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        長北處理廠污水處理系統(tǒng)存在問題分析及解決方法

        2013-09-05 07:50:22余志斌李朋江張占平王虎丹
        石油化工應(yīng)用 2013年6期
        關(guān)鍵詞:酸化處理廠污水處理

        余志斌 ,李朋江 ,常 超 ,張占平 ,王虎丹

        (1.西安石油大學(xué),陜西西安 710065;2.中國石油長慶油田分公司第二采氣廠,陜西榆林 719000)

        長北天然氣處理廠污水處理系統(tǒng)于2006年6月建成,12月正式投入使用,設(shè)計處理量為240立方米/天。長北天然氣處理廠污水由三部分組成,生產(chǎn)污水、檢修污水和生活污水。目前生產(chǎn)污水占污水總量的95.3%,檢修污水占1.4%,生活污水占3.3%(日均)。污水處理流程簡圖(見圖1)。

        其中,生產(chǎn)污水主要來自甲醇再生單元的塔底廢水,廢水通過廢水泵打入污水回注單元凈水罐,經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到回注指標(biāo)后,再通過污水回注泵直接注入回注井S213。檢修污水,主要來自各個單元檢修排污,污水先進(jìn)入污水罐后由機(jī)泵輸送到污水處理單元經(jīng)過過濾器過濾,檢測合格后回注地層。生活污水,生活污水來自生活區(qū),目前生活污水外運(yùn)處理。

        1 目前存在問題及原因分析

        長北處理廠污水處理系統(tǒng)自投運(yùn)以來,回注泵P-4004頻繁損換,嚴(yán)重時每天要停泵更換兩次,導(dǎo)致污水不能及時回注,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。針對這個問題,找出了影響回注泵損壞的主要原因。

        圖1 污水處理系統(tǒng)流程圖

        1.1 生產(chǎn)污水水質(zhì)差,機(jī)雜含量大

        生產(chǎn)污水主要來自甲醇再生單元的塔底廢水,廢水通過廢水泵打入污水回注單元凈水罐,經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到回注指標(biāo)后,再通過污水回注泵直接注入回注井S213,但在實(shí)際的運(yùn)行過程中,回注泵的閥板閥座頻繁損壞,閥板和閥座被污水中的泥沙沖刷出坑槽,面與面之間的吸合力被破壞,無法進(jìn)行密封,回注泵也就無法正常上量。

        經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)影響回注污水機(jī)雜含量的主要因素有。

        1.1.1 大量井底泥沙隨氣層水進(jìn)入處理廠 長北區(qū)域絕大部分氣井為水平井,采用裸眼完井,各井叢到天然氣處理廠采用濕氣輸送模式,在生產(chǎn)過程中井底泥沙被氣帶到地面管線,隨氣層水一起進(jìn)入處理廠各裝置。液體中固體懸浮顆粒含量平均在300~550 mg/L。

        1.1.2 污水系統(tǒng)工藝不合理 長北處理廠甲醇富液處理廠甲醇富液由三項(xiàng)分離器分離出來后,進(jìn)入甲醇再生單元V2501緩沖后,然后再到罐區(qū)T0602A/B罐進(jìn)行沉降,沉降后去甲醇再生單元進(jìn)行處理。由于沉降時間短,固體顆粒不能完全沉降,就帶大量機(jī)雜的液體進(jìn)入甲醇再生單元。而且富液甲醇罐出水口位置不合理。用來做沉降的甲醇富液罐,出水口位置過低,沉降在罐底的機(jī)雜隨液體進(jìn)入甲醇再生單元。

        1.1.3 污水處理設(shè)施不完善 進(jìn)入甲醇回收單元的污水機(jī)雜含量較高,而甲醇回收單元的廢水在回注前沒有任何后續(xù)處理裝置就直接進(jìn)入了凈水罐進(jìn)行回注,水中的固體懸浮顆粒沒有被去除。

        以上三個原因?qū)е铝宋鬯刈⒈没刈⒌奈鬯泻写罅康墓腆w懸浮顆粒,而回注泵由于設(shè)計時回注清水,采用的閥板和閥座是面與面接觸,來保持密封,污水中的這些顆粒很容易破壞密封,導(dǎo)致回注泵頻繁損壞,嚴(yán)重影響裝置的運(yùn)行。

        1.2 回注壓力高

        長北處理廠污水采用三柱塞往復(fù)高壓泵進(jìn)行回注,為了減輕對環(huán)境和地下水資源的破壞,注水層在地下2 800 m的儲氣層,回注壓力平均在27.5~28.6 MPa。回注壓力高也就決定了泵的出口壓力也要高,現(xiàn)在長北處理廠選用的兩臺回注泵出口壓力設(shè)計為40 MPa,工作壓力大概在27~28 MPa,如此高的壓力決定了回注泵內(nèi)各部件的接觸壓力也很大,只要污水懸浮物高就會打壞閥板閥座,導(dǎo)致停泵。

        1.3 回注污水粘度大,出現(xiàn)乳化

        還對回注污水進(jìn)行了取樣分析,發(fā)現(xiàn)污水乳化嚴(yán)重,也無法滿足回注泵輸送清水介質(zhì)的要求。

        通過以上分析,生產(chǎn)污水水質(zhì)差,機(jī)雜含量高;回注壓力高;回注水乳化嚴(yán)重是影響回注泵損壞的主要原因。

        2 解決辦法及實(shí)施效果

        2.1 針對大量泥沙隨液進(jìn)入處理廠的問題

        2.1.1 找出出砂原因,制定防砂計劃并實(shí)施

        (1)確定泥砂來源,紅外光譜衍射顯示,回注井S213井口樣品中懸浮固體與泥漿相似,所以污水中的懸浮固體主要來自泥漿。

        (2)用鹽水代替鉆井泥漿,完鉆后用鹽水頂替第二條腿中的泥漿減少井內(nèi)泥漿量。如果開窗側(cè)鉆兩條腿都可以替換。

        (3)充分利用洗井作業(yè)來清洗新井,優(yōu)化洗井標(biāo)準(zhǔn),把固體含量由20%降到10%。利用在線分離器建立洗井天數(shù)和反出泥漿及固體含量的關(guān)系進(jìn)一步優(yōu)化洗井作業(yè)。接入新井后控制固體顆粒含量在井口安裝暫時性的固體過濾裝置。如果不用分離器,以較小的產(chǎn)量投產(chǎn),密切監(jiān)測長北天然氣處理廠水質(zhì),根據(jù)水質(zhì)結(jié)果決定下一步的開井計劃。如果用分離器,新井投產(chǎn)時緩慢開到最大產(chǎn)量,密切監(jiān)測長北天然氣處理廠水質(zhì)評估分離效果。

        (4)用Clampon出沙設(shè)備檢測儀監(jiān)測出砂情況,建立合適的生產(chǎn)制度防止出砂。

        2.1.2 改造甲醇富液罐出水口,進(jìn)一步提高機(jī)雜沉降效果 在今年6月檢修期間對T0602A/B罐的出水口進(jìn)行改造,將出水口抬升70 cm,避免了罐內(nèi)液位過低時,大量機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入甲醇再生單元。同時,也根據(jù)進(jìn)入處理廠的水質(zhì)情況,對加藥配方進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化,進(jìn)一步提高機(jī)雜沉降效果。

        2.2 針對工藝不合理、污水處理設(shè)施不完善的問題

        對現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)流程進(jìn)行改善。

        (1)現(xiàn)有富甲醇儲罐目前被用來起沉降作用,但這是浮頂罐,按原設(shè)計是作為儲罐用的,并不能穩(wěn)定和連續(xù)地排油和排泥。需要通過停罐檢修才能除去罐底沉積的泥。富甲醇浮頂罐內(nèi)上方的浮油聚積并逐漸增厚,但也需要通過操作者的判斷和人工排油,這既難于操作又不便于判斷。所以在甲醇富液罐區(qū)新建500 m3罐作為沉降罐,具有除油和除泥功能。

        這樣在來流含油量在5 000~10 000 mg/L和懸浮物含量為1 000 mg/L時,經(jīng)沉降罐處理后其出口氣田水(即富甲醇)含油量和懸浮物含量指標(biāo)可分別降至1 000 mg/L和100 mg/L以下。

        (2)在新建沉降罐下游設(shè)置水力旋流器,并在污水處理單元設(shè)置氣浮裝置和精細(xì)過濾器,設(shè)置一個轉(zhuǎn)輸泵,將新建沉降罐(T-0620)出口的富甲醇升壓送至水力旋流器,進(jìn)一步除油,處理后油含量可從1 000 mg/L降至100 mg/L。

        富甲醇經(jīng)水力旋流除油后,通過現(xiàn)有的3級過濾器進(jìn)入甲醇再生塔。可考慮只保留2級過濾。塔底水去污水處理單元,經(jīng)氣浮裝置處理后含油量和懸浮物含量分別降至30和10 mg/L

        在凈水罐T-4002入口設(shè)置5 μm精細(xì)過濾器以控制回注水懸浮物粒徑。這樣就可以防止甲醇塔底廢水?dāng)y帶雜質(zhì)直接進(jìn)入凈水罐進(jìn)行回注。

        2.3 回注壓力高的問題

        針對回注壓力高的問題,采取了回注井清洗及酸化的方法。

        2.3.1 清洗S213井 用連續(xù)油管將機(jī)雜循環(huán)出來,接著進(jìn)行酸化。這樣可以重新啟動下面的注水層,改善回注水層的污染情況。

        2.3.2 酸化作業(yè) 2010年10月11號對回注井S213進(jìn)行酸化作業(yè)??偣沧⑷?6m3酸液,注酸壓力為23MPa。(配方:20%HCl+1.5%防腐蝕劑+0.15%鐵離子控制劑)。恢復(fù)注水后壓力為26.11MPa(酸化前為27.89MPa),上次酸化后壓力為26.32 MPa,注水能力基本恢復(fù)到2008年水平,有效的降低了回注壓力。自2009年初到現(xiàn)在一共進(jìn)行過4次酸化作業(yè),酸化后回注壓力平均降低1.81 MPa。

        3 效果檢驗(yàn)

        3.1 實(shí)施效果

        3.1.1 干線來液中固體懸浮物明顯減少 通過與鉆井組聯(lián)合作業(yè),制定完善的洗井程序,嚴(yán)格新井配產(chǎn)制度,干線來液中固體懸浮顆粒明顯減少,由原來的443 mg/L減少到平均215 mg/L(見圖3)。

        3.1.2 甲醇處理單元來液水質(zhì)得到改善 經(jīng)過對甲醇富液罐出水口改造,加藥配方的調(diào)整,進(jìn)入甲醇處理單元含醇污水的固態(tài)懸浮顆粒明顯減少,由原來的246 mg/L減少到目前的103 mg/L。

        3.1.3 回注壓力下降 經(jīng)過對S213的酸化作業(yè)和洗井作業(yè),回注壓力有了明顯下降,平均在1.5 MPa左右(見圖4)。

        3.2 效益對比

        通過各種措施,保證了污水的水質(zhì),降低了回注壓力,從而減少了回注泵維修頻率、降低了勞動強(qiáng)度,5個月內(nèi)維護(hù)維修成本從32.6萬元降低到20.3萬元。

        通過這一系列措施,我們達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),不僅干線來液中固體懸浮物明顯減少、水質(zhì)得到了改善、回注壓力也降低了,而且還降低了不少成本,大大減輕了員工的勞動強(qiáng)度。

        表1 成本對比表

        4 鞏固措施及建議

        針對長北天然氣處理廠污水處理系統(tǒng)存在的問題,目前雖然采取了一些措施,降低了回注污水中的機(jī)雜含量,減少了回注泵的損壞次數(shù),使得污水處理系統(tǒng)暫時能夠連續(xù)運(yùn)行,不會影響到長北天然氣處理廠的天然氣生產(chǎn),但這些僅僅是權(quán)宜之計。要從根本上解決問題,還需要對污水處理系統(tǒng)不合理的工藝流程進(jìn)行改造。因此,在日常的工作中還要注意以下幾點(diǎn):

        (1)繼續(xù)跟蹤水質(zhì)情況,密切監(jiān)測處理廠水質(zhì),根據(jù)水質(zhì)結(jié)果決定下一步的開井計劃。

        (2)在新投產(chǎn)井井口安裝Clampon探頭監(jiān)測新井出砂情況,合理計劃生產(chǎn)。

        (3)根據(jù)處理廠回注壓力情況,及時對回注井進(jìn)行酸化。

        (4)繼續(xù)跟進(jìn)回注系統(tǒng)改造工作。

        [1]張忠祥,錢易.城市可持續(xù)發(fā)展與水污染防治對策[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1994:6-7.

        [2]趙寶江.污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2010,(11):49-52.

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