申请日2013.05.13
公开(公告)日2013.07.24
IPC分类号B01D53/75; C02F9/10
摘要
本发明公开了采气废水综合治理工艺，解决现有废水处理工艺无法彻底去除采气废水中的硫化氢、恶臭，以及无法实现资源利用的问题。本发明包括以下处理工艺：脱硫净化预处理、四效蒸发结晶处理、尾气脱臭处理。通过三个废水处理工艺，解决目前存在的高含硫高含盐含有机物的采气废水的达标处理，且本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用;另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
权利要求书
1.采气废水综合治理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
脱硫净化预处理：
(1)采用化学氧化法去除采气废水中的硫化氢;
(2)采用混凝过滤法分离采气废水中的胶体硫和机杂悬浮物，得废水和尾气;
四效蒸发结晶处理：
(1)将通过脱硫净化预处理后的废水通入四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得盐浆和尾气;
(2)将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐;
尾气脱臭处理：
(1)将脱硫净化预处理和四效蒸发结晶处理所得的所有尾气通入第一气液分离罐进行分离，所得气相则通入氧化吸收塔进行净化;
(2)通过氧化吸收塔净化后的气体通入第二气液分离罐进行分离，所得气相通入活性炭吸附塔进行吸附，即得净化气体，可直接排到空气中。
2. 根据权利要求1所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述脱硫净化预处理中步骤(1)的具体实现方法如下：
a1、在储罐中注入采气废水，蒸汽加热至40℃，然后流入氧化反应罐中;
b1、在氧化反应罐中加入适量硫酸调节采气废水的pH至4.8～5.5，然后在采气废水中加入双氧水，充分搅拌10min;
c1、控制温度在38～42℃的范围内，充分搅拌反应1h，采气废水中的硫化氢即可完全转化为胶体硫，从而实现脱硫。
3. 根据权利要求2所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述脱硫净化预处理中步骤(2)的具体实现方法如下：
a2、将脱硫后的采气废水通入絮凝混合罐中，再加入聚合氯化铝，然后加入10%～20%浓度的烧碱溶液调节pH为8.3～8.7，充分快速搅拌2～5min，使PAC充分水解形成多聚的Al13(Al13O4(OH)24 7+)水解物产生混凝;
b2、加入分子量为800万阳离子度为25%的PAM絮凝，然后缓慢搅拌1～3min，使絮凝物凝结为絮团;
c2、通过隔膜泵将采气废水全部打入进板框过滤机，保持板框压力为2.0NPa，使絮凝物和机杂与废水分离。
4. 根据权利要求3所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述步骤(a1)中双氧水的加入量是根据硫化氢含量而确定，具体是按照H2S含量为10000mg/L时，加入30%的双氧水20kg。
5. 根据权利要求4所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述四效蒸发结晶处理中步骤(1)的具体实现方法如下：首先将废水通入一级预热器预热至45～55℃，然后废水分为两部分，一分部进入四效蒸发罐，另一部分继续预热至75～85℃后依次进入二、三、四效;蒸发结晶浆料由一效转排到四效，从四效集中排出，蒸发浓缩母液同样由一效转排到四效，由四效排出，即得盐浆。
6. 根据权利要求5所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述四效蒸发结晶处理中步骤(2)的具体实现方法如下：首先将盐浆集中收集到收集罐内，然后通过盐浆泵打入离心机进行脱水处理，最后通过热风干燥管进行干燥，即得粗盐。
7. 根据权利要求6所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述尾气脱臭处理中步骤(1)的具体实现方法如下：首先将脱硫净化预处理和四效蒸发结晶处理过程中产生的所有废气通入第一气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第一抽气风机抽入氧化吸收塔进行净化。
8. 根据权利要求7所述的采气废水综合治理工艺，其特征在于，所述尾气脱臭处理中步骤(2)的具体实现方法如下：首先将通过氧化吸收塔净化后的气体通入第二气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第二抽气风机抽入活性炭吸附塔进行吸附，即得净化气体，可直接排到空气中。
说明书
采气废水综合治理工艺
技术领域
本发明涉及一种采气废水综合治理工艺。
背景技术
气田水是伴随天然气开采过程而产生的矿化度较高的地层水，且气井不同以及采气的阶段不同，气田水的水质水量差异较大。普光气田水成分复杂，色度深，并伴有强烈的恶臭，主要含有很高的硫化氢/物、油类、氯化物、悬浮物、矿物盐和有机物等污染物。
普光气田是我国已投产的规模量大、丰产最高的特大型海相整装气田。是国内探明高含H2S和CO2的最大气田。目前混合气产能进一步上升到150×108m3/a的水平。大部分生产井采气过程中在井口产生废水，合计产生量约700～1000m3/d，这种废水量随着开采的深入会越来越多，废水中含有一定量的有机成分(硫醇、沥青质、石蜡等)和大量无机成分(如硫化氢、卤化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐)及泥沙等。该类废水具有成分复杂，组成差异大，气味恶臭、毒性强和含盐量大、有机物成分复杂浓度高、含有有毒硫化物(清溪双庙站点除外)等特点。
普光气田地处长江上游，距三峡库区近在咫尺。井口采气废水中硫化物超过排放标准数千倍，COD超标数十倍甚至近百倍，氯根超标高达100倍以上，此外还含有石油类、异常恶臭的硫醇和井下作业残液等。
目前普光气田对采气废水采用的处理方法是：通过普光地面集输工程的配套设施与污水处理站净化处理收集各个井口的采气废水，主要处理来自各采气站场井口废水。处理工艺流程主要是通过气浮、絮凝沉淀、过滤等方法分离出悬浮物固体，其液相通过氧化等一系列处理手段达到回注水标准后直接回注地层。由于受到多方面因素的制约，处理水回注能力有限，目前回注难以持久进行，已经影响到气田的正常生产。
对于高含盐高含硫化氢高COD和硫醇等复杂含硫化合物的采气废水的彻底达标排放处理和资源利用，国内尚未见报道，目前是国内外的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采气废水综合治理工艺，解决现有废水处理工艺无法彻底去除采气废水中的硫化氢、恶臭，以及无法实现资源利用的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
采气废水综合治理工艺，包括以下步骤：
脱硫净化预处理：
(1)采用化学氧化法去除采气废水中的硫化氢;
(2)采用混凝过滤法分离采气废水中的胶体硫和其中的机杂悬浮物，得废水和尾气;
四效蒸发结晶处理：
(1)将通过脱硫净化预处理后的废水通入四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，得盐浆和尾气;
(2)将盐浆进行脱水处理，再进行干燥即得粗盐;
尾气脱臭处理：
(1)将脱硫净化预处理和四效蒸发结晶处理所得的所有废气通入第一气液分离罐进行分离，所得气相则通入氧化吸收塔进行净化;
(2)通过氧化吸收塔净化后的气体通入第二气液分离罐进行分离，所得气相通入活性炭吸附塔进行吸附，即得净化气体，可直接排到空气中。
进一步地，所述脱硫净化预处理中步骤(1)的具体实现方法如下：
a1、在储罐中注入采气废水，蒸汽加热至40℃，然后流入氧化反应罐中;
b1、在氧化反应罐中加入适量硫酸调节采气废水的pH至4.8～5.5，然后在采气废水中加入双氧水，充分搅拌10min;
c1、控制温度在38～42℃的范围内，充分搅拌反应1h，采气废水中的硫化氢即可完全转化为胶体硫，从而实现脱硫。
再进一步地，所述脱硫净化预处理中步骤(2)的具体实现方法如下：
a2、将脱硫后的采气废水通入絮凝混合罐中，再加入聚合氯化铝，然后加入10%～20%浓度的烧碱溶液调节pH为8.3～8.7，充分快速搅拌2～5min，使PAC充分水解形成多聚的Al13(Al13O4(OH)24 7+)水解物产生混凝;
b2、加入分子量为800万阳离子度为25%的PAM絮凝，然后缓慢搅拌1～3min，使絮凝物凝结为絮团;
c2、通过隔膜泵将采气废水全部打入进板框过滤机，保持板框压力为2.0NPa，使絮凝物和机杂与废水分离。
更进一步地，所述步骤(a1)中双氧水的加入量是根据硫化氢含量而确定，具体是按照H2S含量为10000mg/L时，加入30%的双氧水20kg。
另外，所述四效蒸发结晶处理中步骤(1)的具体实现方法如下：首先将废水通入一级预热器预热至45～55℃，然后废水分为两部分，一分部进入四效蒸发罐，另一部分继续预热至75～85℃后依次进入二、三、四效;蒸发结晶浆料由一效转排到四效，从四效集中排出，蒸发浓缩母液同样由一效转排到四效，由四效排出，即得盐浆。
此外，所述四效蒸发结晶处理中步骤(2)的具体实现方法如下：首先将盐浆集中收集到收集罐内，然后通过盐浆泵打入离心机进行脱水处理，最后通过热风干燥管进行干燥，即得粗盐。
进一步地，所述尾气脱臭处理中步骤(1)的具体实现方法如下：首先将脱硫净化预处理和四效蒸发结晶处理过程中产生的所有废气通入第一气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第一抽气风机抽入氧化吸收塔进行净化。
再进一步地，所述尾气脱臭处理中步骤(2)的具体实现方法如下：首先将通过氧化吸收塔净化后的气体通入第二气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第二抽气风机抽入活性炭吸附塔进行吸附，即得净化气体，可直接排到空气中。
本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明通过脱硫预处理实现了废水中硫含量为“0”，同时采用四效蒸发结晶系统对废水进行蒸发结晶，产生的粗盐可达到工业一级指标，同时本发明的尾气脱臭处理能够将整个废水治理工艺中所产生的所有尾气进行净化，从而达到排放指标，降低了对空气的污染。
(2)本发明采用以双氧水脱硫，加入盐酸调节氧化条件。使用的材料和化学氧化药剂安全无毒，脱除硫化氢彻底，避免H2S进入空气中造成二次污染，给现场和周边营造良好的工作生活环境;同时采用PAC和PAM配合，絮凝处理废水中的胶体硫和悬浮物机杂等，加药量少、渣泥产生量少、反应时间短，净化效果好
(3)本发明处理后的废水可实现达标排放，同时副产物粗盐达到工业盐一级指标，可外售至盐业公司和化工企业;另外，渣泥产生量极少，可作普通固体废物进行后期焚烧处理。
(4)本发明处理工艺流程合理，设备安装紧凑，占地面积小，方便与其他工艺配套使用;另外投资费用少、运行费用低、综合能耗低，环保效益和社会效益明显优于其它技术方案。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式并不限于此。
本发明的工艺说明：
采气废水必须经过预处理脱除硫化氢，才能进入下道蒸发结晶工序。废水中的硫化物含量很高，主要含有有毒性气体硫化氢，我们采用氧化反应法可以简单快捷的除去硫化氢，为下一步蒸发工艺使用创造条件。
在预处理和蒸发处理的过程中，并没有对污水中含有的微量的含硫有机物尤其是硫醇硫醚等去除，因此处理水主要是尾气仍有浓烈的臭味，为了进一步去除或降低预处理和蒸发过程排放的尾气恶臭味，除对所有设备密闭设置外，对外排气均采用喷淋吸收塔对尾气进行净化吸附处理，选择专有多功能吸收剂，可以消除恶臭气体的味道，经活性炭塔吸附过滤排空。
对含高浓度Cl-为代表的盐类的处理难以用生物法和化学方法进行处理，针对本项目，建议主要采用四效蒸发结晶除盐进行处理，配套预处理和后处理工艺，四效蒸发结晶工艺和配套设备比较成熟，已经在多个行业应用，并取得了不错的效果，针对采气废水蒸发处理的室内小试和工业中试放大已经得到了验证。
通过研究分析我们提出了以：预处理脱硫，再结合四效蒸发结晶除盐，尾气脱臭等3个主要技术单元为主的采气废水处理工艺流程，对普光气田采气废水进行综合治理，可以解决目前存在的高含硫高含盐含有机物的采气废水的达标处理。
实施例
脱硫净化预处理：
首先将2方的采气废水注入到储罐中，通过蒸汽加热至40℃，再将加热后的采气废水通入氧化反应罐内;向氧化反应罐内加入适量的硫酸调节采气废水的pH值至4.8～5.5，再根据废水中的硫化氢含量加入适量的双氧水，具体是按照H2S含量为10000mg/L时，则加入30%的双氧水20kg，充分搅拌10min;此时控制氧化反应罐内温度在38～42℃的范围内，充分搅拌反应1h，采气废水中的硫化氢即可完全转化为胶体硫，从而实现脱硫;按照国标法分析测试，经氧化脱硫的废水中的H2S含量为“0”。
然后将脱硫后的采气废水通入絮凝混合罐中，加入5～15L10%聚合氯化铝溶液，用10%～20%浓度的烧碱溶液调节pH至8.3～8.7，充分快速搅拌2～5min，使PAC充分水解形成多聚的Al13(Al13O4(OH)24 7+)水解物产生混凝;再加入分子量为800万阳离子度为25%的PAM絮凝(用量为5～10ppm)，缓慢搅拌1～3min，使絮凝物结为较大的絮团;接着采用隔膜泵将采气废水全部打入进板框过滤机，保持板框压力为2.0MPa，使絮凝物和机杂与废水分离。其中，絮凝物和机杂则集中储运处理。废水则进入蒸发结晶工序。
四效蒸发结晶处理：
首先将废水通入一级预热器预热至45～55℃，再将废水分为两部分，一分部(占1/3体积的总废水量)进入四效蒸发罐，另一部分(占2/3体积的总废水量)继续预热至75～85℃后依次进入二、三、四效;蒸发结晶浆料由一效转排到四效，从四效集中排出，蒸发浓缩母液同样由一效转排到四效，由四效排出，即得盐浆。
然后将盐浆集中收集到收集罐内，然后通过盐浆泵打入离心机进行脱水处理，最后通过热风干燥管进行干燥，即得粗盐。
上述四效蒸发系统中蒸汽由锅炉提供，二次蒸汽依次作下一效热源，末效二次蒸汽用混合冷凝器冷凝，不凝汽用真空泵抽出。二次蒸汽被冷凝成冷凝水，一效冷凝水两次预热料液降温后回锅炉系统作锅炉给水，2效冷凝水到3效闪发，3效冷凝水到四效闪发，混合冷凝水作废水预热用后排出作工业水或循环冷却水补充，系统白水收集达标外排。
尾气脱臭处理：
首先将脱硫净化预处理和四效蒸发结晶处理过程中产生的所有废气通入第一气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第一抽气风机抽入氧化吸收塔进行净化。
然后将通过氧化吸收塔净化后的气体通入第二气液分离罐进行分离，所得液相返回四效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，所得气相则通过第二抽气风机抽入活性炭吸附塔进行吸附，即得净化气体，可直接排到空气中。
其中，尾气脱臭处理中的氧化吸收塔包括筒体，设置于筒体上方并与其通过筒体法兰相连的上封头，设置于筒体下方并与筒体相连的下封头，以及与下封头相连用于支撑筒体的支腿;所述上封头顶端设有气体出口，下封头底端设有吸收液出口;所述筒体下端的一侧设有废气进口，筒体上端的一侧设有吸收液投加口，另一侧设有进料口;所述筒体内中部还设有多面体塑料球。为了保证多面体塑料球在筒体内能保持稳定，所述筒体内还设有位于多面体塑料球下方用于支撑多面体塑料球的塑料球支撑架板，且该塑料球支撑架板为多空隔板。为了能够将尾气中夹杂的雾滴去除，从而达到更好的净化效果，所述筒体内顶端还设有捕雾器。所述筒体下端的另一侧还设有通过管道与筒体连通的药剂投加漏斗，且在该管道上还设有塑料球阀。
具体的实现方法如下：经第一气液分离罐分离得到的第一气相，从氧化吸收塔的废气进口进入，向上通过多面体塑料球，此时吸收液从吸收液投加口进入氧化吸收塔，由于重力作用向下通过多面体塑料球，吸收液便于尾气想接触对尾气的恶臭进行吸收处理，经过吸收后的尾气继续向上通过捕雾器将尾气中的雾滴去除，然后尾气通过气体出口从氧化吸收塔流出进入第二气液分离罐，而吸收了恶臭的吸收液则向下达到氧化吸收塔底部通过吸收液出口流出氧化吸收塔。另外，为了对吸收液进行循环使用，同时能够达到操作方便，可设置一个与吸收液出口和吸收液投加口相连通的循环泵，可将从吸收液出口排出的吸收液直接从吸收液投加口再次进入氧化吸收塔内重复使用。
本发明将尾气分离后通入氧化吸收塔和活性炭吸附塔内，利用氧化型吸收液吸收转化和活性炭吸附，净化气体达标排空，分离罐底部的凝析液返回至后续的蒸发结晶系统再处理，吸附液定期补充和部分排出，排出的废吸收液进行固化后处理，本发明整个过程无废液排出。经过本发明处理后的尾气，经三点比较式臭袋法检验，达到无嗅，完全符合排放标准。
经本发明处理后，排放水可用于蒸发系统锅炉和冷却塔本身和净化厂回用冷却水，粗盐作为生产副产品可用于销售和利用，尾气通过吸收安全排空，废渣进行焚烧从本质上改变了固废性质，污染物无害化和综合利用，实现了采气废水的“无害化、减量化和资源化”，极大的减轻了企业污水回注的生产压力，保护了当地环境，同时节约了大量的生产资源和土地资源。符合国家产业政策和建设生态气田的开发战略，对保护气田周边生态环境，维护企业和地方良好关系，树立良好企业形象和可持续发展起到了积极的促进作用。
本发明为实施可以真正实现采气废水的彻底达标处理排放和回用，并将产生的副产物工业盐用于销售和利用，废渣也很好的利用配套的焚烧设施实现了减量和资源化处理(作为水泥辅料)，各个环节产生的尾气得到了吸收脱臭处理，极大的减少了目前普光气田污水回注的压力，完全实现了“无害化、减量化、资源化”的目标，彻底解决了采气污水高含盐、高含硫、高COD和色度等不达标的问题，消除了污水治理排放的环保隐患，经处理的固体液体和气体全部一次性达标，不需重复治理。减少了企业后续处理费用和排污费、环境监测费支出;同时节省了因回注打井、污水运输和日常注水生产的长期费用。同时, 节约占地面积，有效的保护国家的土地资源,节约征地费和土地租赁费。此外，采气废水蒸发结晶处理彻底，不存在环保隐患，减少因排放水和回注水引起的环保纠纷带来的赔偿，保障了勘探开发的顺利进行，避免因环保问题而使气田停产，由此而产生巨大的环保经济效益和社会效益，为油气田企业实现可持续发展提供良好的技术支撑。
本发明对加快普光气田“生态工程”建设步伐，保护当地地表地下水和三峡水库的环境安全运营将发挥积极的作用。对消除环保安全隐患，避免突发污染事故发生，维持当地社会安定具有重要的意义。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。