含硫气田采出水综合处置技术研究

作     者：谢惠勇 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张太亮

授予年度：2018年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：含硫气田 采出水 预处理 蒸发处理 深度处理 

摘      要：含硫气田采出水水质复杂并含硫化氢、无机盐和难降解有机物。目前,含硫气田采出水主要采用回注、排放和综合利用三种主要处理模式,回注费用高且有污染地下水的风险,排放由于国家生态文明战略的实施,在大部分地区都禁止外排,故采出水综合利用将是今后含硫气田采出水的主要处理模式。基于上述问题,本研究提出采用分段蒸发工艺对采出水进行处置,并对预处理、蒸发处理、深度处理的工艺参数进行了研究。研究结果表明,通过该技术方案,能实现水、盐和污染物分离,水回用,盐外卖,从而实现含硫气田采出水的综合利用。本研究采用玻璃电极法、重铬酸钾法、碘量法等检测方法,检测水质中pH、COD、硫化物等指标,并通过紫外光谱、GC-MS联用仪对采出水中有机物进行了定性分析。研究结果表明,含硫气田采出水中硫化物含量5.10×1 02mg/L,氯离子含量2.14×1 04mg/L,COD含量1.20×103mg/L,且含有苯乙烯、苯甲醛等多种含苯环结构的有机物,是一种典型的高含硫、高含盐、难生物降解的气田废水;采用空气吹脱、加碱沉降等组合技术对采出水进行预处理,实现采出水中硫化氢、钙镁、悬浮物的去除。研究结果表明,在进水pH为7.5,水温为27℃,气水比为700:1条件下经吹脱处理,硫化氢去除率为91.8%。加氢氧化钠1.2g/L和碳酸钠1.0g/L可以有效去除钙镁和悬浮物,其中钙镁去除率为95.8%,悬浮物去除率为96.5%;采用分段蒸发浓缩技术对预处理之后的水进行处理,开展了蒸发温度、进水pH值和一段蒸发量等条件实验,同时对母液进行盐结晶和电解氧化实验研究,研究结果表明通过控制进水pH值在11,蒸发温度在90℃、一段蒸发量在20%时,一段冷凝水中富集预处理后的采出水中大部分氨氮和少部分COD,再经吹脱和分段折点氯化法处理,水质达到回用标准。剩余采出水进入二段蒸发,其蒸发量为70%,二段冷凝水中pH、氯离子、COD和氨氮等指标达到回用标准,20%的采出水进入一段冷凝水、70%的采出水进入二段冷凝水,从而大幅降低采出水的处理规模和提高处理效率。采出水经两段蒸发后剩余了 10%的母液,母液中富集预处理后的采出水中大部分COD,采用BDD电极,在电流4.8A、电压30V下进行电解氧化7h,母液中的COD去除率96.6%,并能获取有效氯含量达到1%以上次氯酸钠溶液,可作预处理过程的脱硫剂和氧化剂。通过对含硫气田水采出水集成技术研究,形成了含硫气田采出水综合处置技术,处理后采出水符合《石油化工循环水场设计规范》(GB/T 50746-2012)标准,分离的盐符合《工业盐》(GB 5462-2003)标准。