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探析油田污水處理技術(shù)
摘要:隨著油田開發(fā)進(jìn)程的加快,油田廢水日益增多,嚴(yán)重地污染了生態(tài)環(huán)境。油田廢水水質(zhì)復(fù)雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境物質(zhì)。簡述石油化工行業(yè)高濃度堿渣污水的來源及成分,高濃度堿渣污水處理工藝方案和工藝流程的選擇,并著重介紹工程設(shè)計(jì)實(shí)例以及設(shè)計(jì)改造過程中的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用情況,供廣大同行借鑒和參考。
關(guān)鍵詞:高濃度污水;處理;IRBAF處理工藝
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時,油田污水經(jīng)處理后回注地層,此時要對水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制,防止其對地層產(chǎn)生傷害。石油生產(chǎn)單位大部分集中在干旱地區(qū),水資源嚴(yán)重缺乏,如何將采油過程中產(chǎn)生的污水變廢為寶,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀
油田的水處理工藝,其流程一般為“隔油——過濾”和“隔油——浮選(或旋流除油)——過濾”,即通常稱為的“老三套”,其工藝主要是除去廢水中的油和懸浮物。在很長一段時間內(nèi),此工藝流程被廣泛地應(yīng)用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質(zhì)一般都能達(dá)到回注水的要求。
1.1技術(shù)分類
根據(jù)對油田污水處理程度和水質(zhì)要求的不同,通常將污水處理技術(shù)分為一級處理、二級處理和三級處理。一般來說一級處理屬于預(yù)處理,二級處理能除去90%左右可降解有機(jī)物荷90%~95%的固體懸浮物。然而對于重金屬毒物和生物難以降解有機(jī)物高碳化合物以及在生化處理過程中出現(xiàn)氮、磷難以完全除去,尚需進(jìn)行三級處理。各級處理技術(shù)主要包括重力分離、粗粒化、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
一、二級處理主要是利用過慮、沉降、浮選方法把污水中的懸浮物除去。去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。主要方法包括重力分離、離心分離、過濾、粗�；�、中和、生物處理等方法。這些技術(shù)在國內(nèi)外都比較成熟。
1.2油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復(fù)雜,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多數(shù)情況下常與其他廢水相混合,因此單一方法處理往往效果不佳。同時,因各種力法都有其局限性,在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外,各油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用途的不同,使油田污水處理工藝差別較大。在這些工藝流程中,常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離.主要除去浮油及油濕固體;二級處理有過濾、粗�；�、化學(xué)處理等,主要是破乳和去除分散油;深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。
1.3膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術(shù),以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地,并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積小;易實(shí)現(xiàn)自動控制、運(yùn)行管理簡單。自20世紀(jì)80年代以來,該技術(shù)愈來愈受到重視,成為研究的熱點(diǎn)之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。
在我國,膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項(xiàng)高新技術(shù),其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應(yīng)器在我國的實(shí)際應(yīng)用還較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術(shù)的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應(yīng)器將會有較好的應(yīng)用前景。
2 污水處理技術(shù)分析
目前,石化行業(yè)的堿渣廢水處理方法主要有直接處理法、化學(xué)處理法和生物氧化法。
直接處理法有出售、稀釋、深井注入和焚燒處理等方法,其中以焚燒法為主,直接處理法容易出現(xiàn)污染轉(zhuǎn)移(大氣)或轉(zhuǎn)嫁(其他地方),故受到一定限制。
化學(xué)處理法通常采用濕式空氣氧化技術(shù)(WAO),即在150~200℃,1.5~10MPa的條件下,利用氧氣直接氧化去除堿渣中的硫化物,達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的。堿渣的處理效果受制于氧化反應(yīng)體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應(yīng)體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設(shè)備投資額度和運(yùn)行費(fèi)用使其應(yīng)用受到限制。
焚燒和濕式催化氧化都是投資、運(yùn)行費(fèi)用非常高的處理技術(shù)。相比之下,采用生化技術(shù)進(jìn)行處理,其投資、運(yùn)行費(fèi)用都只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或者幾十分之一,運(yùn)行管理簡單,處理效果穩(wěn)定。
生物氧化法是采用首先將堿渣進(jìn)行適度的稀釋(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg。L-1,并中和后,利用特殊的生物反應(yīng)器,使硫細(xì)菌在生物反應(yīng)器中形成生物氧化床,通過生物的作用利用空氣中氧氣氧化硫化物和酚,從而達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的。生物氧化方式相比具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值,而內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)即IRBAF處理工藝是針對石油煉制和石油化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢堿渣(汽油、柴油、液態(tài)烴等堿渣)開發(fā),大幅度減輕污水處理場的進(jìn)水負(fù)荷,能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液、液態(tài)烴廢堿液等高濃度廢水,保證了現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和達(dá)標(biāo)排放。
3 IRBAF處理工藝簡介
內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)(Enternal Recurrence Fixed Biological Bed縮寫IRBAF)是在常溫、常壓的條件下,利用專屬微生物特殊的工藝環(huán)境,形成一個高活性生物酶催化氧化床,促使水體中污染物氧化。當(dāng)BAF反應(yīng)池經(jīng)過一定時間的運(yùn)行,其填料中將產(chǎn)生大量的生物質(zhì),當(dāng)新增生物量床,過多時,會影響水在填料內(nèi)部的運(yùn)行,降低處理效率,此時需通過反沖洗將生物床中的過剩生物質(zhì)脫出。BAF的反沖洗可通過反沖洗自控系統(tǒng)或半自控系統(tǒng)來完成。反沖洗周期視進(jìn)水COD負(fù)荷確定,COD負(fù)荷越高,反沖洗周期越短,反之,BAF的反沖洗周期越長。反沖洗采用新型脈沖氣水聯(lián)合反沖洗技術(shù),反沖洗風(fēng)采用煉油廠的非凈化風(fēng),反沖洗水采用二級內(nèi)循環(huán)BAF的凈化出水,沖出的高濃度泥水混合液自流進(jìn)入泥水分離池,經(jīng)沉淀分離后,上層清液循環(huán)處理。本工藝產(chǎn)泥量較少,可滯留于泥水分離池,不定期排入凈化水車間現(xiàn)有的污泥處理系統(tǒng)。
IRBAF工藝的特點(diǎn):(1)高品質(zhì)填料:生物床采用粘土陶粒,具有較大的比表面積和總孔容積,抗機(jī)械磨損強(qiáng)度高,表面粗燥,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。(2)隔離式曝氣技術(shù):采用獨(dú)有的隔離式曝氣技術(shù),給反應(yīng)器充氧的同時,將污水沿曝氣管道提升,再經(jīng)過反應(yīng)器生物床,形成循環(huán),避免了傳統(tǒng)曝氣方式對濾料的沖刷,同時由于反應(yīng)器水體呈內(nèi)循環(huán)狀態(tài),每小時可以循環(huán)10~20次,增加了濾料內(nèi)水流速度,增強(qiáng)了污水與生物體之間介質(zhì)的交換,提高了反應(yīng)器的處理效能,具有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn),提高了反應(yīng)器耐有毒物質(zhì)的能力和抗沖擊能力,隔離式的曝氣技術(shù)改變了傳統(tǒng)曝氣方式容積利用率低,易形成水流短路的現(xiàn)象,提高了反應(yīng)器的容積效率和處理效率。(3)獨(dú)特的氣水聯(lián)合反沖洗方式:IRBAF的反沖洗技術(shù)是一種對傳統(tǒng)反洗技術(shù)的改進(jìn),提高了濾料層擾動的強(qiáng)度,提高系統(tǒng)應(yīng)力中的附加切應(yīng)力,提高顆粒間的碰撞機(jī)會,從而提高系統(tǒng)的反沖洗效果,避免濾料的粘結(jié)堵塞,保持反應(yīng)器的活性,達(dá)到穩(wěn)定處理的目的。(4)自動化程度高:反沖洗是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵,對出水水質(zhì)、運(yùn)行周期、運(yùn)行狀況的影響很大,設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整個反沖洗過程由程序控制,自動按次序控制管道上的閥門,減少人力,方便操作。
對于一直困擾著煉油化工行業(yè)污水處理場的堿渣高濃度污水,經(jīng)過隔油、氣浮等物化處理后,再進(jìn)入內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床IRBAF工藝進(jìn)行生化預(yù)處理,能夠有效穩(wěn)定去除大部分COD,減輕后續(xù)普通生化處理工藝的處理負(fù)荷,提高整個污水處理場的抗沖擊能力,出水水質(zhì)穩(wěn)定,操作簡便、工程造價和運(yùn)行費(fèi)用低,必將在煉油石化行業(yè)的堿渣高濃度污水處理的領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用。
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