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探析油田污水處理技術
摘要:隨著油田開發(fā)進程的加快,油田廢水日益增多,嚴重地污染了生態(tài)環(huán)境。油田廢水水質(zhì)復雜,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,并著重介紹工程設計實例以及設計改造過程中的工藝特點和應用情況,供廣大同行借鑒和參考。
關鍵詞: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、油等多項指標進行嚴格控制,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)實意義。
1 油田污水處理技術現(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)一般都能達到回注水的要求。
1.1技術分類
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處理,二級處理能除去90%左右可降解有機物荷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,尚需進行三級處理。各級處理技術主要包括重力分離、粗�；�、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,在實際應用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質(zhì)達到排放標準。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、粗粒化、化學處理等,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膜生物反應器工藝
膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結臺的新型水處理技術,以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地,并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術相比,MBR具有以下主要特點:處理效率高、出水水質(zhì)好;設備緊湊、占地面積小;易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單。自20世紀80年代以來,該技術愈來愈受到重視,成為研究的熱點之一。目前膜生物反應器己應用于美國、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,膜生物反應器作為污水再生回用的一項高新技術,其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應器在我國的實際應用還較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應器將會有較好的應用前景。
2 污水處理技術分析
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。
化學處理法通常采用濕式空氣氧化技術(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,達到堿渣預處理的目的。堿渣的處理效果受制于氧化反應體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設備投資額度和運行費用使其應用受到限制。
焚燒和濕式催化氧化都是投資、運行費用非常高的處理技術。相比之下,采用生化技術進行處理,其投資、運行費用都只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或者幾十分之一,運行管理簡單,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器,使硫細菌在生物反應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,從而達到堿渣預處理的目的。生物氧化方式相比具有較好的技術經(jīng)濟價值,而內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術即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水負荷,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)的正常運轉(zhuǎn)和達標排放。
3 IRBAF處理工藝簡介
內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(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BAF反應池經(jīng)過一定時間的運行,其填料中將產(chǎn)生大量的生物質(zhì),當新增生物量床,過多時,會影響水在填料內(nèi)部的運行,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。反沖洗周期視進水COD負荷確定,COD負荷越高,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,反沖洗風采用煉油廠的非凈化風,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:(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,抗機械磨損強度高,表面粗燥,化學穩(wěn)定性強。(2)隔離式曝氣技術:采用獨有的隔離式曝氣技術,給反應器充氧的同時,將污水沿曝氣管道提升,再經(jīng)過反應器生物床,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,增強了污水與生物體之間介質(zhì)的交換,提高了反應器的處理效能,具有完全混合式反應器的特點,提高了反應器耐有毒物質(zhì)的能力和抗沖擊能力,隔離式的曝氣技術改變了傳統(tǒng)曝氣方式容積利用率低,易形成水流短路的現(xiàn)象,提高了反應器的容積效率和處理效率。(3)獨特的氣水聯(lián)合反沖洗方式:IRBAF的反沖洗技術是一種對傳統(tǒng)反洗技術的改進,提高了濾料層擾動的強度,提高系統(tǒng)應力中的附加切應力,提高顆粒間的碰撞機會,從而提高系統(tǒng)的反沖洗效果,避免濾料的粘結堵塞,保持反應器的活性,達到穩(wěn)定處理的目的。(4)自動化程度高:反沖洗是保障系統(tǒng)正常運行的關鍵,對出水水質(zhì)、運行周期、運行狀況的影響很大,設計系統(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,再進入內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床IRBAF工藝進行生化預處理,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、工程造價和運行費用低,必將在煉油石化行業(yè)的堿渣高濃度污水處理的領域中得到較廣泛的應用。
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