大慶油田采油七廠含油污泥處理技術(shù)應(yīng)用效果及評價
技術(shù)支持
1 概述
油田含油污泥主要來源于容器清淤、沉降罐排泥、污水回收池清淤、油水井作業(yè)落地污泥等。含油污泥主要由儲層中微小顆粒、各種化學(xué)藥劑形成的絮體、管道腐蝕產(chǎn)物和垢物、壓裂液、細(xì)菌、硫化物、苯系物、地表泥沙等組成。
油氣集輸及水處理系統(tǒng)中的污泥，如果不能及時清除，將會造成油水分離設(shè)備內(nèi)的有效分離空間變小，沉降時間縮短，油水分離效果變差，降低處理設(shè)備有效處理能力，影響處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。同時污泥在脫水和污水處理系統(tǒng)中惡性循環(huán)，導(dǎo)致處理后水中懸浮固體超標(biāo)。排出的污泥如果得不到有效及時處理，將會對生產(chǎn)區(qū)域和周邊環(huán)境造成不同程度的影響：一是含油污泥中油氣揮發(fā)，使生產(chǎn)區(qū)域空氣中烴濃度超標(biāo)；二是堆放的含油污泥污染地表水甚至地下水；三是含油污泥中的原油會造成土壤板結(jié)，影響生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，目前大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠（簡稱采油七廠）產(chǎn)生含油污泥1.12×104t/a（含水率90%～95%），含油污泥的含水率為70%時，大約含油污泥量為0.87×104t/a。
采油七廠從2009年開始，先后應(yīng)用了5套含油污泥處理裝置，如下表所示：
站名 | 污泥處理工藝 | 處理能力（m3/h） | 建設(shè)時間 |
1#聯(lián)合站 | 污泥濃縮罐+兩級旋流+離心機 | 6 | 2009 |
4#聯(lián)合站 | 污泥濃縮罐+兩級旋流+離心機 | 6 | 2009 |
2#聯(lián)合站 | 污泥濃縮罐+疊螺機 | 10 | 2011 |
3#聯(lián)合站 | 污泥濃縮罐+疊螺機 | 10 | 2013 |
1#含油污泥處理站 | 含油污泥預(yù)處理+調(diào)質(zhì)裝置+離心機 | 5 | 2012 |
小計 | 37 |
2 工藝原理及流程
2.1 污泥濃縮罐+兩級旋流+離心機
含油污泥經(jīng)污泥濃縮罐重力濃縮，將污泥中的固體物質(zhì)沉降、壓密后，通過排泥泵送入一級旋流分離器、二級旋流分離器，含細(xì)顆粒的液體通過溢流管向上排出，粗顆粒由錐體的底流排出，進(jìn)入離心機脫水。離心機高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大離心力，密度小的液體形成同心內(nèi)層，經(jīng)過可調(diào)節(jié)的堰板從轉(zhuǎn)鼓大端排出；密度較大的顆粒沉降至轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，被與轉(zhuǎn)鼓作相對運動的螺旋輸送器從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上刮下并推至錐形端排渣口排出。
2.2 污泥濃縮罐+疊螺機
含油污泥經(jīng)污泥濃縮罐重力濃縮，將污泥中的固體物質(zhì)沉降、壓密后，通過排泥泵送入疊螺機脫水。在疊螺機螺旋推動軸連續(xù)運轉(zhuǎn)推動下，污泥中的水分從相對移動的疊片間隙中受擠壓排出。
2.3 含油污泥預(yù)處理+調(diào)質(zhì)裝置+離心機
含油污泥通過預(yù)處理橇的污泥分選轉(zhuǎn)輪與篩板的共同作用，將聚結(jié)在一起的大塊污泥通過污泥分選轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)被打散，污泥中大于5mm的顆粒被分選轉(zhuǎn)輪推進(jìn)預(yù)處理裝置一側(cè)的大塊物料收集箱內(nèi)，小于5mm的污泥通過污泥分選篩板的篩孔進(jìn)入污泥預(yù)處理槽。液態(tài)含油污泥、回?fù)綗崴颓逑磩?、調(diào)節(jié)劑、破乳劑同時進(jìn)入調(diào)質(zhì)罐，在罐內(nèi)攪拌器作用下，污泥與藥劑充分混合，在藥劑作用下，分離出污泥中油和水，上部液體溢流到油水分離器，下部含油污泥通過泵輸至離心機進(jìn)行固液分離。
3 運行情況及效益評價
3.1 運行情況
1#聯(lián)合站污泥脫水裝置于2010年8月投運，采用的是“污泥濃縮罐+兩級旋流+離心機”工藝，處理能力為6m3/h。
運行過程中進(jìn)行兩方面改進(jìn)：一是針對懸浮污泥工藝排出的污泥中含微小懸浮物顆粒較多，兩級旋流處理效果不明顯的情況，采取了污泥濃縮罐出口超越兩級旋流預(yù)濃縮，直接進(jìn)離心機的工藝；二是針對離心機脫出水懸浮物含量高，出水發(fā)黑，重新進(jìn)入水系統(tǒng)后增加前端懸浮污泥過濾處理負(fù)荷的問題，結(jié)合現(xiàn)場實際增設(shè)旁通管線，將離心機脫出水經(jīng)地缸（在地下的一種裝置，用來收集污水）輸至濃縮污泥罐循環(huán)處理。
運轉(zhuǎn)主要設(shè)備離心機（功率29.5kW，轉(zhuǎn)速3500r/min）、加藥泵及螺旋輸送機（功率4.5kW）。目前1#聯(lián)合站離心機每天運行5～6h，日處理污泥量20～30m3，藥劑為陽離子聚丙烯酰胺，加藥濃度為40mg/L，離心機脫水后的污泥經(jīng)翻斗車?yán)林付ù娣诺馗苫幚?。脫出污泥晾曬一周后，呈黃土狀，看不到含油痕跡（再一次證明脫水除泥的效果較好）。對污泥濃縮罐出泥及離心機排泥取樣化驗，處理后的污泥平均含水率為69.6%、平均含油率為3.7%，見下表所示：
序號 | 濃縮罐出泥（%） | 離心機排泥（%） | ||||
含油率 | 含水率 | 含固率 | 含油率 | 含水率 | 含固率 | |
1 | 7.8 | 89.4 | 2.8 | 3.3 | 69 | 27.7 |
2 | 5.6 | 89.6 | 4.8 | 4.2 | 69.7 | 26.1 |
3 | 6.4 | 89.9 | 3.7 | 3.5 | 70.2 | 26.3 |
平均 | 6.6 | 89.6 | 3.8 | 3.7 | 69.6 | 26.7 |
4#聯(lián)合站污泥脫水裝置于2010年5月投運，工藝同1#聯(lián)合站污泥脫水裝置，處理規(guī)模也為6m3/h，但其前端為“橫向流+二級過濾”工藝，污水處理規(guī)模為1500m3/d，目前污水處理量為1300m3/d。污泥主要來自于橫向流除油器。
運轉(zhuǎn)主要設(shè)備離心機（功率29.5kW，轉(zhuǎn)速3500r/min）、兩級雙旋流、加藥泵及螺旋輸送機（功率23kW），由于橫向流儲油器排泥量較小，目前平均3個月裝置運行一次，一次排泥4～5h，日處理污泥量20～25m3，藥劑為陽離子聚丙烯酰胺，加藥濃度為17mg/L，離心機脫水后的污泥經(jīng)翻斗車?yán)林付ù娣劈c干化處理。對污泥濃縮罐出泥及離心機排泥取樣化驗，處理后的污泥平均含水率為67.7%、平均含油率為2.3%。
2#聯(lián)合站污泥脫水裝置于2012年9月投運，處理能力為10m3/h，采用的是“污泥濃縮罐+疊螺機”工藝，其前端為“一級沉降+速沉器+精細(xì)過濾”工藝，污水處理規(guī)模為5000m3/d，目前污水處理量為3500m3/d。
運轉(zhuǎn)主要設(shè)備疊螺機（功率4kW）、加藥泵及螺旋輸送機（功率4.5kW），目前疊螺機每半個月運行一次，一次5～6h，每次處理污泥量50～60m3，藥劑為陽離子聚丙烯酰胺，加藥濃度為20mg/L，疊螺機脫出水輸至污水回收池內(nèi)沉降后泵輸進(jìn)沉降罐，疊螺機脫水后的污泥經(jīng)翻斗車?yán)林付ù娣劈c干化處理。
對污泥濃縮罐出泥及疊螺機排泥取樣化驗，處理后的污泥平均含水率為60.9%、平均含油率為3.2%。
3#聯(lián)合站污泥脫水裝置于2013年投運，處理能力為10m3/h，采用的是“污泥濃縮罐+疊螺機”工藝，其前端為“一級沉降+懸浮污泥+二級過濾工藝”，污水處理規(guī)模為5000m3/d，目前污水處理量為5100m3/h。
運行過程中進(jìn)行兩方面改進(jìn)：一是針對3#聯(lián)合站含油污泥含水較低，從疊螺機污泥穩(wěn)定槽自流進(jìn)絮凝反應(yīng)槽的速度較慢，排泥泵一運行，污泥穩(wěn)定槽內(nèi)的含油污泥會從中溢出的問題，采取了增加疊螺機污泥穩(wěn)定槽與絮凝反應(yīng)槽的高度差來提高污泥流動性；二是增加排泥泵進(jìn)出口連通閥和排泥泵出口接污泥濃縮罐進(jìn)口連通閥。改造后解決了因污泥濃度過大而導(dǎo)致的疊螺機無法正常運行的問題。
運轉(zhuǎn)主要設(shè)備疊螺機（功率3.15kW）、螺旋輸送機（功率4kW），目前該站疊螺機每天運行5～6h，日處理污泥量50～60m3，加藥濃度為24mg/L，疊螺機脫水后的污泥經(jīng)翻斗車?yán)林付ù娣劈c干化處理。對污泥濃縮罐出泥及疊螺機排泥取樣化驗，處理后的污泥平均含水率為58.6%、平均含油率為3.1%。
1#含油污泥處理站裝置于2013年8月開始試投，設(shè)計處理能力5m3/h，處理工藝采用的是“含油污泥預(yù)處理+調(diào)質(zhì)裝置+離心機”，其前端為污泥收集池或罐車污泥。運行中發(fā)現(xiàn)由于該站污泥收集池中的污泥多數(shù)為站內(nèi)清淤污泥，老化油及硫化物含量較高，處理后污油隨葡北9#轉(zhuǎn)油站外輸至2#聯(lián)合站進(jìn)電脫水處理，導(dǎo)致2#聯(lián)合站電脫水器電場不穩(wěn)定，只能間斷運行確保2#聯(lián)合站原油處理正常運行，規(guī)劃將在2#聯(lián)合站新建一套熱化學(xué)脫水裝置，處理老化油及含硫化物較高的污油。
運轉(zhuǎn)主要設(shè)備預(yù)處理裝置（功率50kW）、離心機（功率40kW）、加藥裝置（功率3kW）等，投運期間離心機每小時出泥0.05m3，加入藥劑有破乳劑、調(diào)節(jié)劑、清洗劑、混凝劑，混凝劑加藥濃度為96mg/L，離心機脫出水輸至站內(nèi)油水分離裝置進(jìn)行油水分離，離心機脫水后的污泥經(jīng)翻斗車?yán)林付ù娣劈c干化處理。對污泥調(diào)質(zhì)罐出泥及離心機排泥取樣化驗，處理后的污泥平均含水率為69.6%、平均含油率為4.1%。
3.2 效益評價
通過各種工藝的投資和運行費用對比，從運行費用上看，“污泥濃縮+疊螺機”脫水工藝投資較少，處理費用較低，見下表所示：
站名 | 脫水工藝 | 裝置及配套投資（萬元） | 加藥濃度 （mg/L） | 電費（元/m3） | 藥劑費（元/m3） | 污泥處理費用（元/m3） |
1#聯(lián)合站 | 污泥濃縮+兩級旋流+離心機脫水 | 445.53 | 40 | 3.37 | 2.88 | 6.25 |
4#聯(lián)合站 | 污泥濃縮+兩級旋流+離心機脫水 | 445.53 | 17 | 5.20 | 1.22 | 6.43 |
2#聯(lián)合站 | 污泥濃縮+疊螺機 | 402.67 | 20 | 0.51 | 1.44 | 1.95 |
3#聯(lián)合站 | 污泥濃縮+疊螺機 | 432.67 | 24 | 0.43 | 1.73 | 2.15 |
1#含油污泥處理站 | 含油污泥預(yù)處理+調(diào)質(zhì)裝置+離心機 | 1940.67 | 96 | 11.06 | 6.91 | 17.97 |
4 認(rèn)識及建議
（1）“污泥濃縮+疊螺機”脫水工藝一次性投資和運行費用均低于“污泥濃縮+離心機”工藝，且現(xiàn)場噪音較低，調(diào)節(jié)方便。污泥濃縮罐出泥可直接進(jìn)離心機或疊螺機脫水，能簡化排泥泵及兩級旋流預(yù)濃縮工藝，建議在今后設(shè)計時，增設(shè)排泥泵進(jìn)出口連通管線、污泥濃縮罐出口取樣口。
（2）針對污油中含硫化物較多區(qū)域，在新建含油污泥集中處理站時，配套應(yīng)用去除硫化物的工藝設(shè)備及相應(yīng)的解決措施，以保證后續(xù)工藝的平穩(wěn)運行。
（3）對于產(chǎn)生污泥量較多的站庫，在站內(nèi)集中應(yīng)用污泥減量化工藝；對于產(chǎn)生污泥量較少的站庫，可采取日常排泥進(jìn)污泥濃縮罐濃縮后，拉運至集中處理站處理的模式。
