金岛油泥清洗处理技术方案.docx
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金岛油泥清洗处理技术方案
金岛油泥清洗废水处理
技术方案
中国石油大学（华东）科学技术研究院物理法采油研究所
山东拓普环境科技有限公司
2016年8月
目录
1.概述3
1.1项目概况3
1.2项目背景3
2．编制原则3
3设计标准和规范4
4.设计水量和水质4
4.1来水水质4
4.2出水水质4
4.3设计水量5
5．工艺流程及工艺说明5
5.1工艺流程确定5
5.2工艺说明6
6．主要处理单元技术原理简述6
6.1高效均质调节罐6
6.2固液分离器6
6.3电催化氧化装置6
6.4微纳米气浮8
6.5、精细过滤器14
6.6污泥脱水装置15
7.运行费用15
运行成本16
1.概述
1.1项目概况
项目名称:
油泥砂清洗废水实验方案
项目性质:
撬装试验装置
工程投资:
xxx
主要技术:
高效均质反应器+固液体分离器+电催化反应器+微纳米气浮+精细过滤
设计规模:
5m3/h撬装装置，
工期安排:
90天
1.2项目背景
由于油泥砂清洗时需要投加大量表面活性剂，在高温度条件下对油泥砂进行乳化洗涤，清洗后废水乳化严重具有含油高、含胶质及细颗固体物质多，不易自然沉降等特点，主体设计思路是采用均质调节，后进行固液分离，分离废液进入系统电催化反应器、纳米微气浮及精细过滤装置对废液进行处理，使出水达到再配清洗液来清洗油泥砂或油田回注标准，系统产生的污泥进入污泥储存或油泥砂处理系统。
本方案设计由中国石油大学（华东）科学技术研究院物理法采油研究所项目转化公司——山东拓普环境科技有限公司提供撬装（12m加高标准集装箱）设备和技术指导，确保用户清洗油泥砂现场的废液处理作业快速、高效、节能、环保。
2．编制原则
2.1根据水质特点及地质要求、并结合现状，确保处理后水质达到处理要求为根本，选择成熟的新技术、新工艺、新设备、新材料，节能降耗。
2.2在满足生产运行的前提下，设计为撬装（12m加高型标准集装箱），充分利用现有地面工程设施、降低工程投资，方便运输、施工、管理。
2.3提高系统效率，保证平稳运行，降低处理成本，运行操作简单，管理方便，降低工人劳动强度。
2.4充分回收、处理生产过程中产生的废渣、污泥和废水，保护环境，减少污染，污泥脱出水回系统，保证处理水回收率≥95%。
3设计标准和规范
（1）《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》（SY/T5329-12）
（2）《油田采出水处理设计规范》（SY/T0006—1999）
（3）《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）
（4）《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）
（5）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
（6）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058—1992）
（7）《石油化工自动化仪表选型设计规范》（SH3005-1999）
（8）《油气田及管道仪表控制系统设计规范》（SY/T0090—2006）
（9）《油田注水工程设计规范》（GB50391-2006）
（10）《大型油罐基础检测方法》（SY/T0329-2004）
（11）《石油建设工程质量检验评定标准采暖、通风、给排水安装工程》（SY/T4035-93）
4.设计水量和水质
4.1来水水质
根据业主方提供及相关的资料，废液来水水质指标如下：
表4-1进水水质
序号
水质项目
数值
1
pH值
6.7
2
悬浮物
≤10000mg/L
3
石油类
≤1500mg/L
4
矿化度
≤50000mg/L
5
温度
5-40℃
6
粘度
≤15mpa.S
4.2出水水质
工程的处理量为5m3/h，最终出水水质达到用户要求，具体指标如下：
表4-2出水水质（压裂配液水质指标）
序号
水质项目
数值
1
悬浮物mg/l
≤10
2
含油量mg/l
≤10
3
细菌
≤200
4
pH值
6-8
5
≤10
6
钙镁离子mg/l
≤300
4.3设计水量
本工程设计小时处理能力：
5m3/h
5．工艺流程及工艺说明
5.1工艺流程确定
本工程处理的污水为油田油泥砂清洗废液，油泥砂清洗废液具有粘度高、乳化严重、化学性质稳定、难处理等特点。
根据相关水质资料及出水要求，并结合我院的技术优势，主体设计思路是首先采用均质调节+固液分离+电催化技术对废液进行预处理，其强氧化性使复杂有机物分子断链成小分子，从而易于药剂与水中胶体颗粒相结合。
然后利用先进纳米微气浮工艺来对废液作进一步的处理，主要去除水中的悬浮物及含油量，进入下一道处理工序为精细过滤系统。
系统产生的污泥进污泥处理系统。
其工艺流程图如下：
5.2工艺说明
油泥砂清洗废液进入高效均质反应器，高效均质反应器进口加入的破胶剂可以打破油泥砂清洗废液胶体颗粒包裹粘联的油滴，均质废液进入固液分离器，在固液分离器挤压脱水，固项物进入污泥处理系统，分离废液进去废液处理流程。
分离废液加入pH调节剂调节水的酸碱度至电催化反应适宜的值。
油泥砂清洗废液经过固液分离后，进入电催化反应器利用电场电解析时产生的产生羟基、氯气等进行预氧化，其强氧化性使复杂有机物分子断链成小分子，降低了废液粘度。
对难降解有机物的处理效果尤为明显，可降解大部分COD，同时减少添加氧化剂环节，预防处理水过度氧化。
经电催化氧化后的水进入微纳米气浮设备，在进口投加絮凝剂，经过管道混合器与废液充分混合，同时投加助凝剂，通过吸附架桥作用形成大块絮体。
微纳米气浮内完成反应、絮凝、与微气泡结合上浮全过程，浮渣收集进入污泥脱水系统。
气浮出水进入精细过滤器过滤，去除细小悬浮物，少量细小油滴，进入清水池。
过滤器的反冲洗靠PLC控制，利用装置清水池滤后水自行完成反冲洗，反冲洗历时（5-10分钟）短，用水量少。
过滤器出水达到废液的配清洗液标准或回注标准（可根据回注要求优化药剂添加种类、浓度完成）满足用户要求。
6．主要处理单元技术原理简述
6.1高效均质调节罐
高效均质调节罐，是有机械搅拌器与扰流混合反应罐组成，来液加入破乳剂后，在均质反应罐内进行充分混合反应。
6.2固液分离器
经均质混合废液后的废液进入固液分离系统，分离出固项物进入污泥处理系统，分离废液进入废液处理系统。
6.3电催化氧化装置
一种新型电催化氧化废水处理系统，应用于油田油泥砂清洗废液处理后回注、回用。
它的基本结构是由多个特种金属或者贵金属氧化物构成阴阳电极对，在污水通过电极对时，在阳极发生催化氧化反应，在阴极上发生还原反应。
该电极具有催化活性强、不腐蚀溶解、使用寿命长久的优点。
（1）电催化氧化装置的作用原理：
电催化氧化分为间接氧化和直接氧化两种，在处理油泥砂清洗废液方面作用不同。
①间接氧化：
利用电解产生初生态O、ClO-、HClO3、H2O2、O2-、·OH等物质氧化水中有机物、高分子胶体颗粒、分解有机物以及胶质。
在地层采出水含大量氯化钠等电解后，产生氧气、二氧化氯、次氯酸钠、溶于水起到很要的氧化破胶作用。
②直接氧化：
所有的电化学反应都会出现阳极氧化、阴极还原反应，直接氧化是利用直流阳极的氧化作用直接氧化二价铁离子、高分子有机物等。
③电催化氧化废水处理机理：
一是电解含氯的水，产生ClO-和少量更高价的氯酸盐。
电极上的反应如下，阳极：
2Cl－2e→Cl2，Cl2+H2O→HClO+H++Cl-，OH-离子扩散到阳极周围的液层中和次氯酸反应生成ClO-，并进一步反应生成氯酸：
12ClO-+6H2O－12e→4HClO3+8HCl+3O2，所产生的HClO和HClO3均是强氧化剂，可以氧化二价铁离子，对微生物有很强的杀灭效果。
二是阳极的氧化作用直接氧化（或者间接氧化）二价铁离子使之转为三价铁离子；
三是电场对细胞产生了作用,如细胞膜的电击穿现象,电场对细胞代谢功能的电渗和电泳现象;或者由于细胞吸附在电极上,与电极发生了电子离换,从而导致胞内酶（CoA）被氧化,使细胞失去活性,以及细菌细胞体在直流电场作用下，其生物电性发生改变而死亡，这几种机制相互作用,共同达到杀菌的目的。
（2）电催化氧化处理装置处理油田油泥砂清洗废液的作用：
①杀菌灭藻：
完全替代氧化沉降工艺中的氧化剂，并且只是消耗一部分电能，不需要外加药剂，利用污水中丰富的氯离子通过直流电的作用，可以产生复合强氧化剂。
从而高效的氧化二价铁离子、杀灭各种细菌，有效的减缓污水的腐蚀性。
“先杀菌、后控制”,污水进入系统前,先经过有效的杀菌处理,使进入水处理系统的污水相对“无菌”。
②脱除废水中的硫化物：
在油田污水中，Ｓ、Ｓ２－、ＳＯ４2-是硫的主要存在方式，Ｓ、ＳＯ４2-都能在SRB硫的盐的作用下还原成Ｓ２-。
水中的Ｓ２-由于其外电子云容易变形，因而穿透力强，对钢铁具有更强的腐蚀性，最终使管壁穿孔，干扰正常生产。
其腐蚀的产物为不溶于水的黑色胶状FeS悬浮物，导致悬浮物增加；同时ＦeS又是一种乳化剂，使炼油难度增加，在地下将堵塞地层，降低水驱效果。
另外还可使井眼堵塞，使洗井和酸化次数增加中有害硫化物有严格的标准。
③絮凝、浮选去除悬浮物：
新思路的基本出发点“先氧化、后沉降”,如将Ｆｅ2+先氧化为Ｆｅ3+,在ｐＨ=7.1时即可以产生Ｆｅ（ＯＨ）3沉淀,以去除铁离子,从而降低加药量。
新生态的Ｆｅ3+具有非常强的吸附能力,还是一种絮凝剂。
另外,强的氧化剂还可以降解污水中的高分子有机物,有利于提高污水处理效果。
电催化氧化装置可以通过阳极产生的强氧化剂迅速氧化污水中有机污染物和微生物有机体,破坏有机物对胶体的保护作用,促进胶体脱稳,形成以络合体为核心的紧密絮体,完成氧化脱稳、形成新核、吸附架桥的初步絮凝过程,阳极、阴极可以使污水中的悬浮物、胶质等有机物进行电性中和作用，产生互相絮凝作用，从而大幅度的减少投加的混凝剂、絮凝剂；
所谓浮选是将水、悬浮物和气泡这样一个多相体系中含有的疏水性污染粒子，或附有表面活性物的亲水性污染粒子，有选择地从污水中吸附到气泡上，以泡沫形式浮升到水面，从而使污染杂质从污水中分离出去的一种操作过程。
其实质是气泡和粒子间进行的物理吸附，微小气泡成为载体气泡从水中析出的过程中粘附水中的污染物质，并形成气+粒结合的浮选体上浮分离。
这也称为起泡浮选。
在水中产生气泡的方法，主要是使用加压溶气水或用文丘利管的喉管部位抽气与射入的水充分混合，也可以用电解法产生小气泡。
浮选能够分离水中的油类、纤维、藻类以及一些比重接近的悬浮物，或提取水中有用物质。
而传统的重力沉淀法达不到分离这些物质目的。
电浮选法是对污水进行电解时，在阴极和阳极产生大量的氢气和氧气泡，气泡的直径很小，仅有5～20μm它们起着浮选剂的作用。
污水中的悬浮颗粒粘附在气泡上，随其上浮，从而达到了净化污水的目的。
与此同时，在阳极上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用，有助于污水中的污泥物上浮或下沉。
因此产生大量的微小气泡，它们在上升过程中，可吸附水中的杂质及油类浮到水面而被分离。
6.4微纳米气浮
6.4.1、微纳米气浮技术
对于密度与水接近的悬浮物的分离，目前有效的处理方法是气浮和过滤工艺。
气浮工艺去除油和悬浮物的效率较高，受上游波动影响较小，出水水质稳定。
溶气气浮是将压缩空气溶解于水中，通过释放器将溶解于水中的空气以微气泡的形式放出，微气泡粘附于细小的悬浮物上，通过上浮去除悬浮物。
它的特点是效率高，出水水质好。
气浮装置采用国外先进的溶气气浮技术，克服了传统溶气气浮的诸多弊端，是目前国际领先的气浮技术,主要用于去除污水中的油、悬浮物、有机物等污染物，因
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