凌 兵 宋 佳 羅平凱 邱林青

(中石化西南石油工程有限公司油田工程服務分公司)

川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備及工藝研究

凌 兵 宋 佳 羅平凱 邱林青

(中石化西南石油工程有限公司油田工程服務分公司)

針對川西邊遠區(qū)塊采氣廢水處理難、采氣廢水污染指標高的問題,研制出了一套適用于現(xiàn)場的川西邊遠區(qū)塊采氣廢水處理設備。該設備由11個單元構(gòu)成,主要采用電凝聚氣浮技術、斜管沉淀工藝、篩板塔吸收O3/H2O2復合氧化工藝、過濾臭氧復合處理工藝4種先進的工藝技術。通過現(xiàn)場對比試驗,確定出該設備的最佳工作參數(shù):電氣浮電流3 500 A左右、處理流量8 m3/h、一級沉淀池出水p H值13左右、雙氧水加量7 g/min左右、臭氧加量96 g/min左右?，F(xiàn)場采氣廢水試驗結(jié)果表明,川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備在去除采氣廢水COD、石油類、懸浮物等方面具有較好的效果,其出水污染指標達到了GB 8978-1996《污水綜合排放標準》的一級標準,從而為川西邊遠區(qū)塊采氣廢水的現(xiàn)場達標處理提供了一套方便、實用的設備。

采氣廢水 邊遠區(qū)塊 現(xiàn)場處理設備 工藝 試驗

隨著川西地區(qū)油氣勘探開發(fā)的深入,越來越多的邊遠區(qū)塊成為勘探開發(fā)的重點。一般而言,川西地區(qū)的采氣廢水采取罐車拉運至場站進行集中處理的模式,而對于邊遠區(qū)塊的井場而言,由于井場距離場站較遠,存在著交通不便、罐車拉運周期長、拉運費用高的缺點。故有必要設計一套邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備,形成一套適合于川西邊遠區(qū)塊采氣廢水處理技術,從而解決川西邊遠區(qū)塊大規(guī)模油氣開發(fā)所造成的相應環(huán)境問題,為川西地區(qū)油氣的可持續(xù)開采創(chuàng)造有利條件。

1 川西邊遠區(qū)塊采氣廢水污染特性

采氣廢水是在天然氣氣井采氣過程中伴隨著天然氣帶出的地層水[1-2]。不同地區(qū)的天然氣氣井會因地質(zhì)條件產(chǎn)生一定差異,但總體上講,采氣廢水是含有凝析油、懸浮物、鹽、硫化物等的一種工業(yè)廢水,具有COD值高、色度高、礦化度高、可生化性差、治理難度大等特點[3-4]。表1是川西邊遠區(qū)塊5口氣井采氣廢水分析結(jié)果。

表1 川西邊遠區(qū)塊5口氣井采氣廢水污染指標分析結(jié)果Table 1 Analysis results of wastewater pollution index of 5 gas wells in remote blocks of western Sichuan (ρ/(mg·L-1))

由表1可以看出,在川西抽取5口氣井的采氣廢水,其主要污染成分均較復雜,污染負荷較高,特別是COD值、石油類、懸浮物、鐵、錳等指標已經(jīng)遠遠超過國家及地方規(guī)定的污染物排放標準。

2 處理設備介紹

針對川西邊遠區(qū)塊采氣廢水污染特性和邊遠區(qū)塊的現(xiàn)場條件,設計制造了一套川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備,現(xiàn)對該處理設備做簡單的性能和結(jié)構(gòu)介紹。

2.1 設備主要性能

(1)廢水處理后指標達到GB 8978-1996《污水綜合排放標準》的一級標準。

(2)單套設備處理量8～10 m3/h。(3)設備能連續(xù)穩(wěn)定運行。

2.2 結(jié)構(gòu)

整套設備由壓濾單元、電氣浮單元、一級混凝單元、一級沉淀單元、臭氧化單元、二級混凝單元、二級沉淀單元、過濾單元、監(jiān)護罐、底座、電氣系統(tǒng)共11個單元構(gòu)成(見圖1)。

2.3 工藝技術特點

(1)采用電凝聚氣浮技術,借鑒已工業(yè)化和試驗驗證可行的“電凝聚氣浮技術”對采氣廢水進行處理,大大降低了廢水的COD值。

(2)采用斜管沉淀技術對混凝后的廢水進行處理,最大限度地除去水中的懸浮物。

(3)采用篩板塔吸收-O3/H2O2復合氧化工藝對廢水進行深度處理,可以實現(xiàn)廢水COD的充分氧化降解,使COD值大幅降低。

(4)采用過濾-臭氧復合處理工藝,既可進一步降低廢水COD值,還能延長過濾介質(zhì)的使用壽命和更換周期,降低成本。

3 設備工藝試驗

現(xiàn)場對采氣廢水處理設備的關鍵工藝進行試驗,通過不同工藝參數(shù)條件下廢水處理效果的對比,優(yōu)選出該設備的最佳工藝參數(shù)。由于采氣廢水主要污染指標為COD值,所以本次試驗主要為COD的去除。

3.1 電氣浮工藝試驗

將電氣浮池充滿采氣廢水,測試不同電流強度(1 000 A、2 000 A、3 000 A、4 000 A、5 000 A)下的廢水反應情況。

表2 不同電流強度的廢水試驗Table 2 Wastewater test at different current intensity

表2表明,電流強度為3 000～5 000 A時,電絮凝-氣浮效果明顯。以250 A為一個變化梯度進行細化實驗,進一步確定最佳工作電流的范圍,每個電流強度下反應20 min,取樣過濾后測試COD值。

由圖2可以看出,電流強度為3 500 A時,廢水COD去除率達到61.1%;當電流強度繼續(xù)增加時, COD去除效率變化緩慢。由此,確定3 500 A為電氣浮最佳電解電流強度。

通過調(diào)整進水閥開度控制進水流量,從而控制電解反應時間。測定了電解處理時間分別為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min時對應處理流量下的COD值(電解電流強度3 500 A),結(jié)果如圖3所示。

試驗表明,在電解電流強度為3 500 A時,處理流量8 m3/h(電解時間20 min)時,COD去除率為50%～70%,為理想的電解參數(shù)區(qū)間。不同的水質(zhì)可適當調(diào)節(jié)電流,電流在3 250～3 700 A間為宜。

3.2 氧化工藝試驗

氧化過程需確定氧化藥劑的加量,根據(jù)川西邊遠區(qū)塊采氣廢水處理設備的條件,本套設備采用的氧化劑為雙氧水和臭氧。

(1)雙氧水加量調(diào)試:以p H值、雙氧水、臭氧的加量為變量進行調(diào)試,以確定最佳的氧化效果,處理流量為8 m3/h。

根據(jù)經(jīng)驗加量,首先固定臭氧的加量為120 g/min,雙氧水的加量從0～15 g/min依次變化,調(diào)節(jié)進水的p H值至13,出水調(diào)節(jié)過濾后測試相應的數(shù)據(jù),如圖4所示。

圖4表明,當雙氧水的加量為7 g/min左右時, COD去除率最高,達到54%。當雙氧水的加量大于7 g/min時,處理出水的COD值反而升高。

(2)臭氧加量調(diào)試:確定雙氧水的加量為7 g/min后,再調(diào)整臭氧的加量為0～120 g/min(按12 g/min的間隔進行調(diào)節(jié)),調(diào)節(jié)進水p H值為13,處理出水過濾后,測試各項處理數(shù)據(jù),如圖5所示。

圖5表明,當臭氧的加量為96 g/min時,廢水的COD去除率最高。當加量大于96 g/min時, COD去除效果增加不明顯。

(3)氧化最佳p H值的確定:雙氧水、臭氧的加量分別為7 g/min和96 g/min時,調(diào)節(jié)進水p H值,確定最佳的氧化參數(shù)。

由圖6可以看出,在p H值為13時氧化能力最強。

通過以上試驗,確定出最佳氧化參數(shù)為:雙氧水加量7 g/min左右、臭氧加量96 g/min左右、進水最佳p H值13左右。

4 設備現(xiàn)場試驗

運行川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備,設備的運行條件為:電氣浮電流3 500 A左右、處理流量8 m3/h、一級沉淀池出水p H值13、雙氧水加量7 g/min、臭氧加量96 g/min?，F(xiàn)場共處理了856 m3采氣廢水,處理前后共取了10組對比樣。對10組樣品出水進行了檢測,污染指標均達到了GB 8978-1996的一級標準,其中未檢測出金屬離子超標,主要污染指標結(jié)果如表3所示。

表3 設備現(xiàn)場試驗結(jié)果 (ρ/(mg·L-1))Table 3 Field test results of equipment

由表2可以看出,川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備處理效果良好,能達到GB 8978-1996的一級標準。

5 結(jié)語

根據(jù)川西邊遠區(qū)塊采氣廢水的水質(zhì)特征和現(xiàn)場條件,研制出了一套川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備?，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明,該設備在去除采氣廢水石油類、懸浮物及COD等方面具有較好的效果,其出水污染指標達到GB 8978-1996的一級標準。總的來說,川西邊遠區(qū)塊采氣廢水現(xiàn)場處理設備具有工藝技術先進,現(xiàn)場適應性強,經(jīng)濟可行且適用性廣泛的特點,在邊遠區(qū)塊具有較好的推廣前景。

[1]周光元,盧海清.CQS1.2/0.6型采氣廢水處理裝置[J].石油機械,2004,32(12):35-38.

[2]黨延磊,胡俊,李維維,等.戶部寨氣田泡沫鉆井廢水處理技術的優(yōu)化研究[J].石油與天然氣化工,2011,40(5):535-538.

[3]廖崇.撬裝式鉆井固廢液裝置在塔河油田的應用[J].油氣田地面工程,2010,29(9):101-102.

[4]何策,楊曉峰,楊訊,等.鉆井污水處理單元設備及工藝流程研究[J].石油機械,2000,28(8): 50-53.

Wastewater treatment equipment in remote gas blocks of western Sichuan and its technology research

Ling Bing,Song Jia,Luo Pingkai,Qiu Linqing
(Oil Field Engineering Service Branch,Sinopec Southwest Petroleum Engineering Co.,Ltd,Mianyang 621000,Sichuan,China)

According to the difficulty of wastewater treatment and the high pollution indicator of wastewater from gas production in remote gas blocks,of western Sichuan,a set of wastewater treatment equipment is developed.The device contains 11 units,mainly using four kinds of advanced technologies,such as electro-coagulation air floatation technique,inclined tube sedimentation process,sieve tray absorption O3/H2O2complex oxidation process,and filter ozone composite process.After field contrast test,the optimum operating parameters of the device are determined,which the electrical air floatation current is about 3 500 A,the processing flow is about 8 m3/h,the p H value of effluent from the first order sedimentation tank is 13 or so,the dosage of hydrogen peroxide is around 7 g/min,and the ozone dosage is about 96 g/min.The field wastewater test result shows that the equipment has a good effect in removal of oil,suspended solids and COD of wastewater in remote gas blocks of western Sichuan,and the water quality reaches the primary level of the Integrated Wastewater Discharge Standard(GB 8978-1996), which provides a convenient and practical device for the field standard treatment with wastewater in the field.

wastewater in gas field,remote blocks,field treatment equipment,technology, experiment

TE992

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2014.05.022

2014-03-13;編輯:鐘國利

凌兵(1967-),男,現(xiàn)任中石化西南石油工程有限公司油田工程服務分公司西南環(huán)保中心黨支部書記兼副主任,主要從事管理工作及油氣田環(huán)境治理方面的工作。地址:(618000)四川省德陽市旌陽區(qū)玉泉路389號景霞花苑。電話: 0838-3851788。E-mail:lingbing67@126.com