XX油田污水处理实验方案

XX 污水处理污水处理 改造工程改造工程 试试 验验 方方 案案 XXXX 科技有限公司科技有限公司 二零一一年三月二零一一年三月 XX 问题概述问题概述 XX 污水从三相分离器分离以后，污水颜色明显发黄， 经过现有工艺设备处理以后，污水悬浮物、含油量依然很 高，腐蚀、结垢、堵塞问题没有得到有效解决。 XX 设计工艺流程为：污水混凝罐沉降罐过滤罐 污水罐外排至河 2。在实际污水处理中，过滤罐并未运 行，而且除过滤罐外，其他各罐都为单罐运行，没有设计 备用罐，这就造成如果一个罐体出现问题需要维修时，需 要停产或污水不经过处理直接外排。目前，XX 污水处理系 统的运行状况和出口水质指标，不能满足 CC 注水站精细过 滤装置对水质的进水要求。因注水水质差，造成注水系统 腐蚀、结垢严重，增加了注水难度，提高了污水处理成本。 所以，如何提高现河郝一站注水水质亟待解决。 半导体电催化氧化+二级沉降罐+钛金属膜过滤器工艺 可以很好的解决上述问题，它是目前国内最先进的污水处 理工艺之一。半导体电催化氧化设备可以降低药剂的投加 量，从而减少污泥产量，同时可以有效去除污水中腐蚀、 结垢离子，并且具有良好杀菌作用。而钛金属膜过滤器在 胜利油田应用已经数年，运行效果良好，做到末端把关， 提高水质满足低渗透回注要求。这套工艺的应用可以大大 降低污水处理成本，减轻人员工作量，提高出水水质，这 套工艺在油田污水处理上具有良好的应用前景。 目录目录 1、试验目的.1 2、试验工艺流程确定.1 2.1 半导体电催化氧化法的确定.2 2.2 钛金属膜过滤装置的确定.2 3、试验工艺说明.3 3.1 半导体电催化氧化装置试验.3 3.1.1 半导体电催化氧化机理.3 3.1.2 电极材料的选择.4 3.2 不锈钢沉降罐.4 3.3 钛金属膜过滤装置试验.5 3.3.1 钛金属膜过滤装置特点.5 3.3.2 设备的技术性能.5 4、试验的水质检测.6 4.1 水质的全分析.6 4.2 半导体电催化氧化装置试验的水质检测.6 4.3 钛金属膜过滤装置试验的水质检测 .7 5、试验安排.8 1、试验目的、试验目的 XX 现有污水处理系统对污水处理完以后，腐蚀、结构 离子、SRB、TGB 等没有得到有效去除,尤其铁离子含量依然 很高，造成了注水管道腐蚀、结垢、堵塞严重。为提高现 河郝一站注水水质，解决管道腐蚀、结构、堵塞问题，满 足河 2 进水要求，我公司专门设计了半导体电催化氧化+二 级沉降罐+钛金属膜装置的试验方案。 2、试验工艺流程确定、试验工艺流程确定 经过现场勘察，在不影响 XX 生产的前提下，同时保 证试验工艺的可靠性，整套工艺设计来水从三相分离器出 水取样口接水进行试验，出水再回注进一级沉降罐，设计 污水处理量为 XXm3/d。 2.1 半导体电催化氧化法的确定半导体电催化氧化法的确定 要解决管道腐蚀、结垢问题，就要去除污水中造成腐 蚀、结构的离子以及 SRB、TGB。投加复合碱可以去除部 分离子，但在沉降罐要产生大量污泥，同时针对污水中铁 离子含量高的问题，经过研究第一步工艺采用半导体催化 氧化法，该方法能够有效杀菌、去除腐蚀、结垢离子以及 铁离子，而无需添加任何药剂。该工艺充分利用半导体材 料在电场作用下，空穴效应产生的强氧化性物质，杀灭水 中腐蚀细菌，同时将二价铁离子氧化成三价铁离子，同钙、 镁离子分别结合水中的氢氧根离子产生沉淀从水中分离， 将水中的 H2S、FeS 等硫化物氧化成单质硫而形成沉淀，从 而使水质净化，控制腐蚀、结垢。 2.2 钛金属膜过滤装置的确定钛金属膜过滤装置的确定 污水经过半导体电催化氧化装置处理后，进入一级、 二级沉降罐沉降，停留时间分别为 4 个小时。经过处理后 有害离子及细菌得到了有效去除，但是污水中还会残留部 分微小悬浮颗粒物和油。为达到出水水质标准，对于超标 的悬浮颗粒物和油，选用了钛金属膜过滤装置进行处理。 钛金属纤维膜作为过滤介质，可以在强酸、强碱及含有机 溶剂的介质中实现过滤，化学性能相当稳定。另外，滤膜 经过等离子体处理，表面具有一定的亲水斥油能力。钛金 属滤芯使用寿命长、更换周期长，过滤、反洗全自动化控 制，整套设备可以做成橇装结构、占地小、效率高。 3、试验工艺说明、试验工艺说明 3.1 半导体电催化氧化装置试验半导体电催化氧化装置试验 通过试验验证半导体电催化氧化装置下列二方面的可 靠性： （1）装置核心电极材料的选择； （2）针对水质电流大小的确定及调节 3.1.1 半导体电催化氧化机理半导体电催化氧化机理 半导体电催化氧化的机理为由电极上生成的(O2) 和 H2O2 ,在体系中形成强氧化性的羟基自由基(OH )来氧化 水体中的 Fe2+、细菌、有机物等。半导体材料的催化作用主 要在于其在电场中的“空穴”效应。半导体材料当受到大 于“禁带”宽度的能量激发时,其满带上的电子通过禁带进 入导带,同时在满带上形成空穴。空穴具有很强的俘获电子 的能力,可以夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子。 在水溶液中发生催化氧化反应,在半导体表面失去电子的主 要是水分子,生成强氧化性的羟基自由基(OH)。并且半导 体催化剂和电极产生的 H2O2 等活性氧化物质具有协同作用, 这是因为 H2O2是有效的导带电子俘获剂,同时 H2O2本身还能 提供(O) 和(OH)。因此,半导体材料在本反应体系中呈现 明显的催化效果,可以作为氧化反应体系的催化剂。 3.1.2 电极材料的选择电极材料的选择 污水具有很强的腐蚀性，所以首先要考虑电极材料的 耐腐蚀性，然后要求电极具有良好的导电性、较高的析电 势，而且催化活性高、产生自由基速率和浓度高、电流效 率高，并且要有良好的机械物理性质。 电极材料由基体材料和涂层组成，基体材料用来承载 涂层,主要包括贵金属(如 Ti、Pt) 、PbO2 和石墨等。在涂 层中掺杂一些其他金属或非金属元素,形成表面缺陷(晶面 阶梯、位错等),它们能在禁带间形成可与中间化合物强烈 作用的电子表面态,使半导体表面上的电极反应过程大大加 快。而且含掺杂电极具有较高的析氧、析氯过电位,有利于 OH 自由基的反应,还可防止含油污水中含氯有机污染物降解 时生成更难降解的有机氯化物而造成二次污染。此外,掺杂 还可避免有机物浓度较高时,在电极/ 溶液界面上生成阻碍 电子传递的聚合物膜，使电极失去作用。所以最终决定电 极材料选用 Ti/Sb-SnO2为阳极，不锈钢为阴极。 3.2 不锈钢沉降罐不锈钢沉降罐 一级、二级沉降罐采用不锈钢材质，直径为 XXm，高为 XXm，容积为 XXm3，设计停留时间为 XXh。 一级沉降罐主要用于沉淀物的沉降，达到固液分离的 目的，同时还可以去除浮油。二级沉降罐除了具有实现固 液分离、去除浮油功能外，还可以投加药剂中和来水中的 盐酸和次氯酸，避免造成出水 pH 值偏低，腐蚀管道。在二 级沉降罐出水管道上安装 pH 仪，测定出水 pH 值，根据出 水 pH 值计算污水的酸度，得出药剂的投加量。 3.3 钛金属膜过滤装置试验钛金属膜过滤装置试验 3.3.1 钛金属膜过滤装置特点钛金属膜过滤装置特点 采用的过滤介质为钛金属纤维滤膜。这种滤膜经过等 离子体的处理，表面具有一定的亲水斥油能力。钛金属是 一种惰性金属，具有优良的耐腐蚀性能，以钛金属为原料 的钛金属纤维滤膜，可以在强酸、强碱及含有机溶剂的介 质中实现过滤，化学性能相当稳定。 在钛金属纤维滤膜中粗纤维层组成支撑材料，又有很 高的机械强度，直径特别小的纤维层用于过滤，精细的纤 维位于浓缩液的一面，以防颗粒透入过滤介质，避免钛金 属纤维滤膜的快速堵塞。粗纤维层和精细纤维层是通过真 空烧结在一起的一个整体，所以机械性能特别好。 3.3.2 设备的技术性能设备的技术性能 （1）耐腐蚀性强 滤膜采用钛金属材料，其它如过滤器壳体、管汇、阀 门均采用不锈钢制造，具有优良的耐腐蚀性能。 （2）抗压能力强 由于钛金属纤维滤膜具有超强的机械性能，耐压可达 1.0Mpa，不会因为压差过高而损伤金属纤维滤膜。 （3）设备全自动化控制,采用 MCU 自动控制技术，实现过 滤、反洗的全自动化控制。 （4）耐温能力强，能过滤温度达到 80的过滤介质。 4、试验的水质检测、试验的水质检测 水质检测的采样点共设有三处： 一、整个工艺的进水管道，即三相分离器出水管道上 的取样口； 二、沉降罐的出水口 三、钛金属膜过滤装置的出水口。 在水质检测时，pH 值、进出水流量、压力、温度可以 在现场测定，其余水质指标送至第三方进行检测。 4.1 水质的全分析水质的全分析 首先要对试验进水水质作全分析，可以通过 XX 的相关 工作人员取得进水水质数据。 4.2 半导体电催化氧化装置试验的水质检测半导体电催化氧化装置试验的水质检测 水质检测的采样点设置在沉降罐的出水管道上，对于 半导体电催化氧化装置出水需要检测的水质指标见下表 1： 表 1 出水水质检测指标 阳离子Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+ 阴离子CO32-、HCO3-、Cl-、S2- 其它指标 pH 值、水温、悬浮物、浊度、电导率、油、 点腐蚀、SRB、TGB 其中，出水管道上安装了 pH 仪，时时监测 pH 值，其 余各检测指标可两个小时测定一次。 4.3 钛金属膜过滤装置试验的水质检测钛金属膜过滤装置试验的水质检测 对于钛金属膜过滤装置出水需要检测的水质指标有： 出水流量、悬浮物、悬浮颗粒物直径中值、含油量、点腐 蚀，各水质指标可两个小时测定一次，出水指标应该达到 A2 标准。 表 2 碎屑岩油藏注水水质推荐指标（SY/T5329-94） 注入层平均空气渗透率 /10-3m2 600 标准分级A1A2A3B1B 2B3C1C2C3 悬浮固体质量浓度 (mg/l) 1.0 2.0 3.0 3.04.05.05.07.0 10.0 悬浮物颗粒直径中值 /m 1.0 1.5 2.0 2.02.53.03.03.5 4.0 含油量/(mg.1-1)5.0 6.0 8.0 8.0 10.0 15.0 15.0 2030 平均腐蚀率/(mg.a-1)0.076 点腐蚀 A1、B1、C1 级：试片各面都无点腐蚀 A2、B2、C2 级：试片有轻微点腐蚀 A3、B3、C3 级：试片有明显点腐蚀 SRB 含量/（个/毫升