油田污水處理設(shè)備包括油田回注污水處理設(shè)備和污水外排達(dá)標(biāo)處理設(shè)備,主要建設(shè)在聯(lián)合站內(nèi)的污水處理系統(tǒng)中或污水處理站,是油田地面工程的重要組成部分。
目前,我國(guó)陸上油田大部分采用注水開(kāi)發(fā)方式,各油田已進(jìn)入高含水期。大量的采油污水必須回注地層,才能保持地層能量平衡,維護(hù)油田穩(wěn)定生產(chǎn),因此水處理工程系統(tǒng)在地面工程中占有較大的比例。在全國(guó)石油系統(tǒng)內(nèi)部一直在進(jìn)行油田污水處理設(shè)備的研究工作,形成了一批專業(yè)水處理設(shè)備研究生產(chǎn)單位。
1 除油裝置
除油裝置是采油污水處理中廣泛應(yīng)用的設(shè)備,它的主要作用是除去污水中的殘余原油,以防油珠注入地下堵塞地層。
(1)立式除油罐。立式除油罐是一種重力分離型除油構(gòu)筑物,它是利用油粒在油水中的相對(duì)密度差的原理,使粒徑較小的油粒隨水流動(dòng),不斷碰撞聚成大的油珠而上浮以達(dá)到油水分離的目的。這種設(shè)備對(duì)污水中含油≥100mg/L時(shí)除油效果較好,可達(dá)98%以上,缺點(diǎn)是污水停留時(shí)間長(zhǎng),容積大。目前有兩種強(qiáng)化措施可進(jìn)一步提高除油效率,即降低立式除油罐的高度,加大除油罐面積;在罐內(nèi)沉降區(qū)安裝蜂窩斜管或斜板。
(2)橫向流除油器。該設(shè)備是在斜板除油器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,由含油污水的聚結(jié)區(qū)和分離區(qū)兩部分組成,具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)、水流流態(tài)及高效的性能,已應(yīng)用于大慶油田。
(3)壓力組合除油裝置。為了提高除油構(gòu)筑物單位容積處理能力及防止氧進(jìn)入含油污水處理系統(tǒng),在粗粒化及斜板除油技術(shù)基礎(chǔ)上采用壓力除油、壓力沉降及除油、沉降合一等幾類設(shè)備,由于采用了聚結(jié)技術(shù)、斜管分離技術(shù)等,提高了分離效率。設(shè)備體積小,目前已有定型設(shè)備銷售。
(4)氣浮選設(shè)備。1986年,大港油田采用仿WEMCO公司的四級(jí)葉輪浮選機(jī),投入運(yùn)行后除油效果良好。后來(lái),中原、勝利、遼河、青海等油田的污水站引進(jìn)美國(guó)WEMCO、PETRECO公司的葉輪浮選機(jī),各油田設(shè)計(jì)院消化引進(jìn)設(shè)備,也相繼設(shè)計(jì)出這類浮選機(jī),在油田獲得廣泛應(yīng)用。
(5)旋流分離器。旋流分離器能實(shí)現(xiàn)油水分離,是國(guó)外80年代末開(kāi)發(fā)的一種高效除油設(shè)備,國(guó)內(nèi)引進(jìn)數(shù)套用于污水除油的水力旋流器,同時(shí)開(kāi)展國(guó)產(chǎn)化研究,已在勝利等油田得到應(yīng)用。這種設(shè)備具有體積小、效率高、投資和操作費(fèi)用較低等特點(diǎn)。
(6)國(guó)外對(duì)含油污水的處理已開(kāi)發(fā)出一些新的設(shè)備,如新型密閉浮選箱、水力旋流器、各種組合式油水分離器等。
2 混凝沉降設(shè)備及過(guò)濾設(shè)備
混凝沉降設(shè)備主要作用是實(shí)現(xiàn)污水中的水、懸浮物分離。目前應(yīng)用較多的有斜管(板)沉降罐,其水流方向?yàn)橥蛄餍问?,污水中的懸浮物通過(guò)化學(xué)混凝劑變成大顆粒加速沉降,實(shí)現(xiàn)凈化污水的目的。一種新型的逆向流沉降罐正在江漢石油學(xué)院研究試驗(yàn)之中,已取得較好的室內(nèi)效果,可望推廣使用。
過(guò)濾設(shè)備是油田污水處理中的關(guān)鍵設(shè)備,也是污水處理的一關(guān)。各油田和設(shè)計(jì)生產(chǎn)單位都把過(guò)濾技術(shù)和設(shè)備作為研究的重點(diǎn),技術(shù)水平提高較快,目前以壓力過(guò)濾罐為主。
(1)多層濾料過(guò)濾器。早期的單一石英砂過(guò)濾已被淘汰。采用無(wú)煙煤、磁鐵、石英砂濾料的深床過(guò)濾技術(shù),目前廣泛應(yīng)用于油田污水處理中。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的全自動(dòng)雙濾料過(guò)濾器,已由江漢石油機(jī)械廠開(kāi)發(fā)并生產(chǎn),在勝利、青海、遼河等油田得到應(yīng)用。
(2)核桃殼過(guò)濾器。核桃殼過(guò)濾器由江漢機(jī)械研究所開(kāi)發(fā)并成功地應(yīng)用于大港油田的污水精細(xì)過(guò)濾,并逐步完善各種配套設(shè)施。由于核桃殼濾料具有親水性疏油性能,容易洗滌再生,污水中含油低于100mg/L時(shí)過(guò)濾效果良好。污水中含油過(guò)高時(shí),污油易將濾料污染使其板結(jié)而失去效果,必須配套高效除油清洗劑定期攪拌清洗濾料。這種設(shè)備目前國(guó)內(nèi)石油機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)較多,已成為污水處理中主要的過(guò)濾設(shè)備。
(3)PEC和PE管微孔過(guò)濾器。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品起初用于清水處理中,后應(yīng)用于油田注清水過(guò)濾中,可控制懸浮固體顆粒直徑達(dá)到2μm以下,目前有桂林、吉林等廠家生產(chǎn)此類設(shè)備。
(4)濾心過(guò)濾器。這類裝置多用于注水井口過(guò)濾,是控制水質(zhì)的一類。中原文南、勝利、渤海等油田引進(jìn)這種裝置。其缺點(diǎn)是濾心價(jià)格過(guò)高,不能再生,易污染,影響了這種過(guò)濾器的推廣。
(5)陶瓷膜過(guò)濾裝置。這類裝置主要應(yīng)用于低滲透油田注清水的處理過(guò)程中,用于處理含油污水尚沒(méi)有成功的報(bào)道。
3 污泥濃縮設(shè)備
污水處理中產(chǎn)生的含油污泥從污水處理系統(tǒng)中排出后,含有大量的粘性泥質(zhì)、細(xì)菌、油污等,目前各油田均采取措施進(jìn)行濃縮處理。
(1)帶式壓榨過(guò)濾機(jī)。這種設(shè)備處理含油污泥需首先加入絮凝劑,國(guó)內(nèi)已有多家單位生產(chǎn)此種設(shè)備。新疆油田采油二廠采用河南商城的帶式壓榨機(jī)處理污泥效果良好。缺點(diǎn)是處理量小,濾帶易被油污染,污泥含水率仍較高。
(2)廂式壓濾機(jī)。這種裝置處理的污泥其含水率可下降為50%,濃縮效果好,已在中原、大港、勝利等油田成功運(yùn)用,此種設(shè)備屬國(guó)內(nèi)化工行業(yè)成熟裝置。缺點(diǎn)是笨重,投資較大,不能連續(xù)生產(chǎn)。
(3)高速離心機(jī)。此種設(shè)備利用高速旋轉(zhuǎn)作用,使污泥濃縮,生產(chǎn)效率高,可連續(xù)生產(chǎn)。勝利油田草橋污水站引進(jìn)的此類設(shè)備,處理污泥效果良好。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,運(yùn)轉(zhuǎn)部件易損壞,目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備與國(guó)外設(shè)備尚有一定差距。
4 其它設(shè)備
(1)脫氧裝置。國(guó)內(nèi)油田普遍采用的是真空脫氧塔。華北油田設(shè)計(jì)院在吐哈油田污水工程中采用了兩級(jí)平衡法真空脫氧塔,勝利油田與北京化工大學(xué)合作,開(kāi)發(fā)了超重力場(chǎng)脫氧裝置,用于海洋油田脫水注氧工程。
(2)洗井車。該設(shè)備首先由吉林油田研制并投入運(yùn)用。河南油田開(kāi)發(fā)出集注水和水處理于一體的XJC63-6A型污水處理車,用于洗井水回收等。
5 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)油田污水處理設(shè)備經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已基本能滿足油田污水處理工程建設(shè)的需要,但也存在許多問(wèn)題不容忽視。主要問(wèn)題是傳動(dòng)部件易損壞,設(shè)備自動(dòng)化水平低;一次儀表不耐用;除機(jī)雜效果差;過(guò)濾罐濾料易損失;水力旋流器穩(wěn)定性差;精細(xì)過(guò)濾裝置不能再生;核桃殼濾料易被油污染而板結(jié)失效等。
目前國(guó)內(nèi)油田采出水一般采用除油-混凝-過(guò)濾的“三段式”處理流程,應(yīng)注重高效多功能一體化采出水處理設(shè)備的研究開(kāi)發(fā),同時(shí)石油企業(yè)應(yīng)開(kāi)放市場(chǎng)、引入社會(huì)力量開(kāi)展高效水處理設(shè)備的研究工作,提高設(shè)備的科技含量,提高我國(guó)油田水處理裝置的技術(shù)水平。