(tái)靜態(tài)混合器進(jìn)行混合后進(jìn)入聚結(jié)斜板沉降罐。撬塊設(shè)備的所有排污均通過管線接人聯(lián)合站污水池。為了使裝置在檢修過程中能正常運(yùn)行，裝置設(shè)置了超越液-液水力旋流油水分離器及聚結(jié)斜板沉降罐流程。
當(dāng)裝置中的過濾罐在正常運(yùn)行一段時(shí)間后需反沖洗，將其中的懸浮固體及污油反沖洗出來。反沖洗水源一般來自注水罐或清水罐，經(jīng)反沖洗泵提升后從過濾罐出口進(jìn)入，然后從過濾罐反沖洗出口管線排出至污水池，反沖洗強(qiáng)度為45m3/h，時(shí)間為15min。
撬裝式焦油污水處理裝置采用旋流除油、聚結(jié)斜板沉降及多濾料過濾工藝，其主要單體處理設(shè)備為液-液水力旋流器、聚結(jié)斜板沉降罐及多濾料過濾器。
1.1 液-液水力旋流器的確定
水力旋流分離器在撬塊裝置上做為第一級(jí)除油設(shè)備，設(shè)計(jì)處理能力50m3/h，它由12根水力旋流管布置在圓柱體容器內(nèi)組成。目前，國內(nèi)外的污水除油旋流器多采用雙錐型，這其中以Vortoil公司的雙錐結(jié)構(gòu)旋流器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最廣泛。在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定為雙入口雙錐型旋流管的基本結(jié)構(gòu):設(shè)計(jì)的旋流器均為雙入口雙錐型，分為5個(gè)部件分別加工后，再進(jìn)行組裝。
溢流管與端蓋、端蓋與進(jìn)口圓柱段及大錐段的組裝采用焊接形式，其余各部件間的連接采用螺紋連接。在本裝置中，水力旋流油水分離器中布置了12根水力旋流管。在該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，共包含12支旋流管，在容器中按同心圓均布，保證進(jìn)口方位一致，旋流器進(jìn)口構(gòu)件遠(yuǎn)離殼體進(jìn)口，避免液體沖擊擾動(dòng)過大，采用立式安裝方式。
1.2 聚結(jié)斜板沉降罐的確定
聚結(jié)斜板沉降罐由入口緩沖室、粗?；巍M向流斜板沉降區(qū)、自由沉降區(qū)、集油室、收泥斗及水室組成，該裝置通過對(duì)粗?；?、斜板沉降、自由沉降、油水界面控制等數(shù)項(xiàng)污水處理技術(shù)的綜合運(yùn)用，達(dá)到最大程度除油及懸浮固體、減少后續(xù)過濾系統(tǒng)處理負(fù)荷的目的。聚結(jié)斜板沉降罐設(shè)計(jì)處理能力為1200m3/d，污水在沉降罐的停留時(shí)間從以往的傳統(tǒng)大罐沉降時(shí)間由6～12h減少到15min。沉降罐設(shè)有集泥斗及斜板沖洗裝置并設(shè)有超越流程，在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，采用超越沉降罐流程，可對(duì)斜板進(jìn)行沖洗。臥式沉降罐液位采用玻璃管液位計(jì)就地顯示，并設(shè)浮球液位控制，將信號(hào)輸送至變頻調(diào)速器，由沉降罐液位信號(hào)控制提升泵電機(jī)變頻調(diào)速。
1.3 多級(jí)濾料罐的確定
本裝置上采用的過濾器屬多層濾料正向過濾器，反沖洗水力級(jí)配后，粒徑大相對(duì)密度小的核桃殼在上部，粒徑及相對(duì)密度中等的稀土瓷砂濾料在中部，粒徑小相對(duì)密度最大的磁鐵礦在下部。這樣，從整個(gè)濾層來看減輕了單層正向過濾器出現(xiàn)的“表面過濾現(xiàn)象”。核桃殼濾料粒徑0.8～1.0mm，濾層厚度300mm。稀土瓷砂濾料粒徑0.8～1.0mm，濾層厚度300mm。磁鐵礦濾料粒徑2.0～4.0mm，濾層厚度為50mm。最底層為卵石填料，粒徑8～16mm，至集水支管頂面。
采用的3個(gè)多濾料過濾罐，由罐體、配水框、濾床、集水篩板及管匯系統(tǒng)組成。當(dāng)3個(gè)濾罐正常運(yùn)行時(shí)，均在多濾料濾罐要求的濾速范圍內(nèi)。正常情況下，當(dāng)濾罐的過濾水頭損失達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)極限時(shí)，即需進(jìn)行沖洗。反沖洗強(qiáng)度約為15～20L/（s·m2），膨脹率約為40%～50%，沖洗時(shí)間為10～15min。
2 撬裝式含油污水處理裝置結(jié)構(gòu)
撬裝式含油污水處理裝置由2個(gè)撬塊組成，即沉降撬與過濾撬。沉降撬包括液-液水力旋流器、聚結(jié)斜板沉降罐、加藥裝置及操作控制柜，過濾撬包括多濾料過濾罐、提升泵。
2.1 沉降撬
本裝置的處理量為1200m3/d，沉降撬尺寸為6900mm×2200mm×3500mm（長×寬×高）。
2.2 過濾撬
過濾撬尺寸為5600mm×2200mm×3400mm（長×寬×高）。
過濾撬上提升泵采用立式管道泵，便于安裝與檢修，同時(shí)設(shè)有反沖洗管線，多濾料過濾罐出水及反沖洗出水管線上均安裝取樣口，便于實(shí)驗(yàn)時(shí)獲取數(shù)據(jù)資料。過濾撬上主要為多濾料過濾罐及提升泵組成。多濾料過濾罐尺寸為1200mm×3200mm，由罐體、配水框、濾床、集水篩板及管匯系統(tǒng)組成。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
本裝置現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)裝置處理性能，即在現(xiàn)場(chǎng)來液條件下旋流器的除油效率、沉降罐的懸浮固體去除率、過濾罐出口油含量及懸浮固體含量。分別按來液量為30、35、40、45和50m3/h，在河南油田安棚聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)，并進(jìn)行取樣及化驗(yàn)分析。
懸浮固體（SS）含量的測(cè)定采用濾膜過濾法;油含量的測(cè)定采用石油醚萃取比色法。
3.1 旋流器除油效果分析
液-液水力旋流器作為一種離心沉降分離設(shè)備，是利用2種不同密度、互不相溶的兩相液體混合介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，各相產(chǎn)生不同的離心力而進(jìn)行分離的。
在現(xiàn)場(chǎng)來液條件下，處理量不超過50m3/h時(shí)，旋流器出口含油量均能控制在30mg/L以下。當(dāng)進(jìn)口流量較低時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)流速較低，許多油滴未能分離出來，導(dǎo)致分離效率降低。當(dāng)進(jìn)口流量進(jìn)一步增加時(shí)，分離效率也增加，到一定程度后達(dá)到最大值，此時(shí)，在水力旋流器的軸線附近形成一個(gè)較穩(wěn)定的油芯，當(dāng)進(jìn)口流量再增加時(shí)，分離效率反而下降。本裝置旋流器的平均除油達(dá)到78.75%。
3.2 沉降罐除懸浮固體效果
聚結(jié)除油即為粗?；汀Ｋ^粗?；?/span>，就是使含油污水通過一個(gè)裝有填充物（也叫粗?；牧?/span>）的裝置，在污水流經(jīng)填充物時(shí)，使油珠及懸浮固體由小變大的過程。經(jīng)過粗?；蟮奈鬯?/span>，其含油量及污油性質(zhì)并不變化，只是更容易用于沉降罐重力分離法將污油及懸浮固體除去。同時(shí)，在沉降罐中加設(shè)斜板，并設(shè)置自由沉降區(qū)，增加分離設(shè)備的工作表面積和沉降空間，提高油珠顆粒及懸浮固體的去除效率。
在現(xiàn)場(chǎng)來液條件下，沉降罐出口懸浮固體含量低于20mg/L，沉降罐平均懸浮固體去除率可達(dá)到74.00%。
3.3 裝置的總處理效果
裝置上液-液水力旋流器主要用于去除油，沉降罐主要用于去除懸浮固體，而過濾罐則進(jìn)行進(jìn)一步的水質(zhì)凈化。在現(xiàn)場(chǎng)來液條件下，當(dāng)處理量不超過50m3/h時(shí)，裝置出口平均含油量為3.79mg/L，平均懸浮固體含量為2.11mg/L，達(dá)到了SY/T5329-94中的中滲透率油田的B1級(jí)的注水標(biāo)準(zhǔn)（含油≤8.0mg/L，懸浮固體≤3.0mg/L）。
在過濾及沉降過程中的處理產(chǎn)物，主要為固體形式的泥渣，因其量少，不宜自行處理，可收集交付油田水處理中心一并處置。
4 結(jié)論
（1）該裝置采用先進(jìn)的液-液水力旋流器，停留時(shí)間短，除油效率高，平均除油率可達(dá)78.75%。
（2）該裝置采用聚結(jié)斜板沉降罐，體積小、效率高，沉降罐除懸浮固體效果較好，平均懸浮固體去除率為74.00%。
（3）多濾料過濾罐能有效地保證出水水質(zhì)，但過濾罐必須每天進(jìn)行定時(shí)反洗，濾料運(yùn)行1年后需進(jìn)行更換。
（4）在現(xiàn)場(chǎng)來液條件下，當(dāng)處理量不超過50m3/h時(shí)，裝置出口平均含油量為3.79mg/L，平均懸浮固體含量為2.11mg/L，達(dá)到了SY/T5329-94中的中滲透率油田的B1級(jí)的注水標(biāo)準(zhǔn)（含油≤8.0mg/L，懸浮固體≤3.0mg/L）。
（5）該裝置為撬裝裝置，體積小、效率高、占地面積少、安裝使用方便，造價(jià)僅為固定式的一半，適合小油田污水就地處理和回注。不但可節(jié)約大量電、熱和水，而且可使原油外輸管線不隨含水上升、液量增加而不斷更換，直接經(jīng)濟(jì)效益和潛在效益均非常好。
（6）該裝置雖然靈活、運(yùn)輸方便，但因處理量小，且有工藝參數(shù)限定，對(duì)于復(fù)雜情況或特殊情況的含油污水處理，有一定的局限性?？筛鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行裝置改造，以適應(yīng)處理需要。
