在大牛地气田勘探开发施工过程中, 产生了大量的钻井、压裂及井下作业废液。由于各类废液组成复杂, 不仅含有大量悬浮颗粒和泥沙, 而且含有可溶性无机物、有机小分子、高分子化合物、油类及胶体物质, 是一种高度稳定的多级分散复合体系, 具有一定粘度并且pH值差异大。压裂废液随着单井施工措施和要求的不同而具有不同的性质, 且具有点多面广、污染物浓度高、污染源分散, 且排放量小的特点, 达标治理难度大, 成为大牛地气田工业污水环保达标治理的重点和难点。为适应国家及地方环保要求, 华北分公司于2006年投资建设了钻井、压裂、作业井废水回注处理系统。
该系统从2007年7月到2008年8月运行一年多时间以后, 发现存在处理药剂成本过高, 能耗较大的问题。中石化华北分公司经过与西南石油大学合作开展节能技术改造, 改造后的处理工艺运行效果良好, 处理药剂成本降低60%以上, 同时也降低了污水处理运行能耗。
大牛地污水处理厂原来采用的工艺比较复杂, 改造前的处理工艺流程图见图 1。
该工艺流程主要有:
(1) 钻井作业废水(压裂液)由罐车运来, 放入1000 m3废液接收蒸发池。
(2) 在配药池中配入一定量的药剂, 充分搅拌溶解后, 经过撬装提升加药射流装置与废液混和充分反应, 反应后的废水进入1#接收调节池。
(3) 通过1#接收调节池的三个溢流口进入到2#接收调节池, 进一步调节水质水量和预沉淀后, 由泵提升进入一体化污水处理设备。
(4) 通过配套的加药装置投加药剂在一体化污水处理设备进行二次反应。
(5) 处理后的出水自行流入一次沉降池, 经沉降后由泵提升进入撬装过滤设备, 依次通过多介质过滤、纤维球过滤及PE精细过滤, 进一步去除水中的悬浮物。
(6) 经过多级过滤后的出水进入到清水池中, 然后通过回注泵注入到回注井。
2008年10月, 中石化华北分公司委托西南石油大学开展节能改造技术研究, 对原有处理工艺进行改造, 以降低药剂费用和处理能耗。改造后的工艺流程见图 2。
改造后的工艺流程分为以下几个主要步骤:
(2) 将废液用泵打入100 m3反应池中, 按比例加入一定量的药剂与废液混和充分反应后进入1#接收调节池。
(3) 1#接收调节池的上清液泵送到2#接收调节池, 进一步调节水质水量和沉淀后, 由泵提升进入二次反应池。
(4) 在二次反应池中加入一定量的药剂, 进行二次反应。
(5) 二次反应处理后的出水泵送到一次沉降池, 经沉降后由泵提升进入撬装过滤设备, 依次通过多介质过滤、纤维球过滤及PE精细过滤, 进一步去除水中的悬浮物;
(6) 过滤出水进入二次沉降池, 然后进入清水池, 最终通过回注注入到回注井。
改造后的工艺流程简单, 在降低处理费用的同时能确保处理出水水质达到回注标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》 (SY/T5329-1994)的要求。
污水处理厂进行节能技术改造后取得了以下几方面的成果:
(1) 本次技术改造对原来复杂的处理工艺流程进行了较大的改进, 处理工艺简单, 容易操作;
(2) 原处理工艺使用的药剂由某一厂家专供, 不能从市场公开采购。技术改造后采用的三种污水处理药剂(氧化剂、混凝剂、混凝助剂)均能从市场采购, 药剂的供应商选择面广, 药剂采购费用降低;
(3) 不再使用撬装提升加药射流装置, 该装置对操作工人的技术要求较高, 在实际运行中往往达不到理想的加药效果, 而且其能耗较高, 其功率达5.5 kW。
(4) 拆除了一体化污水处理装置, 该装置结构复杂, 但对于处理污水处理厂的综合废液效果并不明显, 而且其能耗较高, 其功率为12 kW。
改造前的处理工艺药剂用量较大, 而且药剂由专门厂家定制, 药剂费用一直较高, 加大了企业污水处理成本。经技术改造后, 处理药剂费用大幅度降低。改造前后处理药剂的单价及加量见表 1。
节能技术改造运行一年后的情况表明, 药剂成本大幅度下降, 目前的药剂成本大约为50元/m3污水, 相比改造前的近120元/m3, 节约近60%。
大牛地污水处理厂通过节能技术改造, 取得了如下成果:
(1) 大幅度地降低了处理药剂费用, 药剂成本从120元/m3降低到目前的50元/m3;
(2) 简化了处理工艺流程, 降低了运行能耗, 达到了节能降耗的目的。
2010, Vol. 39 Issue (2): 171-172
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