海上油气集输-污水处理系统.ppt
《海上油气集输-污水处理系统.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《海上油气集输-污水处理系统.ppt(117页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、,油气集输工艺-水处理系统,目录,第一节 污水处理工艺流程第二节 沉降处理第三节 除油第四节 过滤第五节 深度净化,第一节 污水处理工艺流程,1、海上油气生产污水来源,一、概述,工艺流程中的生产污水(地层水),水源井水:油井作业,开排系统中汇集的脏水,雨水,甲板积聚水,污水来源,2、含油污水的水质分散油:油珠直径较大,为10100m易于从污水中分离出来被除去。乳化油:在污水中分散的粒径很小,为0.110m,属于“O/W”水包油型乳状液。溶解油:直径小于0.1m。由于在水中的溶解度很小,为515mg/L,这部分油是不容易除去的。离子:阳离子常见的有Ca2+,Mg2+、Ba2+、Sr2+等,阴离子
2、有CO32-、Cl-、SO42-等。一旦污水所处的物理条件(温度、压力等)发生变化或化学成分发生变化,均可能引起结垢。有害气体:O2、CO2、H2S等,其中氧是很强的氧化剂,它易使而价铁离子氧化成三价铁离子,从而形成沉淀。CO2能与铁反应生成碳酸铁Fe2(CO3)3沉淀,H2S与铁反应则生成腐蚀产物黑色的硫化亚铁。细菌:硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌。这些细菌均能引起对污水处理、回注设备及管汇的腐蚀和堵塞。污油泥:对于出沙油田存在。,一、概述,一、概述,2、含油污水处理的目的及要求1)目的:达到排放或/和回注标准,同时应考虑防止系统内腐蚀。2)水质要求:污水排放水质要求:渤海海域要求平均污水排海
3、含油不大于30ppm,一次性最大不超过50ppm;南海海域为平均污水排海含油不大于50ppm,一次性排海不超过75ppm。污水回注指标:埕北油田,一、概述,秦皇岛32-6的污水回注指标:含油量30ppm;总铁含量0.5mg/L;TGB104pc/ml、SRB25pc/ml;硫化物含量2mg/L;溶解氧0.1mg/L;悬浮固体颗粒含量5mg/L,粒径4m;平均腐蚀率 0.076mm/a。3、COD污水处理指标工业废水中含有大量有机物和无机物,在生物和化学反应过程中,消耗了水中的氧气,这种耗氧指标叫BOD(Biochemical Oxygen Demand)即生化需氧量。COD(Chemical
4、Oxygen Demand)即化学需氧量,同样反映水中物质耗氧情况,且由于COD测试的方法只需要几个小时,所以往往应用COD指标来控制污水指标。BOD和COD测试方法,可依照国家标准执行:GB11914-89(200),二、污水处理的方法,1、沉降法:用于除去浮油及部分颗粒直径较大的分散油。由于水中油珠相对密度小而上浮,水下沉,油与水就分离开来。油珠上浮速度公式:式中 W油珠上升速度,ms;污水中油珠上浮速度降低系数,取=0.95;分别为污水与油的密度,kg/m3;g重力加速度,m/s2;油珠直径,m;污水的动力粘度系数,kg/(ms)考虑水流不均匀、紊流等因素的修正系数,一般取=1.351.
5、50。根据该速度就能大致确定污水沉降罐的沉降速度V,即沉降速度V不能大于或等于油珠上浮速度W,否则油珠就将浮不上来,而被水带到水管中去,或是油珠在水中悬浮着。沉降法能除去直径较大的油珠。沉降法除油一般在沉降罐、沉降舱等中进行。,二、污水处理的方法,二、污水处理的方法,2、混凝法:向污水中加入化学混凝剂(反向破乳剂)使乳化液破乳,使油颗粒发生凝聚,油珠变大,上浮速度加快。3、气浮法:向污水中通入或在污水中产生微细气泡,使污水中的乳化油或细小的固体颗粒附在空气泡上,随气泡一起上浮到水面,然后采用机械的方法撇除,达到油水分离的目的。气浮法按采用的供气方式不同又可分为以下几种方法:,二、污水处理的方法
6、,1)溶气气浮:使气体在一定压力下溶于含油污水中,并达到饱和状态,然后再突然减压,使溶于水中的气体以微小气泡的形式从水中逸出的气浮。2)电解凝聚气浮法:是把含有电解质的污水作为被电解的介质,在污水中通入电流,利用通电过程的氧化,还原反应使其被电解形成微小气泡,进而利用气泡上浮作用完成气浮分离。这种方法不仅能使污水中的微小固体颗粒和乳化油得到净化,而且对水中的一些金属离子和有机物也有净化作用。,3)机械碎细气浮法:是海上油田应用较广泛的方法,是采用机械混合的方法把气泡分散于水中。叶轮式气浮法:在叶轮式气浮装置的运行中,污水流入水箱,叶轮旋转产生的低压使水流入叶轮。叶轮旋转,起泵的作用,把水通过叶
7、轮周围的环形微孔板甩出,于是装叶轮的立管形成了真空,使气从水层上的气顶进入立管,同时水也进入立管,水气混合,被一起高速甩出。当混合流体通过微孔板时,剪切力将气体破碎为微细气泡。气泡在上浮过程中,附着到油珠和固体颗粒上。气泡通过水面冒出,油和固体留在水面,形成的泡沫不断地被缓慢旋转的刮板刮出槽外,气体又开始循环。喷嘴式气浮法:喷嘴式气浮装置的结构与叶轮式气浮装置类似,多有四个串联一起的气浮室。喷嘴式气浮法的基本原理是利用水喷射泵,将含油污水作为喷射流体,当污水从喷嘴以高速喷出时,在喷嘴处形成低压区,造成真空,空气就被吸入到吸入室。喷嘴式气浮要求有0.2MPa以上的压力,当高速的污水流入混合段时,
8、同时将吸入的空气带入混合段,并将空气剪切成微小气泡。在混合段,气泡与水相互混合,经扩散段进入浮选池。在气浮室,微小气泡上浮并逸出水面,同时将乳化油带至水面加以去除。在喷嘴式气浮污水处理中,喷嘴的位置直接影响除油效果,喷嘴入水较深为好。另外,喷嘴与气浮室之间要有一段较长的管道,使水和气有充分接触混合的时间,增加溶气量,提高气浮效率。,二、污水处理的方法,二、污水处理的方法,4)各种气浮法的特点与油田污水的其它处理方法比较,气浮法具有停留时间短,处理速度快、除油效率高和占地面积小等优点,适于海上油田污水处理。各种气浮法各有其优缺点,气浮方法的选用要根据处理量、来水特点、出水水质要求、操作条件、动力
9、消耗等进行综合分析比较,选用较适合的气浮污水净化方法。机械碎细气浮法是在油田污水处理中应用最广泛的气浮污水净化方法。机械碎细气浮法是晚于溶气气浮法出现,但其应用是远比溶气气浮法更加广泛、高效的污水处理工艺:(a)喷嘴式气浮法除油效率高,电耗低,结构紧凑占地面积少,但对循环水的压力、水质和动力等运行条件要求较高,适于污水处理量小,水质要求不高、运行条件好的情况下采用。(b)叶轮式气浮法溶气量大,溶气率都在600%以上;停留时间短,仅为45min;除油效率高;造价低,四级叶轮式气浮装置的除油效率相当于或高于单级溶气气浮装置,而其造价仅为前者的60%;适于处理不同含油量的油田污水,但是入口含油量要求
10、不能大于2000mg/L。叶轮式气浮法是现在国内外应用最广泛的油田污水处理工艺。油田污水气浮处理工艺要与其它污水处理方法结合采用,如气浮助剂、混凝剂和发泡剂等可以大大提高气浮法的效率。,二、污水处理的方法,4、过滤法:通过滤料床的物理和化学作用来除去污水中的微小悬浮物和油珠及被杀菌剂杀死的细菌及藻类等。过滤法是一种用于含油污水深度处理的方法。污水经过自然沉降除油,气浮分离,混凝沉降后,再经过滤进一步处理,就可达到污水排放或回注油层的标准。作用机理:一方面是通过滤料的机械筛滤作用,把悬浮固体、油珠及细菌及藻类等截留到滤料表面,或转到先前被截留在滤料内的絮凝体表面;另一方面,通过滤料的电化学特性把
11、悬浮固体颗粒、油珠及细菌藻类等吸附在滤料的表面上。滤料:滤料的粒径、级配、厚度对过滤效果有直接影响。滤料的级配是指不同粒径的滤料所占的比例,适当的滤料级配是取得良好的过滤效果的前提。滤料的种类很多,以石英砂应用最广泛,常用的还有无烟煤、石榴石、磁铁矿、聚苯乙烯球粒、陶粒、核桃壳等。对滤料的选材有下列要求:具有足够的机械强度,在反冲洗时不产生严重的磨损和破碎现象;具有稳定的化学性质,不与水发生化学反应;具有一定的颗粒和适当的孔隙度。滤料的处理:当过滤装置工作一定时间后,滤料的孔隙会被油粒和杂质所堵塞,这时污水通过滤料的水头损失大大增加,因此需要对滤料层进行反冲洗,以恢复滤料层的工作能力。,二、污
12、水处理的方法,5、生物处理法:用微生物氧化分解有机物这种作用来处理污水的方法就叫做生物处理法。目前生物处理法主要用来处理污水溶解的有机污染物和胶体的有机污染物。在处理含油污水时,如果要求排放标准很高则可用生物处理法进行深度处理。生物处理法与化学法相比,具有经济、高效等优点。生物处理法有好气生物处理法和厌气生物处理法两种。生物处理法对被处理的污水水质有以下的具体要求:水的pH值:对于好气生物处理,要求水的pH值在69之间。对于厌气生物处理,水的pH值在6.57.5之间。污水温度:温度也是一个主要因素。对大多数微生物来讲,适宜的温度在2040。养料:微生物生长繁殖除需要碳水化合物作为食料外,还需要
13、一些无机元素如氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁等,因此用生物法处理含油污水时,需投加适量的营养物。有害物质:污水中不能含有过多的有害物质,如酚、甲醛、氰化物、硫化物以及铜、锌、铬离子等。用生物法处理含油污水时,首先需对微生物进行驯化,使其能适应含油污水的环境。,二、污水处理的方法,6.水力旋流器法:水力旋流器进行污水处理,是让含油污水在一个圆锥筒内高速旋转,由于油水密度不同,密度大的水受离心力的作用甩向圆锥筒筒壁,而密度稍小的油滴则被挤向筒的中心,因此油和水可以从不同的出口分别流出,达到使含油污水脱油的目的。,二、污水处理的方法,水利旋流法的影响因素:油水密度差油滴尺寸粘度温度进口含油量进口流量,二
14、、污水处理的方法,二、污水处理的方法,南海东部油田水动力旋流器污水处理统计表,1、典型流程 污水处理工艺流程,可以理解为用管线、泵等将所选的含油污水处理装置连接到一起,含油污水通过逐级处理脱除含油污水中的有害物质。这种管线、泵等及含油污水处理装置的组合,就是含油污水处理流程。,三、污水处理流程,污水沉降舱,斜板隔油器,水利旋流器,加气浮选器,过滤器,净化水缓冲罐,2、目前海上油田所采用的污水处理流程实例,三、污水处理流程,埕北油田污水处理流程聚结器入口前加入絮凝剂,在聚结器中,通过絮凝和重力分离。,三、污水处理流程,三、污水处理流程,埕北油田污水处理参数,三、污水处理流程,秦皇岛32-6油田污
15、水处理流程,三、污水处理流程,FPSO并靠外输,三、污水处理流程,开式生化处理流程图,3、污水处理流程的日常监控操作人员要严格按照生产水处理系统巡回捡查路线图和规定巡捡,防止出现设备漏捡,对各单机设备按照单机设备的正常监控程序执行。监控生产水处理系统各设备的动态变化和运行状态,确保压力、液位、温度、流量及收油情况等正常。随时进行流程动态分析,发现问题早处理、早反馈,防止不必要的生产事故。通过听、看、闻、摸分析设备的运转状态,确保各种泵类的运行状态和相关的压力、流量、振动、电流、电压等参数的变化正常。发现问题及时处理、反映。实施监测处理流程中各设备进出口的水质状况,必要时进行化验,确保水质合格。
16、对各处理设备的进出口水质的含油情况每天化验一次,对排海或注水的出口按照要求进行化验。生产水处理系统各种报警信号的确认和处理。操作人员在日常巡检过程中,对生产水处理系统相关的设备进行油气泄漏检查,严防跑、冒、漏、滴现象的发生。现场操作人员定期对生产说处理系统现场仪表进行排液,防止由于管线集液冷凝、冻结导致仪表控制失灵,造成恶性生产事故。现场操作人员定期对生产水处理系统的电伴热系统进行检查(冬季)。,三、污水处理流程,第二节 沉降处理,一、混凝机理,1、混凝的概念:指“凝聚”和“絮凝”过程。凝聚:一般认为水中胶体失去稳定性,即“脱稳”的过程称为“凝聚”;絮凝:而脱稳胶体中粒子及微小悬浮物聚集的过程
17、称为“絮凝”。2、混凝剂1)混凝剂的定义、性能污水中的固体悬浮物、胶体颗粒可用混凝剂除去。能使水中固体悬浮物形成絮凝物而下沉的物质叫混凝剂。由于固体悬浮颗粒表面带负电荷,互相排斥,所以不易聚结下沉。混凝剂的作用:一是中和固体悬浮颗粒表面负电荷;另一个使使失去负电荷的固体悬浮颗粒迅速聚结下沉。起前一个作用的化学药剂为凝聚剂,起后一个作用的化学药剂为絮凝剂。,2)凝聚剂:定义:凝聚剂主要为无机阳离子聚合物,如羟基铝、羟基铁和羟基镐。此外还有铁盐和铝盐,如三氯化铁、硫酸铝等。哲学无机盐及其聚合物都可发生水解作用,产生多核羟桥络离子,中和水中固体悬浮颗粒表面的负电荷。应用:无机盐凝聚剂中,铁盐和铝盐应
18、用最为广泛。铁盐适用的pH值范围广,形成的矾花大,比重大,沉降快,且不受水温影响,净化效果较好。铝盐形成的矾花小,比重轻,沉降慢,适应的pH值范围小。药剂:无机盐阳离子聚合物凝聚剂,如聚合铝(PAC),聚合铁是一类具有发展前途的凝聚剂,对水质的适应性强,使用的pH值范围广,形成矾花大,形成速度快,沉积快,投量少,净化效果好,且不受水温影响。3)絮凝剂:主要是有机非离子型阴离子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲(乙)基淀粉、羧乙基纤维素等。有机高分子助凝剂都是线性聚合物,具有巨大的线性分子结构,每个分子上有多个链节,可以通过吸附作用二桥接在水中的固体颗粒表面,使它们聚结在一起而迅速下
19、沉。,一、混凝机理,2)混凝剂的净化机理污水中物质存在形态 悬浮状态:处于悬浮状态的粒子,直径大于1m。如泥沙颗粒,分散油滴、细菌(SRB TGB)等。胶体状态:处于胶体状态的粒子直径为10.1m之间。这些粒子的性能完全服从于胶体的性质规律。如粘土微粒、土壤腐殖质、乳化油、金属氢氧化物等。溶解状态:处于此状态的离子直径小于0.1m,就是所谓的真溶液,以离子或分子状态存在于水中。如溶解性气体(H2S、CO2、O2)、有机物和溶解性无机盐等。混凝净化机理:以上三种状态的粒子,以分子状态存在的溶液,不影响水质,而以悬浮状态存在的悬浮物溶液容易处理,最难处理的是胶体。胶体溶液十分稳定,它在水中作无规则
20、布朗运动,胶体颗粒的自身重力已不起作用。同时,胶体颗粒本身还带有同种电荷,相互排斥,要使胶体颗粒相互凝聚成大颗粒而沉降,必须中和其表面电荷,使胶体成为中性。因此就必须用混凝剂将它们凝聚成大颗粒,利用沉降或浮选法将其去除。,一、混凝机理,3、混凝剂对水中胶体颗粒的混凝作用:电性中和、吸附桥架和卷扫作用。这三种作用以何者为主,取决于混凝剂的种类、投加量、水中胶体粒子的性质、含量和水的pH值等因素。,一、混凝机理,1)电性中和:要使胶体颗粒通过布朗运动相互碰撞聚集,就必须消除颗粒表面同性电荷的排斥作用,亦称“排斥能峰”。降低排斥能峰的办法是降低或消除胶体颗粒的电位,即在水中投入电解质便可达此目的。含
21、油污水中胶体颗粒大都带负电荷,故通常投入的电解质凝聚剂是带正电荷的离子或聚合离子,如Na+、Ca2+、Al3+等。2)吸附桥架:不仅带异性电荷的高分子物质(即絮凝剂)与胶体颗粒具有强烈地吸附作用,不带电的甚至带有与胶粒同性电荷的高分子物质与胶粒也有吸附作用。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后,另一端又吸附了另一胶粒,形成“胶粒高分子胶粒”的絮体。高分子物质在这里起到了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用,故称吸附桥架。起桥架作用的高分子都是线性高分子且需要一定长度,当长度不够时,不能起到颗粒间桥架作用,只能单个吸附胶粒。3)网扫作用:当水中投加的混凝剂量足够大,便可形成大量絮体。成絮体的线性高分子物
22、质,不仅具有一定长度,且大都有一定量的支链,絮体之间也有一定的吸附作用。混凝过程中在相对较短的时间内,在水体中形成大量絮体,趋向沉淀,便可以网捕,卷扫水中的胶体颗粒,以致产生净化沉淀分离,这种作用基本上是一种机械作用。,一、混凝机理,1、混合 投药口的位置和混合设备的选择必须使加入的混凝剂与水急剧、充分混合,如投加两种及两种以上混凝剂或助凝剂时,应事先进行配伍性试验。静态简易管式混合器,其喷嘴流速34m/s,静态叶片涡流形式的管式混合器。混合时问一般为1020s左右,混合管线流速为1.01.5m/s。,二、混凝工艺,简易管式混合器示意图,叶片涡流管式混合器示意图,2、反应:油田污水处理站一般不
23、设单独的反应构筑物,大都是反应与分离(沉淀)合建在一起的卧式或立式混凝沉降设施。反应部分从反应的水力原理上分为旋流式中心反应器和涡流式中心反应器,及旋流涡流组合式反应器。1)旋流式中心反应器:有效反应时间一般为815min,喷嘴进口流速23m/s。也可根据原水水质情况,投加的混凝药剂性能通过实验确定。,二、混凝工艺,旋流式中心反应器工艺结构图1进水口;2喷嘴;3防冲导流板;4整流格板;5出口配水;6排污口,2)涡流式中心反应器:有效反应时间一般为610min,进水管流速0.81.0m/s,锥底夹角口为30o45o。,二、混凝工艺,图6-19 涡流中心反应器工艺结构图,经重力除油或其他除油设备初
24、步净化后的污水加入混凝剂,通过进水管道混合后分别进入两种型式的中心反应筒。反应后形成矾花的污水经布水管进入混凝沉降罐沉降分离部分,对下向流沉降罐,反应器采用上配水式,污水经多点配水喇叭口均匀分配至配水断面。污水在自上而下流动过程中,污油携带大部分悬浮物上浮至油层,经出油管流出。部分相对密度比较大的悬浮物下沉至罐底。因此,混凝沉降包括:上浮除去油和悬浮物,下沉部分悬浮物,一般认为若污水中油是主要污染指标,固体悬浮物为次要污染指标,多采用下向流模式,这种罐也称混凝除油罐;若污水中主要污染指标是固体悬浮物,而油是次要污染指标,常采用上向流(也称逆向流)模式,通常叫做混凝沉降罐,其意义是以除固体悬浮物
25、为主。,三、沉降分离工艺,1、下向流混凝沉降罐工艺结构简介(如下图)2、上向流混凝沉降罐工艺结构简介:重力式上向流混凝沉降罐为立式装配。设备中心的中下部为混凝反应部分;环空底部为集泥、排污和冲洗系统,中部为下向逆流配水系统,上部为逆流斜板(管)分离部分;设备中上部为周向斜挡板集水部分,设备上部为浮渣污油加热收除系统。图6-20为上向流混凝沉降罐工艺结构示意图。,三、沉降分离工艺,立式斜板除油罐结构图1一进水管;2一中心反应筒;3一配水管;4一集水管;5一中心柱管;6一出水管;7一波纹斜板组;8一溢流管;9一集油槽;10一出油管;U一排污管,上向流混凝沉降罐工艺结构图1进水口;2收油口;3出水口
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 海上 油气 污水处理 系统
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6172301.html