專利名稱：天然氣田污水及固體污染物綜合處理工藝方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于油氣田特別是天然氣田開發(fā)和生產(chǎn)、集輸過程中污 水及固體污染物處理的工藝方法。
背景技術(shù)：
天然氣是一種清潔、高效、廉價的氣態(tài)能源和化工原料，其用途十分廣 泛，在很多領域能夠代替石油和煤炭資源。天然氣的地下儲量相當豐富，是 未來可長期依賴的戰(zhàn)略能源之一。目前全球天然氣勘探開發(fā)技術(shù)、大規(guī)模儲 運技術(shù)和下游應用技術(shù)發(fā)展很快，加之石油、煤炭資源的有限性與需求的高 增長性相矛盾，自然環(huán)境的高標準要求與使用石油煤炭資源的高污染性相矛 盾，使得天然氣的戰(zhàn)略地位和作用越來越顯著。
天然氣田在勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、集輸過程中會產(chǎn)生污水和固體污染物， 對環(huán)境構(gòu)成污染威脅。天然氣田污水主要來源和性質(zhì)為1、采氣伴生污水。 來源于氣田產(chǎn)氣地層，伴隨天然氣生產(chǎn)而產(chǎn)出地面，含有油類(輕烴)物質(zhì)
和水溶解物，C0D、 B0D含量較高，礦化度較高；2、集輸加工污水。天然氣 地面集輸和加工處理時產(chǎn)生的污水，其中污染物含量相對較低，但有時可能 含有添加的化學劑， 一般并入采氣污水中；3、鉆井完井污水。鉆井完井施 工產(chǎn)生的廢棄泥漿和污水， 一般暫儲在鉆井泥漿池中，在泥漿池環(huán)保處理時 要從廢棄泥漿中分離出污水，污水中有機和無機污染物含量比較高，油類、 C0D、 B0D、色度較高；4、氣井壓裂作業(yè)污水。包括天然氣井壓裂返排液、 井下作業(yè)過程中由人工加注到地層又返排到地面的各種污水，可能含有人工加注的化學劑，有時直接排入泥漿池中，有時直接排入采氣污水中。固體污 染物的主要來源則為鉆井廢棄泥漿，部分來源于完井、壓裂、作業(yè)等增產(chǎn)措 施形成的固體廢棄物，此外污水處理時也產(chǎn)生固體廢棄物。
長期以來，天然氣生產(chǎn)主要是分離回收油田伴生氣，通常用于油田以釆 油為主的油田污水處理工藝技術(shù)比較成熟，但不能直接用于專門生產(chǎn)天然氣 的氣田污水處理。這是由于天然氣田的污水和固體污染物來源點多面廣，所 含污染成分多，性質(zhì)比較特殊，加之天然氣田所處的自然環(huán)境因素等限制， 導致環(huán)保處理工藝復雜特殊，處理難度很大。據(jù)查，目前尚無專門用于天然 氣田污水及固體污染物綜合處理的成熟可靠的工藝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合天然氣田污水和固體污染物綜合處理 達到無害化并可獲得良好環(huán)保效果和經(jīng)濟效益的天然氣田污水及固體污染 物綜合處理工藝辦法。
本發(fā)明的工藝方法包括五個工藝單元采氣伴生污水凈化處理單元、鉆 井泥漿污水凈化處理單元、出水生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)單元、出水精細過濾排 放單元、污泥凈化與固體污染物固化處理單元。
各單元的實施步驟及技術(shù)要點如下
I .采氣伴生污水凈化處理單元處理采氣伴生污水、集輸加工污水和 部分作業(yè)污水，其過程包括污水集運、密閉污水調(diào)節(jié)油水分離、精細油水 分離、氣浮或絮凝處理
(1)污水集運首先將污水收集于集水罐內(nèi)，集水罐為密閉容器，采 用鋼、鋁、不銹鋼等金屬或鋼、鋁與陶瓷、玻璃的復合材料、PVC、 PE、 ABS等塑材或這些塑材與玻璃纖維復合的材料制造，罐外設置良好保溫；將集水 罐內(nèi)的污水采用汽車罐車運輸或鋪設專用管道等方式集運至污水處理廠，進 入密閉污水調(diào)節(jié)油水分離裝置；
(2) 密閉污水調(diào)節(jié)油水分離在油水分離裝置中對污水進行PH調(diào)節(jié)或 加入破乳劑，調(diào)節(jié)溫度，初步將污油和污水分離開來；
(3) 精細油水分離污水進入油水精細分離系統(tǒng)充分分離污水中所含 的油分，油水精細分離系統(tǒng)可采用壓力除油器、斜板除油器、旋流式除油器、 立罐式除油器、填料除油器等裝置；分離出來的污油進入油品精制裝置，進 行油品脫水脫污精制和穩(wěn)定，得到精制穩(wěn)定的油品；
(4) 氣浮或凝絮處理..污水進入氣浮或絮凝氣浮系統(tǒng)進行處理，以完 全除去所含的油類，同時除掉部分其它有機物、無機物，降低C0D、 B0D、懸 浮物；將采氣污水進行酸堿度調(diào)節(jié)使PH值為5—7，進行氣浮處理，為增加 氣浮效果可加入浮選劑和助浮劑。氣浮的氣體可以是空氣、氮氣、天然氣、 二氧化碳、煙道氣、廢氣，浮選劑可以采用Fe2+、 Fe3+ 、 A廣的氯化物、溴 化物、硫酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、復合聚合鋁、復合聚合鐵，助 浮劑可以采用聚丙烯酰胺、改性淀粉、生物黃原膠、生物蛋白質(zhì)、纖維素、 改性纖維素或它們的兩種或兩種以上復配物，氣浮裝置可采用組合氣浮設
備，亦可采用自建氣浮池；絮凝/氣浮的出水進入生化處理水質(zhì)調(diào)節(jié)單元， 絮渣或污泥進入污泥脫水干化裝置。
II.鉆井泥漿污水凈化處理單元處理井場泥漿池中的污水，包括鉆井 完井污水、氣井壓裂污水和部分作業(yè)污水，其過程包括井場泥漿池氧化破 膠沉降、污水集運、污水調(diào)節(jié)二次氧化破膠、混凝沉降泥水分離、微電解或氧化處理；
(1) 井場泥漿池氧化破膠沉降在井場泥漿池內(nèi)投放氧化劑和催化劑并攪拌，對其中的膠性物質(zhì)和部分污染物深度氧化，破膠后再充分沉降；這里所說的氧化劑可以是過氧化氫、氯酸鹽、高氯酸鹽、二氧化氯、高錳酸鹽、高鐵酸鹽、臭氧、純氧、空氣，催化劑可以是鐵、錳、鈷、鎳的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽；
(2) 污水集運沉降后將泥漿池中的污水進行收集，采用汽車罐車或鋪設專用管道方式運送至污水處理廠的水質(zhì)調(diào)節(jié)池中；
(3) 污水調(diào)節(jié)二次氧化破膠在水質(zhì)調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)pH值至5 — 7，然后再加入催化劑和氧化劑并攪拌，對膠性物質(zhì)和污染物進行二次深度氧化，所采用的氧化劑和催化劑同(1)，氧化后期鼓入空氣進行曝氣加速氧化，氧化時
間約為6小時；
(4) 混凝沉降泥水分離污水氧化破膠后進入絮凝沉降與泥水分離裝置，經(jīng)氧化和絮凝可大幅度減少C0D、 B0D、懸浮物，降低色度，在混合器中加入混凝劑和助凝劑，快速與污水充分混合，在絮凝裝置中進行沉降分離；混凝劑助凝劑可以用管道混合器加入，也可以直接加入到絮凝裝置中；混凝劑可以是Fe2+、 Fe3+ 、 A廣的氯化物、溴化物、硫酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、復合聚合鋁、復合聚合鐵，助凝劑可以是聚丙烯酰胺、生物黃原膠、改性淀粉、生物蛋白質(zhì)、纖維素、改性纖維素或它們的兩種或兩種以上復配物；混凝裝置可采用組合混凝設備，亦可采用自建混凝池，泥水分離可以采用自然沉降分離，斜板沉降池分離，也可采用機械強制分離，機械強制分離可采用立式離心固液分離機、臥式離心固液分離機、旋渦式固液分離機、真空固液分離機或帶式壓濾機、真空帶式壓濾機、板框式壓濾機；
(5)微電解或氧化處理污水進行pH調(diào)節(jié)后進入微電解池，通過微電解池中的電化學作甩使水中的污染物進一步降解，減少C0D、 B0D，降低色度；然后可再進入深度氧化裝置，氧化裝置中的氧化劑與微電解產(chǎn)生的陽離子形成一種具有極強氧化效果的的羥基自由基，氧化活性非常強，能夠?qū)⒂袡C污染氧化至二氧化碳和水，進一步減少COD、 B0D，降低色度。出水進入生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)單元，凝渣或污泥進入污泥凈化與固體污染物固化處理單元；III.出水生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)單元
(1) 生化處理單元主要處理采氣伴生污水凈化處理單元和鉆井泥漿污水凈化處理單元的出水，進一步降解污染物，特別是C0D、 B0D、色度，使出水達到外排水環(huán)保標準；如果出水向自然界排放，必須進行生化處理，如果出水用于回注地下因標準并沒有對COD、 B0D、色度有具體要求，可以不進行
生化處理，只進行水質(zhì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)；生化處理是利用微生物的代謝作用將水中污染物降解為對環(huán)境無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化，特別是對COD、BOD去除效果明顯；
(2) 生化處理包括厭氧反應和好氧反應，可以分別在兩個反應系統(tǒng)中進行，也可設計在一體化裝置中進行，根據(jù)污水性質(zhì)和處理要求，可以先進行厭氧處理后進行好氧處理，也可以先進行好氧處理再進行厭氧處理；微生物反應活性與水的礦化度有關(guān)，對礦化度很高的污水，應采用物理或化學技術(shù)降低礦化度，也可以選擇培養(yǎng)訓化耐鹽菌或嗜鹽菌；
(3) 生化處理后的出水引入到二級過濾系統(tǒng)，污泥主要是微生物菌體和吸附物，積累到一定程度后進行清池， 一部分污泥保留以使池內(nèi)保持一定濃度的活性細菌群，其余污泥進行晾曬處理。
IV. 出水精細過濾排放單元主要過程包括二級過濾處理、凈水調(diào)節(jié)存儲、注水到地層或排水到外界；
(1) 二級過濾處理主要是對出水進行精細過濾以達到完全排放。凈化水達到環(huán)保排放標準要求后可以向自然界排放，也可以采取中水回用或向地層注入的方式排放。根據(jù)凈化水排放方式不同，采取的出水過濾方式也不同， 一般采用二級過濾，即初級過濾和精細過濾。初級過濾采用石英砂、無煙煤、核桃殼、玻璃微球、陶瓷濾料等濾料，可去除污水中大部分懸浮物和細小顆粒，凈化水用于回注或中水回用時，精濾要采用改性纖維球等濾料對凈化水進行精濾，以達到回注標準要求。如果凈化水向自然界排放時，二級過濾一般采用活性炭等能進一步脫除C0D、 B0D并可脫色脫臭的濾料；
(2) 凈化水調(diào)節(jié)外排針對凈水不同外排方式進行水質(zhì)調(diào)節(jié)，凈化水達到國家工業(yè)廢水排放標準，而且自然界有可能充分容納處理后的凈化水的容納地，如自然界的河流、湖泊、人工河流湖泊、池塘等，可以外排；
(3) 凈化水回用或回注凈化水滿足中水回用技術(shù)標準，可再度使其
回用于鉆井用泥漿配制、油氣田作業(yè)用水、工業(yè)冷卻水、工業(yè)用水、建筑用
水、鍋爐用水、農(nóng)林灌溉用水、園林景觀用水等；處理后的凈化水可作為油氣田回注水、平衡地層壓力回注水，也可以專門鉆注水井或利用廢氣井將凈化水回注地下；
V. 污泥凈化與固體污染物固化處理單元本單元包括污水處理廠內(nèi)產(chǎn)生的污泥凈化脫水和井場泥漿池剩余泥渣的固化處理；
(1)污泥凈化脫水將污水處理廠產(chǎn)生的污泥均集中到污泥脫水干化裝置中進行脫水和干化，進一步降低水分，污泥脫水干化裝置可以是一個晾曬場或滲濾式晾曬場，采用自然滲濾、晾曬蒸發(fā)濃縮污泥，也可采用機械強
制脫水；強制脫水機械可以采用立式離心固液分離機、臥式離心固液分離機、旋渦式固液分離機、真空固液分離機或帶式壓濾機、真空帶式壓濾機、板框式壓濾機；
(2)井場泥漿池剩余泥渣固化可將脫水干化的泥渣置于專用燃燒爐中進行燒結(jié)，使之達到無害化，燒結(jié)物可用于鋪路、燒制或壓制建筑用磚塊等，泥渣還可以鋪設路基，經(jīng)檢測理化技術(shù)指標合格后，與水泥、白灰、礦渣、硅酸鹽等混合形成固化體，用于鋪設公路、鐵路路基及其他工程基礎鋪墊，也可在污水處理廠采甩鉆井泥漿固化方式進行固化或運至鉆井泥漿池中與泥漿剩余泥渣一并固化深埋，達到永久封閉；井場泥漿池剩余泥渣采取固化深埋方式永久封閉，達到無害化，向池中的泥渣投放專用固化劑、促凝劑和支撐骨料等，并進行上、下、左、右反復攪拌直至均勻，靜止觀察7 —10天，待達到固化要求并檢測合格后，將固化物就地深埋，埋深為地面以下800mm，然后上覆600mm新土，再覆200mm適于植物生長的活性土壤。
本發(fā)明提供的天然氣田污水及固體污染物綜合處理工藝方法從天然氣田開發(fā)生產(chǎn)實際出發(fā)，結(jié)合環(huán)保要求，綜合性、實用性強，易于實施，利用該工藝方法可以使天然氣田污水及固體污染物得到有效處理，變廢為利，有效降低環(huán)境污染，獲得良好的經(jīng)濟和社會效益。


附圖為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖加以說明。
如圖所示，本發(fā)明提供的工藝方法包括采氣伴生污水凈化處理、鉆井泥槳污水凈化處理、出水生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)、出水精細過濾排放、污泥凈化與固體污染物固化處理五個單元，其實施過程如前所述。利用這五個單元的全部或其中部分可以構(gòu)成一個污水處理廠(站)，但有一些工序是在廠(站)外進行的，如井場泥槳池氧化破膠沉降、污水集運、鉆井泥漿池固體污染物
固化處理。
本發(fā)明包括的各個工藝單元是根據(jù)天然氣田開發(fā)生產(chǎn)實際給出的綜合性工藝方法，總體上適用于各種天然氣田。應當指出的是，各個單元具有相對獨立性，這有利于針對不同的污水采用更為合適的處理方法、處理藥劑和處理設備。對于各個天然氣田在具體實施上可以根據(jù)本氣田特點、污水性質(zhì)與類型、處理要求、自然環(huán)境等具體實際情況，對各個工藝單元可進行重新組合，部分單元及過程可以省略、減少，以滿足實際生產(chǎn)需要和綜合處理要求。例如，對某些鉆井泥漿污水可不進行二次深度氧化而直接絮凝沉降分離，
又例如當出水回注地層而對出水的COD、 B0D、色度沒有標準要求時，可以不經(jīng)過生化處理或微電解深度氧化處理。
1權(quán)利要求
1、一種天然氣田污水及固體污染物綜合處理工藝方法，其特征在于，該工藝方法包括采氣伴生污水凈化處理、鉆井泥漿污水凈化處理、出水生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)、出水精細過濾排放、污泥凈化與固體污染物固化處理五個工藝單元；各工藝單元的實施步驟及技術(shù)要點如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然氣田污水及固體污染物綜合處理工藝方法，此種工藝方法包括采氣伴生污水凈化處理、鉆井泥漿污水凈化處理、出水生化處理與水質(zhì)調(diào)節(jié)、出水精細過濾排放、污泥凈化與固體污染物固化處理五個工藝單元。本發(fā)明提供的天然氣田污水及固體污染物綜合處理工藝方法從天然氣田開發(fā)生產(chǎn)實際出發(fā)，結(jié)合環(huán)保要求，綜合性、實用性強，易于實施，利用該工藝方法可以使天然氣田污水及固體污染物得到有效處理，變廢為利，有效降低環(huán)境污染，獲得良好的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號C02F9/14GK101475285SQ20091001012
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者丁廣吉, 孫裕豐, 席忠來, 宇 曹, 彬 李, 牛新生, 彬 王, 鈷 譚 申請人:遼寧天意實業(yè)股份有限公司