污水资源化技术先导试验及前期研究(0410).ppt

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1、污水资源化技术前期研究及先导试验,汇报内容,一、油田污水资源化的紧迫性,三、资源化技术前期研究及先导试验,四、结论与展望,二、胜利油田污水资源化的难点,一、油田污水资源化的紧迫性,常规处理,深度处理,胜利油田污水出路,胜利油田日产水量75.2104m3/d，产出污水中，用于注水开发的回注污水量60.1104m3/d，富余污水量15.1104m3/d，占产出水量的20%。,一、油田污水资源化的紧迫性,边水活跃不需要注水,稠油热采（只采不注、注汽锅炉用清水）,化学驱采油清水配制聚合物母液,边远油区注水源井水开发,1.97104m3/d,2.14104m3/d,1.47104m3/d,可资源化利用富

2、余污水4.11万方/d,8.62104m3/d,富余污水产生原因,一、油田污水资源化的紧迫性,污水资源化形势紧迫,（1）选井难度大；（2）回灌水串层，地层污染；（3）回灌压力升高，井况差。,进入“十二五”后，伴随着胜利油田水驱开发老油田提液稳产，稠油热采、三次采油规模不断扩大，油田污水与清水资源产需矛盾愈加突出。将油田富余污水资源化处理回用用于生产（注汽锅炉、配聚母液）用水，代替清水，是有效处置油田富余污水、缓解清水资源短缺局面的最好途径。,胜利油田目前富余污水主要处置途径：,外排,回灌,减排政策实施，外排标准日益严格,汇报内容,一、油田污水资源化的紧迫性,三、资源化技术前期研究及先导试验,四

3、、结论与展望,二、胜利油田污水资源化的难点,二、胜利油田污水资源化的难点,蒸汽锅炉给水水质标准与胜利油田稠油污水水质对比,对照蒸汽锅炉给水水质标准，胜利油田稠油油田污水经过常规处理后可实现水质净化、水质稳定的指标，绝大部分热采污水矿化度7000mg/L，其资源化处理的关键：矿化度和硬度的去除。,配制聚合物母液用水水质标准与胜利油田含聚污水水质对比,对照配聚母液用水水质标准，胜利油田含聚污水经过常规处理后可实现水质净化、水质稳定的指标，绝大部分含聚污水矿化度1000mg/L，其资源化处理的难点：矿化度和硬度的去除。,二、胜利油田污水资源化的难点,目前国内实施的油田污水资源化工程，一般采用“化学沉

4、淀-离子交换”水质软化工艺，将污水处理到注汽锅炉进水水质标准。,国内油田污水资源化工程,二、胜利油田污水资源化的难点,由于该工艺以除硬为主，处理前后污水矿化度基本不变，因此在矿化度（TDS7000mg/L)较低的辽河、河南、新疆等油田得以工程应用，实现了油田污水的资源化利用。,因此，胜利油田污水资源化处理的难点是脱盐。,汇报内容,一、油田污水资源化的紧迫性,三、资源化技术前期研究及先导试验,四、结论与展望,二、胜利油田污水资源化的难点,近年来，胜利油田对国内外油田污水资源化处理技术进行了广泛调研，并开展了大量油田污水资源化前期研究与现场试验，初步筛选出技术成熟度较高、比较适应胜利油田自然条件和

5、生产特点的两种脱盐工艺。,膜法脱盐,脱盐(除硬)工艺,反渗透脱盐,蒸发脱盐,机械压缩蒸发(MVC),适合较低矿化度（TDS10000mg/L）,适合原水含盐量无限制，处理较高矿化度（TDS10000mg/L）优势明显,UF/MF+RO双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,保安过滤,脱 盐,+,通过压力驱动作用，促进原水中溶质和水在膜两侧分离的工艺。该工艺在海水淡化等行业应用已非常成熟，其在污水处理领域应用的关键是污水严格的预处理。,自2007年，胜利油田开始进行双膜脱盐工艺处理胜利油田污水适应性研究。,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验

6、,试验流程：,超滤+反渗透,孤东氧化塘出水,保安过滤器,产出水,试验时间：2008年4-7月，稳定运行时间：60d,试验规模：产水量90L/h,适应性研究,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,试验数据显示，污水站外输水经生化后直接进入双膜脱盐工艺，水质可完全满足配聚用水和注汽锅炉用水要求。说明双膜脱盐工艺处理油田污水适应，但通过试验也发现，油田污水的复杂水质特性对双膜工艺提出更加严格的预处理要求。,处理前后水质对比,适应性研究,为此，近年来胜利油田进行油田污水双膜脱盐预处理专项技术研究，并取得系列研究成果。,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,预处理专项研究,试验流程：,试验时

7、间：2010年至今,试验规模：产水量2m3/h,滨一双膜预处理专项试验,生化,过滤,双膜,产水,滨一外输水,氧化,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,预处理专项研究-双膜进水水质要求细化定量表征,对国内石化废水双膜脱盐工艺运行情况调研，其根据石化废水特点对双膜进水水质进行了细化、分类定量要求，膜系统寿命可稳定在3年以上。,石化废水双膜系统进水水质对比,针对采出水水性复杂的特点，对双膜进水提出更加严格的水质要求。,A,因此，胜利油田根据油田污水含有原油及多种化学助剂、水质复杂的特点，对双膜工艺进水水质要求进行了细化定量表征。,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,油田采出水特点,含

8、有原油,多种化学助剂,COD高,含盐高,TOC高,浊度高,聚合物含量高（对三次采油）,预处理专项研究-双膜进水水质要求细化定量表征,反渗透进水要求,双膜系统进水水质要求,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,为保证双膜工艺稳定运行，针对不同的膜污染物，提出相应的预处理措施,B,微生物（细菌、藻类）的杀灭 降低进水混浊度悬浮物和胶体物质的去除可溶性有机物的去除,杀菌剂,絮凝,气浮,高级氧化,生物降解,油田污水污染因子,预处理措施,预处理专项研究-预处理措施,锅炉或配聚母液,浓缩盐水,生物除油,沉降,过滤,氧化,污水站出水,对溶解性小分子有机物含量较高的污水（如常规稠油污水），采用“生化-氧

9、化”预处理流程。,可溶性有机物的去除,悬浮及胶体物质的去除,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,通过大量前期研究，针对不同类型污水，初步确定两种典型预处理流程,C,淡水,回灌,预处理专项研究-典型预处理流程,双膜,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,预处理专项研究-典型预处理流程,滨一“生化-氧化”+双膜资源化现场试验数据,双膜系统进水水质要求,生化进水,生化出水,UF出水,UF进水,一段RO出水,二段RO出水,淡水,双膜,溶气气浮,缓冲罐,混凝澄清,AOP高级催化氧化,污水站外输水,对溶解性大分子有机物含量较高的污水（如含聚污水），采用“气浮-AOP-混凝澄清”预处理流程。,

10、悬浮物、油、部分胶体物质去除,通过超声空化、紫外线辐射或催化剂联合作用，产生OH，降解大分子有机物,悬浮物的去除,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,锅炉或配聚母液,浓缩盐水,回灌,预处理专项研究,2010年，在前期研究的基础上，选择胜利油田富余污水矛盾突出的孤岛油田，开展了含聚污水“气浮-AOP-混凝澄清+双膜脱盐”资源化现场小试，产出水用于配制聚合物母液。,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,现场小试,孤三污二级气浮出水 缓冲罐 提升泵 DAF（溶气气浮）AOP（高级催化氧化工艺）混凝澄清（后AOP处理）双膜 出水,试验流程：,试验时间：2010年12月06日到2010年1

11、2月24日,试验规模：产水量0.75m3/h,双膜脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,现场小试,处理前后水质对比,现场小试结果显示，出水脱盐率97%，除硬率接近100%，水质可满足配聚用水要求，用RO出水配制的聚合物母液较用清水粘度高出30-50。,聚合物母液粘度检测结果,三、资源化技术前期研究及先导试验,双膜脱盐,现场小试,试验评价,副产品的产量基本可以接受 污泥：含水率为70%时，污泥量不超过 0.3%，与水质改性工艺产生的污泥量相当。浓水：产量25%回灌地层,AOP酸性环境对设备及管材要求高，运行管理和维护要求较高。,加药与AOP协同作用净化含聚污水，双膜前水质得到深度、稳定预处理，

12、进膜水质稳定达标，保证了双膜工艺的高产水率（75%),三、资源化技术前期研究及先导试验,双膜脱盐,扩大性试验,2011年，胜利油田对孤岛“气浮-AOP-混凝澄清+双膜脱盐”工艺试验进行了多次审查，认为该技术可以满足孤岛油田污水资源化利用的要求，为缓解生产矛盾，加快工业化推广的步伐，进行了设计产水规模3000m3/d含聚污水资源化利用扩大试验工程设计。,保安过滤装置Q=4000m3/d,冷却塔棚5mx12m,气浮出水罐1座4.5m,缓冲罐1座4.5m,沉淀出水罐1座4.5m,300m3原水罐1座,300m3反渗透浓水罐1座,300m3反渗透产水罐1座,三、资源化技术前期研究及先导试验,双膜脱盐,

13、扩大性试验,3000m3/d含聚污水资源化利用扩大试验成本分析表,蒸发脱盐直接采用蒸馏原理进行盐水分离，原水含盐量对产水率影响不大，特别适合高含盐量污水脱盐处理。目前蒸发脱盐工艺主要应用于海水淡化工程中，国内外工程应用成熟的包括多效蒸发、多级蒸发、机械压缩蒸发（MVC）。其中MVC工艺在国外建有多座油田污水资源化工程。,国外部分油田污水MVC资源化工程,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,自2004年胜利油田开始开展蒸馏脱盐工艺试验研究。得出的初步结论认为，多效蒸发、多级蒸发工艺依赖蒸汽热源，自制蒸汽时高制水成本限制了其在油田的应用；而MVC

14、脱盐工艺基本不需要蒸汽热源，且在国外建有多座油田污水资源化工程，因此近年来加强该项技术的前期及国产化研究工作。,滨南稠油首站多效蒸发现场试验,产水规模5000方/d工程投资成本分析表,均未考虑回灌钻井费用,单位：元/方,未考虑蒸汽费用,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,机械压缩蒸发（MVC）工艺原理,利用涡轮发动机增压原理，将蒸发过程产生的（二次）蒸汽由压缩机压缩增压升温，形成过热蒸汽，再作为热源供污水蒸发使用。系统启动后仅需要消耗电能。,全部利用机械压缩机将电能转化为热能系统启动后，基本不需要外部蒸汽的补给，系统独立性强。国外技术成熟，已在油田领域实现工业化。,主要工艺特点：,20

15、08年，胜利油田委托美国RCC实验室进行MVC脱盐工艺处理胜利油田稠油污水室内模拟试验。试验结果显示，处理后水质可达到注汽锅炉用水需求；产水率不低于80%。其工艺核心-蒸汽压缩技术的国产化问题，一直限制了该技术工程应用。,MVC室内研究,MVC试验出水与锅炉用水对比,MVC室内模拟实验流程,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,2011年胜利油田引进法国MVC成套脱盐试验设备，在春风油田排601开展了处理规模5m3/d高盐高硬污水MVC现场试验研究，目前已取得阶段性进展。,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,现场试验撬块,MVC现场小试,现场小试试验结果,蒸发脱盐,三、资源化技术

16、前期研究及先导试验,通过试验，对进口先进设备关键工艺参数进行跟踪、分析，确定该工艺处理胜利油田高盐污水的最优能耗利用率、产水率、浓水循环比等，将对MVC技术国产化具有重要的参考价值。,MVC现场小试,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,2012年，胜利油田设计院在解剖、消化吸收国外MVC技术的先进性的基础上，与国内知名研究院所联合，着力开展MVC技术国产化工作。目前已对整套工艺流程进行了初步梳理，基本完成了工艺PFD设计，初步完成了主要设备工艺参数的优选。预计年底完成处理量20m3/h成撬试验设备的设计与加工，2012年下半年达到现场试验条件。,PFD,MVC国产化研究,蒸发脱盐,三、

17、资源化技术前期研究及先导试验,主要设备一览表,MVC国产化研究,预期达到的技术指标,产出水水质达到注汽锅炉进水和配制聚合物母液水质指标要求；产水率不低于80%；直接运行成本（电耗、药剂、蒸汽等）不超过15元/m3产出水；MVC整套工艺完全实现国产化。,MVC工艺经济性分析,蒸发脱盐,三、资源化技术前期研究及先导试验,单位：元/方,产水规模5000方/d工程投资成本分析表,按产水规模5000方/d，对胜利油田高盐污水MVC工艺资源化工程进行投资成本分析。,国外引进,国产化,汇报内容,一、油田污水资源化的紧迫性,三、资源化技术前期研究及先导试验,四、结论与展望,二、胜利油田污水资源化的难点,四、结

18、论与展望,双膜脱盐,膜法配套工艺研究,根据不同系列预处理流程，继续开展清洗、杀菌、阻垢等系列配套技术研究,开展双膜脱盐工业化试验,根据总公司安排，在孤三实施产水规模3000m3/d含聚污水资源化现场扩大试验工程,提高运行稳定性，延长膜寿命,加快工业化步伐,双膜工艺处理油田污水工程应用的前提是严格、稳定的预处理。目前的研究成果还无法支持所有类型污水大规模工业化实施，需要进一步进行技术系列化研究。,膜法预处理工艺研究,针对不同类型污水继续开展预处理工艺优化研究，形成多系列双膜预处理工艺流程,提高RO进水水质，提高产水率,目前排601机械压缩蒸发脱盐先导试验仍在开展，下一步工作方向如下：,优化工艺参数提高产水率,继续开展先导试验，通过试验，解剖、消化国外技术的先进性，为技术国产化提供可靠参考,进一步提升技术水平，推动技术国产化进度,关键设备国产化，实现技术集成,通过工艺计算和设备优选，集成机械压缩蒸发成套脱盐技术，并开展MVC国产化先导试验研究。,降低资源化制水成本，加快工程应用步伐,MVC脱盐,四、结论与展望,