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中原油田污水站改造工程经验总结

发布时间:2009-11-11 11:10:11  中国污水处理工程网

中原油田文一联污水处理站(简称文一污)、文明污水处理站(简称文明污)、胡二污水处理站(简称胡二污)分别隶属于采油一厂、采油三厂和采油五厂。文一污于1991年底建成投产,设计规模为12000m3/d,目前实际水量为11000m3/d;文明污于1989年底建成投产,设计规模为16000m3/d,目前实际水量为12000m3/d;胡二污于1992年底建成投产,设计规模为8000m3/d,整个站承接的污水总量已达8000-9000m3/d。这三座污水站分别于1995、1996年实施了“水体改性工业性实验”改造工程。现只有胡二污水站超负荷运行,其余两个污水站还没有达到设计规模。“水体改性工业性实验”工程实施后,为控制系统腐蚀和结垢,要求将水体PH控制在8.5-9.0之间,向水中投加大量石灰乳,这三座站均将原站内500m3加高收油罐改造为一次沉降罐,500m3斜沉降罐改造为二次沉降罐,站内无收油设施,无法收油,水中处理药剂与浮油形成吸附性悬浮物,在水中悬而不沉;由于石灰乳投量太大,水中固体悬浮物含量剧增,大大超过沉降罐原设计处理负荷,经常堵塞甚至压塌斜,造成停产事故。沉降罐沉降效果差,还影响到后续处理设备压力滤罐的过滤效果和出水水质,全站不能实现水质稳定达标,进而影响到文中、文明、卫城、胡状、庆祖等油田注水效率和原油采收率的提高。为彻底解决这些问题,中原油田勘察设计研究院做了大量研究工作,进行了近三年的刻苦攻夫,通过室内实验和现场实验取得了多项成果,并和采油厂密切合作,经过大量的调查研究和细致深人的论证探讨,提出《文一污、文明污、胡二污水处理站改造完善工程设计方案》,采取有针对性的技术措施和先进高效处理设备,提高了污水站自动化程度,取得了可喜成果,三座污水处理站均实现了长时间水质稳定达标,全局水质监测排名分别为第一、第三和第四名,使中原油田污水处理技术再上新台阶,取得了十分可观的经济和社会效益。

1 改造前三座污水处理站共同存在的主要问题

1.1 加药系统经常发生故障,无法实现pH准确控制
  
“水体改性技术”实施后,加药自控系统靠内探头连锁计算机远传实现自动控制,整个系统运转不灵,经常发生故障。叫探头寿命短,易损坏,价格高,每支近千元,但半月左右就需更换新探头。自控系统发生故障后,由于无设计程序和相关资料,且原制造单位设置了密码系统,无法自己维修,自控系统经常处于瘫痪状态,pH自控难以实现,pH忽高忽底,无法合理加药。且高pH污水与低PH污水混台后发生二次沉降,严重影响水质达标。

1.2 沉降罐分离效果差,处理效率低,排污困难
  
三座污水处理站沉降罐采用传统的同向流沉降模式,即沉降罐内水流方向与固体悬浮物沉降方向一致。这种沉降方式以去除原水中污油和有机悬浮物为主,以去除ss为辅。但三座污水处理站自1995年开始陆续实施“水体改性工业性实验研究工程”以来,力控制腐蚀与结垢,在水中投加较大剂量石灰乳,以将水体pH控制在8.5-9.0之间。这一处理工艺使处理站污泥量剧增,大大超过沉降罐原设计排污负荷(原设计排污负荷为处理水量的3%,水质改性后污泥量为水量的12%-15%),罐内大量污泥沉降,斜被污泥堵塞甚至压塌,经常需停产清淤,更换斜,严重影响污水站正常生产运行。沉降罐排污系统运行效果差,排污常发生短路,在排污阀周围形成漏斗,排污率仅3%左右,罐底污泥堆积达2-2.5m,不仅缩小了罐内有效沉降容积,减小了沉降时间,还增加了滤罐负荷,缩短了滤罐反洗周期,滤后水质恶化。为了方便清淤,有些站不得不修建了排污明沟。而这是不符合规范要求的。

1.3 压力滤罐运行负荷高,处理效率低,滤料流失严重
  
滤罐是污水处理最后一道关口,直接关系到水质能否达标。三座污水站改造前共有22座滤罐,滤料采用单一石英砂滤料,处理效率较低。原滤罐采用喇叭口或挡板布水,穿孔集水。单滤料比重相同,粒径不同,在反冲洗流化状态下底层细滤料易与上层粗滤料发生混层,大大减小了滤床有效过滤深度。喇叭口或挡板布水效果不理想,降低了滤罐有效利用容积。反冲洗配水采用穿孔,阻力较大,配水不均,反冲洗效果不理想,旦易造成滤料流失,每运行2-3个月就需补充滤料

1.4 全站自动化程度低
  
由于污泥量大,沉降罐底每个排污阀每两小时就需启闭一次。每座压力滤罐反冲洗操作每8h(个别站水量差时4h)左右进行一次才能保证滤料及时再生,保证过滤效果,因此排污阀和滤罐操作阀启闭十分频繁,人工理难度大,易发生人为因素造成的水质超标问题。
  
以上几方面问题严重干扰污水站正常生产运行,影响水质稳定达标,进而影响到油田的开发和生产,必须尽快解决。

2 改造前三座污水处理站分别存在的主要问题

2.1 胡二污水站处理站超负荷运行
  
胡二污水站主要负责处理现胡十二掺所辖油区产出水5500m3/d,设备冲洗水200-500m3/d,二矿及庆泪油田洗井回收水600m3/d,过滤罐反冲洗水量800-1000m3/d,污泥浓缩池上清液回收水量1000m3/d,合计水量8000-9000m3/d,超过原设计处理能力(8000m3/d)整个站超负荷运行,严重影响水质稳定达标。

2.2 胡二污水处理站无事故流程
  
胡二污水处理站是全局唯一没有事故流程的污水站,一旦发生事故情况,胡十二掺水站来水就没有出路,给整个生产带来被动局面。

2.3 胡二污、文明污污泥排放池容积小,污泥沉降时间短,处理程度较低
  
“水体改性技术”实施后,污水站悬浮物含量剧增,排污量大。站内各处理构筑物每2h排污一次,每次排污量300-500m3左右,而原建排污池容积仅500m3,为保证排污正常进行,只能随排污随提升,否则就会制约排污,造成污泥排放不及时,因此污泥浓缩池污泥静沉时间短,污泥含水率高,压滤效果差。且设备运行负荷高,造成了电能浪费。

2.4 文一联、文明联来水含油过高
  
文一联、文明联由于建设较早,三相分离器分离效果较差,再加上洗并回收水进站,使文一污、文明污来水含油量经常超过2000mg/L,大大超过规范所规定的进站指标,进入污水处理站后使含油污水处理设备超负荷运行,处理效率降低,处理后水质不能稳定达标。

2.5 文一污、文明污没有收油设施
  
由于“水质改性工业性试验”工程实施后,将石灰乳加在了原收油罐前,使石灰乳吸附水中的原油而形成松软的团状悬浮物,悬浮在水体中,既不上浮也不沉降,使得水中的原油回收变得非常困难,原收油罐己基本丧失了原有的收油功能。

3 文一、文明、胡二污水处理站改造设计指导思想

3.1 改进工艺技术,提高设备处理效率
  
(1)三座污水站均采用新型逆向流分离沉降科研成果,提高混凝沉降设备分离效率;
  
(2)胡二污扩建两台ψ3.0压力滤罐;对三座站原建压力滤罐的集配水系统进行改造,更换滤料,采用三滤料过滤技术,提高滤罐过滤效率和效果,
  
(3)胡二污、文明污各增建排污池一座;
  
(4)文一污、文明污新建旋流分离器,提高除油效率。

3.2 提高工艺自动化水平
  
为提高污水处理系统运行效率及理水平,减轻人为因素对水质达标的影响,降低工人劳动强度,主要工艺过程采用自动化控制形式
  
(1)计量加药调节自动化。
  
(2)沉降罐排污系统自动化。
  
(3)过滤反冲洗自动化。

3.3 较为彻底、有效地解决污泥排放和处理问题
  
(1)、加大沉降罐排污系统运行强度。
  
(2)文明污、胡二污各扩建一座500m3污泥浓缩池,设配套污泥处理设施,减缓排污矛盾,提高污泥处理深度,降低污泥含水率。

3.4 文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程主要工程量

文一联污水处理站主要工程量表

3.5 改造工艺流程
 
(1)胡二污主体工艺流程为:


 
(2) 文一污、文明污主体工艺流程为:

3.6 采用的新技术
  
(1)加药工艺实现自动化
  
在来水路安装流量计量仪表,将来水信息传递给计算机控制系统,由计算机将处理后信息反馈给变频调速器,由变频调速器控制加药流量,从而实现对PH的控制。这套自控系统现场使用方便,质量可靠,操作简便,能够准确控制PH,合理加药。
  
(2)将主要处理构筑物——沉降罐结构改造为新型逆向流沉降模式
  
为解决高含固体悬浮物污水处理问题,使沉降罐功能转化为以去除ss为主,将原同向流沉降罐改造为逆向流沉降罐,即调整进出水方位和有效沉降距离,由下部进水,上部出水,使Tss在下部己预沉50-60%,水流经过斜板时,细粒径ss在斜板上沉降下来。这一处理工艺可提高ss去除率30%左右,出水ss含量可控制在50mg/l以内,大大减轻斜板运行负荷,减轻滤超过滤压力。
  
(3)加大排污强度,增设冲洗系统,实现排污自动化
  
原沉降罐底部设置两圈穿孔排泥营,两个排泥总对称布置。由于布置方式不符和加碱后污泥特性,排污效率很低。本次系统治理在罐底设置三圈穿孔排泥,将罐底排污分为四个分区,设四个排泥总,对称布置,由PLC程控器对排污阀实现定时自动启闭,分区排污。排污路上同时设手动和自动阀门,自控系统检修时可人工操作。这套系统不需操作人员在现场手动启闭阀门,由PLC程控器定时实现阀门启闭,排污时间和周期可根据现场情况人工设定。非正常情况需手动时,操作工可通过仪表盘上按钮启动沉降罐排污阀。罐底设滑泥坡,由加压出水路引入冲洗营,可正冲和反冲,加大污泥流动性,以利排污。
  
(4)采用三层滤料过滤技术,改造滤罐内构件,实现反冲洗自动化
  
滤料滤罐上层采用轻质、大粒径滤料无烟煤,中层采用石英砂,下层采用铝矾土,以有效提高滤床深度,避免反冲洗流化状态下滤料混层,提高出水水质,延长过滤周期。
  
将滤罐底部集水穿孔改造为缠绕腮丝不锈钢穿孔,上部配水喇叭门采用特制缠绕腮丝不锈钢球面布水,这样不仅可有效减小出水和反洗时滤料流失,坯可提高集、配水均匀性,延长内构件使用寿命,提高过滤效果,保证出水水质。
  
过滤反洗采用PLC程控器控制,由PLC按程序设定好的操作顺序,依次实现过滤罐阀门的开启和关闭,非正常情况需手动时操作工可通过仪表盘上的按钮启动过滤罐阀门,此时滤罐不按定时器设定时间自动操作。
  
(5)湖二污、文明污增建污泥排放池,设污泥配套处理设施
  
污泥处理流程框图为:

对排污池容积小、制约排污的污水处理站,新建一座排污池,(胡二污分为两格,可交替使用,文明污由于受场地限制,只建一格),以保证污泥有定够的静沉的时间,排污池上设链条式刮泥机,将上层浮渣和上清液刮入回收地,底部污泥刮入泥斗。回收池回收的上清液打入处理流程,池边设污泥提升,将污泥提升至板框压滤机压滤成泥饼。经污泥浓缩池沉降后,污泥含水率可由99%-98%降至96%-92%左右,经处理后泥饼含水率较低,一般可达70%-50%,可用于铺设路基、低热值燃料或回填。
  
(6)在文一污、文明污采用了新型高效油水分离设备旋流分离器;
  
(7)在自动控制上采用了计算机、变频器、PLC控制器等;
  
(8)在设计上为了防止高矿化度污水对工艺道的腐蚀,工艺道均采用了机制玻璃钢道。

4 经济效益分析

文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程完成后,实现了处理后水质全面、稳定达标,对提高原油注采率,改善地层注入环境起到积极作用。改造工程采用的污水处理新工艺、新设备,运行费用低,自动化程度高,节能效果好,处理效率大幅度提高,且工艺先进,理方便。加药自动化的实现,可准确控制PH,有效减缓系统腐蚀和结垢,延长洗井周期,注入水性能得到彻底改善。逆向流沉降罐的应用彻底解决了高含ss污水难度大、堵塞斜等问题,提高ss去除率30%左右。排污自动化和反冲洗自动化提高了处理效率和污水站科学理水平,减轻了一线工人劳动强度和污水站理难度,效果是十分显著的。设计实施后,相关注水站所辖油区每年可节省线清洗费100万元,污水、注水系统防腐及维修费1000万元。污水站每年可节约设备维修及改造费1600万元,年回收污油近12000吨,总计每年可取得直接经济效益4140万元左右。更重要的是,注入水水质达标,有效地减小地层污染,改善了油田勘探开发环境,间接的经济和社会效益更是难以估算。

5 主要水质指标分析

文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程主体工程完工后,运行情况良好,实现了水质稳定达标。特别是1999年4月系统治理全部完成后,效果更为喜人,DO含量检测为0,机杂含量稳定控制在3mg/l以下,滤膜系数稳定控制在30以上,含油量小于5mg/l,各项指标完全达到且部分指标超过部颁中低渗透油层注水指标,三个站均实现了水质二十四小时稳定达标。1999年5月设计院委托有关检测单位对胡二污水站水质做了检测,结果见表一。胡二污水处理站5月份全局十二座污水站水质曾查排名第二,6、7月份上升至第一,文一污从97年的最后一名上升为第五名,文明污上升到第三名(见表二5月份全局水质普查公报)。由于站内水质稳定达标,沿线注水网及井筒水质也趋于稳定,5月份系统抽查两次,水质指标见表三。

6 结束语

(1)文一、文明、胡二污水处理站改造完善工程设计方案针对性强,措施有效,工艺及设备先进,为中原油田污水站改造和挖潜提供了可靠的经验和参考;

(2)改造工程完成后,回注水质各项指标全部达到且部分指标超过部颁中、低渗油层注水水质指标,水质稳定,抗环境能力强,可有效减缓系统腐蚀,减小地层污染,提高油田开发效果;

(3)自动化程度高,处理效率显著提高,理方便,大幅度降低一线工人劳动强度,提高了中原油田污水处理水平和科学理水平。系统治理实施后,将对油田开发和生产形成良性循环起到促进作用。来源:谷腾水网

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