王 娜,毛先榮,張 昆,李富生,周繼勇,高 亮,李 丹
(中國石油長慶油田分公司第二采氣廠,陜西榆林 719000)
榆林氣田榆林天然氣處理廠污水處理裝置始建于2003年,當(dāng)年建成1號(hào)裝置,處理能力為100 m3/d,2004年建成2號(hào)裝置,處理能力為150 m3/d。隨著氣田開發(fā)的不斷深入,設(shè)備逐步老化以及氣田水質(zhì)的變化,經(jīng)處理后的污水逐漸不能達(dá)到回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),急需開展相關(guān)的工藝優(yōu)化研究,優(yōu)選最佳的污水處理方法、處理工藝流程和相應(yīng)的處理設(shè)備,確保處理廠生活污水處理系統(tǒng)快速、高效、環(huán)保運(yùn)行。
榆林天然氣處理廠污水回注系統(tǒng)工藝流程為:甲醇回收裝置塔底水經(jīng)纖維球過濾器(2具)過濾后進(jìn)回注罐,之后回注地層;當(dāng)纖維球過濾器壓差超過0.1 MPa時(shí),用回注罐來水對(duì)過濾器進(jìn)行反沖洗,反洗污水進(jìn)入卸車池,其工藝流程(見圖1)。
圖1 回注污水處理工藝流程圖
(1)現(xiàn)場在纖維球過濾器進(jìn)、出口分別取過濾前后的水樣進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)過濾器過濾性能差、運(yùn)行不穩(wěn)定,還存在后端污染的現(xiàn)象。
(2)纖維球過濾器自2006年投運(yùn)以來,從未更換過濾料。2010年檢修時(shí)打開設(shè)備人孔后發(fā)現(xiàn),濾料已經(jīng)變質(zhì),設(shè)備底部沉積了大量污泥,且內(nèi)壁及攪拌葉片等腐蝕嚴(yán)重,由于作業(yè)空間有限,很難更換濾料。
(3)現(xiàn)有纖維球?yàn)V料由短纖維捆扎而成,在反復(fù)的搓洗過程中,短纖維極易脫落,可能對(duì)污水產(chǎn)生二次污染。
(4)纖維球?yàn)V料球心密實(shí)、球表疏松,過濾過程中雜質(zhì)和油污會(huì)粘附在球心,如若不按時(shí)反洗,濾料上的雜質(zhì)和油污會(huì)越積越多,影響過濾效果。
回注水的組成、性質(zhì)直接決定著工藝優(yōu)化處理方案的確定和設(shè)備的選型?,F(xiàn)場采集塔底污水和回注污水,進(jìn)行污水組份分析,分析結(jié)果(見表1)。
由此可見,回注污水屬于高礦化度的污水,污水呈酸性(pH<7.0),鐵離子、成垢離子含量非常高(其中Ca2+>2 000 mg/L),油份含量與機(jī)雜含量高(>40 mg/L),處理后的回注污水達(dá)不到回注標(biāo)準(zhǔn)?;刈⑺牟缓细裰笜?biāo)主要為機(jī)雜和油份含量,故選取適合水質(zhì)和綜合過濾處理設(shè)備,進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用評(píng)價(jià)。
表1 回注水及塔底水水質(zhì)分析結(jié)果
(1)為了確保過濾效果,保證達(dá)標(biāo)回注,在纖維球過濾器增設(shè)高效精細(xì)膜過濾器,其濾芯采用金屬膜過濾管,數(shù)量為25支,規(guī)格φ50×500 mm。同時(shí),增加相應(yīng)的污水過濾管線、反洗管線,并與纖維球過濾器過濾、反洗管線連接,原工藝流程可繼續(xù)使用。
(2)2012年10月底,對(duì)2具纖維球過濾器進(jìn)行更換,新設(shè)備在過濾器下部設(shè)置了手孔,方便填料更換。
(3)對(duì)原有纖維球?yàn)V料進(jìn)行改性處理。新型改性纖維球?yàn)V料是由改性纖維絲扎結(jié)而成的,容量85~95 kg/m3,截污量 7~11 kg/m3,球徑 40~50 mm,球體外觀為白(略帶金黃)色球狀,運(yùn)行時(shí)濾層孔隙率沿水流方向逐漸變小,形成了較理想的濾料上大下小的孔隙分布狀態(tài),過濾效果好,濾速高。
2011年10月份,對(duì)污水回注系統(tǒng)進(jìn)行了工藝改造,工藝流程圖(見圖2)。在2具纖維球過濾器的后端及回注灌的前級(jí)安裝高效精細(xì)膜過濾器,彌補(bǔ)纖維球過濾器過濾精度不夠的不足,實(shí)現(xiàn)回注污水含油和機(jī)雜達(dá)標(biāo)回注。
圖2 改造后污水回注系統(tǒng)工藝流程示意圖
改造后,過濾器選擇了以進(jìn)出水壓差作為反洗的依據(jù),當(dāng)壓差超過0.15 MPa時(shí),即進(jìn)行反洗。其基本工藝流程由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成:
過濾:將上一環(huán)節(jié)處理的廢水用泵吸入過濾器,經(jīng)纖維球和濾膜過濾,清液進(jìn)入清液池,液體中的固體物質(zhì)及一些含油顆粒都被截流在纖維球和濾膜表面,形成濾泥。
反清洗:排液過程中形成負(fù)壓,使清液反流,將濾泥全部反沖從表面脫落。
排泥:反清洗后脫離表面的含油污泥沉積在過濾器底部,當(dāng)達(dá)到一定質(zhì)量時(shí),被迅速排出。
污水回注系統(tǒng)工藝改造完成后,進(jìn)行了考核實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明效果良好。表2、表3為工藝優(yōu)化前后,油份和機(jī)雜含量情況對(duì)比表。
表2 工藝優(yōu)化前后油份情況對(duì)比
由表2可以看出,油份含量在纖維球過濾器及膜過濾器前后的變化十分明顯,降幅最大達(dá)到75%,經(jīng)處理后的油份含量在25 mg/L以下,滿足回注水對(duì)油份含量的要求。
表3 工藝優(yōu)化前后機(jī)雜情況對(duì)比
由表3可以看出,油份含量在纖維球過濾器及膜過濾器前后的變化明顯,降幅最大達(dá)到94%,經(jīng)處理后的油份含量在5 mg/L以下,滿足回注水對(duì)油份含量的要求。
從纖維球過濾器前和膜過濾器后采集回注水,處理效果(見圖3)。
圖3 處理前后回注水效果對(duì)比
由圖3可以看出,處理后的回注水清澈透明,處理后的效果明顯較好,機(jī)雜和油份含量達(dá)到回注指標(biāo)。
(1)通過工藝改造,增加了一級(jí)過濾,大大提高了回注水達(dá)標(biāo)率,避免了環(huán)境污染。
(2)工藝改造后,回注污水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的效果。
[1]楊寶軍,湯慧萍,等.中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集(第一卷)[C].2011.
[2]鄧波,丁慧,等.油田采出水的精細(xì)過濾技術(shù)[J].水處理技術(shù),2006,32(1):73-75.