華北某地氣田作業(yè)廢水處理工藝優(yōu)化探討

孫濤

摘 要：該文主要介紹了某氣田作業(yè)廢水處理工藝改造擴(kuò)能前后情況，并進(jìn)行對比?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)處理能力400m3/d，工藝存在缺陷，自動化程度低，系統(tǒng)積水積泥嚴(yán)重，回灌井能力不足，導(dǎo)致實(shí)際處理能力200m3/d。通過對現(xiàn)有工藝進(jìn)行優(yōu)化，完善處理構(gòu)筑物功能并使處理過程連續(xù)，提高自動化程度，使實(shí)際處理能力達(dá)到400m3/d。新工藝在具有工藝流程先進(jìn)，處理效果優(yōu)秀，運(yùn)行成本節(jié)省，管理難度降低等特點(diǎn)。通過改造，該廢水處理廠解決了產(chǎn)能無法麻煩氣田發(fā)展的矛盾，還對工藝進(jìn)行了升級優(yōu)化，做到了處理效果提升，運(yùn)營成本降低。此案例也對其他處理廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)有著積極的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：氣田 作業(yè)廢水 工藝優(yōu)化

中圖分類號：U664.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0127-02

An Optimization Analysis for Wastewater Treatment Process in Certain Gas Field in North China

Sun Tao

（Shanxi Long River Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Xian Shanxi，710000，China）

Abstract ： This paper mainly introduces and compares the two different conditions ， the old wastewater treatment process， and the one after expansion and reform in certain gas field.The results showed that the new process is characteristic of advanced technological process ，excellent process result， low operation cost and easy management level. The optimization experience is worth to be learned for related gas fields wastewater treatment.

Key Words： Gas field；Operation wastewater； Process optimization

在氣田開采過程中，會產(chǎn)生大量的鉆井、壓裂以及井下作業(yè)廢水。氣田水不同于油田水，由于其和地下巖層以及天然氣長期接觸，不僅含有石油類物質(zhì)，還會溶解可溶性鹽類、懸浮物、各類有機(jī)物以及添加劑、有害氣體等[1-2]。這些物質(zhì)摻合在一起構(gòu)成了一種高度穩(wěn)定、多級分散的復(fù)合液體，且具有一定粘度，是一種高含鹽、高CODCr、高懸浮物的廢水。作業(yè)廢水具有濁度高、粘度大和CODCr含量高且難以去除等特點(diǎn)，環(huán)保達(dá)標(biāo)處理難度大。

1 現(xiàn)有工藝以及存在問題

華北某氣田作業(yè)廢水處理廠始建于2005年，該處理廠占地面積約11500m2，設(shè)計(jì)處理能力400m3/d，主要對氣田的鉆井、作業(yè)廢水等進(jìn)行處理，處理合格后回灌地層。

1.1 現(xiàn)有工藝概述

目前，該作業(yè)廢水處理系統(tǒng)采用“化學(xué)氧化—絮凝沉降—強(qiáng)化固液分離”工藝進(jìn)行處理，流程為：儲液池廢水在反應(yīng)處理池內(nèi)加藥脫穩(wěn)后，進(jìn)入兩級調(diào)節(jié)池沉降；調(diào)節(jié)池內(nèi)的上清液經(jīng)泵提升進(jìn)入原浮渣池加藥再次沉降，沉降后上清水再經(jīng)泵提升經(jīng)燒結(jié)微孔濾芯精細(xì)過濾器過濾；水質(zhì)合格后進(jìn)入凈水水池，最終全部回灌地層?，F(xiàn)狀平面布置（見圖1）。

1.2 主要存在問題

（1）處理設(shè)施存在設(shè)計(jì)缺陷，自動化程度低。

反應(yīng)池、調(diào)節(jié)池、沉淀池等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池現(xiàn)在作為沉淀池使用，上清液沒有收集裝置，靠人工下入潛水泵提升，收水易攜帶懸浮物，影響水質(zhì)。底部積泥全靠1臺污泥泵人工操作，沒有高效集泥和機(jī)械清泥設(shè)備，工人勞動強(qiáng)度大、效率低、效果差。且缺乏自動加藥系統(tǒng)，人工加藥勞動強(qiáng)度大。

（2）有效處理能力不足，系統(tǒng)積水積泥嚴(yán)重。

由于處理構(gòu)筑物功能不完善，處理過程不連續(xù)，污泥處理能力不配套，池底淤泥較厚，為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，幾座水池間歇運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)處理能力只能維持在200m3/d，僅有設(shè)計(jì)能力的一半。

（3）回灌井能力不足，影響凈化水出路。

現(xiàn)有的凈化水回灌井多年的運(yùn)行，因地層堵塞、吸水能力下降以及受地層容納能力的限制，回灌壓力逐年升高，由初期的13MPa上升到20MPa，回灌水量逐年下降，只能間歇運(yùn)行，無法滿足作業(yè)廢水回灌要求。

綜上所述，該作業(yè)廢水處理場由于原有設(shè)施的缺陷，造成處理能力無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而隨著勘探開發(fā)作業(yè)不斷增加，作業(yè)廢水處理日益成為制約發(fā)展的瓶頸問題。因此，提高作業(yè)廢水處理能力并為凈化水尋求新的出路已迫在眉睫。

2 工藝優(yōu)化方案

根據(jù)作業(yè)廢水處理站目前的處理效果，現(xiàn)有的處理工藝是成熟的，主要是存在處理構(gòu)筑物功能不完善，處理過程不連續(xù)，時(shí)效低，工人勞動強(qiáng)度大等問題。因此，該改造工程仍然采用目前使用的“化學(xué)氧化—絮凝沉降—強(qiáng)化固液分離”工藝，此方案也與國內(nèi)外主流方法保持一致[3-6]。

2.1 新方案介紹

作業(yè)廢水連續(xù)處理流程有以下方面。

（1）井場來液首先卸入已建的儲液池儲存，在此各種不同性質(zhì)的作業(yè)廢水相互稀釋、中和、緩沖、沉淀。

（2）再由泵提升進(jìn)入三級連續(xù)反應(yīng)池，在三級反應(yīng)池中分別加入次氯酸鈣、聚合鋁（PAC）、聚丙烯酰胺溶液（PAM），完成氧化、中和、混凝過程。

（3）完成反應(yīng)后自流進(jìn)入兩級平流式沉淀池進(jìn)行固液分離，上清液通過集水槽收集自流進(jìn)入出水池，再經(jīng)泵提升進(jìn)入雙濾料和PE微孔濾芯兩級過濾完成凈化過程。固體沉淀在池底通過刮泥機(jī)吸泥泵抽送到污泥池，根據(jù)污泥含水率情況可加入石灰、白土或黃土等物質(zhì)進(jìn)行稠化，由螺桿泵抽送至脫水設(shè)備脫水固化[7]。工藝流程框（見圖2）。

新系統(tǒng)建成后，可以實(shí)現(xiàn)400m3/d的處理能力，出水水質(zhì)滿足《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)》（SY/T5329-1994）的要求，達(dá)到回灌標(biāo)準(zhǔn)；并且與現(xiàn)有系統(tǒng)形成600m3/d的處理能力，滿足遠(yuǎn)期作業(yè)廢水處理需求。

該工藝水處理運(yùn)行總成本包括藥劑費(fèi)用、動力費(fèi)用、人工成本、折舊費(fèi)、維修維護(hù)費(fèi)、管理費(fèi)用、污泥處理費(fèi)用幾個(gè)方面，經(jīng)過計(jì)算每立方米處理費(fèi)用為62.49元，做到了低成本運(yùn)行。

2.2 方案對比

此次工藝優(yōu)化新舊方案對比有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）工藝流程先進(jìn)，處理效果優(yōu)秀。

新工藝對原來復(fù)雜的處理工藝流程進(jìn)行了較大的改進(jìn)，使得處理工藝簡單，容易操作。采用穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行相比于舊工藝的序批式運(yùn)行處理效果穩(wěn)定全稱做到自動化且無人為因素影響。

例如，在過濾階段采用兩次過濾，除了舊工藝采用的低壓超高分子量聚乙烯（PE）經(jīng)燒結(jié)而制成的微孔管外，增加全自動雙濾料過濾罐，其填加的不是單一濾料，而是填裝不同密度的上下兩層濾料。根據(jù)水質(zhì)要求，濾料采用不同的級配比，上層為密度較小，料徑較大的輕質(zhì)濾料，下層為密度較大，粒徑較小的重質(zhì)濾料。由于兩種濾料的密度差較大，在水中下降速度也不同，密度大的下沉快，密度小的下沉慢。其優(yōu)點(diǎn)是：經(jīng)過多個(gè)周期反沖洗后，仍能保持“輕、粗”的濾料在上，“重、細(xì)”的濾料在下的分層，形成濾料粒徑自上而下由粗到細(xì)的粒度階梯濾層，發(fā)揮了不同密度、不同級配指標(biāo)下濾層截污能力，保證了過濾高效工作。

（2）運(yùn)行成本節(jié)省，管理難度降低。

改造前的處理工藝藥劑用量較大，而且藥劑由專門廠家定制，藥劑費(fèi)用一直較高，加大了企業(yè)污水處理成本。經(jīng)技術(shù)改造后，采用均能從市場采購的常見藥劑，藥劑的供應(yīng)商選擇面廣，藥劑采購費(fèi)用和購買費(fèi)用大幅度降低[8]。同時(shí)，改造后整個(gè)流程連續(xù)運(yùn)行，自動化程度高，工人勞動強(qiáng)度低且人數(shù)減少25%，不僅節(jié)約人力成本還易于管理。

新舊工藝對照（見表1）。

3 結(jié)語

通過改造，該廢水處理廠解決了產(chǎn)能無法麻煩氣田發(fā)展的矛盾，還對工藝進(jìn)行了升級優(yōu)化，做到了處理效果提升，運(yùn)營成本降低。此案例也對其他處理廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)有著積極的借鑒意義。

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