天然氣處理廠污水處理技術(shù)

摘 要：本文通過(guò)詳細(xì)講述天然氣處理廠的污水處理技術(shù)，并著重分析污水處理方法、污水處理工藝設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)流程等。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，找到一種最佳的污水處理方法并加以實(shí)踐論證，以達(dá)到節(jié)約企業(yè)污水處理成本并提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：天然氣處理;污水;流程技術(shù);優(yōu)化

1 天然氣處理廠概述

天然氣處理廠擔(dān)負(fù)著天然氣凈化的重任，從油氣田生產(chǎn)出來(lái)的天然氣，首先經(jīng)過(guò)天然氣廠進(jìn)行凈化處理，達(dá)到凈化指標(biāo)后，處理合格的天然氣通過(guò)天然氣管道輸送給各個(gè)用戶，天然氣凈化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品會(huì)通過(guò)槽車運(yùn)送給各個(gè)用戶使用。天然氣廠具備了處理天然氣的能力。油氣田生產(chǎn)的原始的天然氣有著豐富的成份，其中主要成份是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上等物質(zhì)，這些成份都有著各自的用途。例如，用戶所使用的城市用天然氣成份是甲烷和乙烷;做燃料用的液化石油氣的主要成分是丙烷和丁烷;工業(yè)用途的化工原料是由戊烷以上的烷組成的。天然處理廠的用途就是，將原始天然氣中的雜質(zhì)成分去除，并對(duì)其中的各類成份進(jìn)行加工處理。天然氣處理的方法各式各樣，最常用的方法是醇胺法，醇胺法是一種利用堿性溶液吸收的脫硫脫碳的方法，其具有普遍性。用戶使用的天然氣的含水量有規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足規(guī)定的質(zhì)量要求通常要對(duì)天然氣進(jìn)行去水化處理。常見(jiàn)的去水化處理方法有：吸附法、吸收法以及低溫脫水等。天然氣處理廠的天然氣處理效率很高，這是由于工廠的自動(dòng)化程度很高，它能滿足日益見(jiàn)長(zhǎng)的天然氣處理需求。天然氣處理廠中使用了自動(dòng)控制和自動(dòng)管理系統(tǒng)，此外還配備了應(yīng)急處理系統(tǒng)和可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。其中使用的是DCS系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)過(guò)程控制。

2 凈化廠常用污水處理方法

天然氣處理廠有著共同的特點(diǎn)：產(chǎn)生較小的日均污水量;較大的沖擊負(fù)荷;COD值高。由于不同天然氣廠的天然氣處理工藝、操作方法和管理水平都不盡相同，其所產(chǎn)生的的污水的雜質(zhì)成分和雜質(zhì)含量也都不同。面對(duì)這樣的情況，我們應(yīng)該根據(jù)自身對(duì)污水處理的要求而選擇相應(yīng)的污水處理工藝。隨著污水處理工藝的不斷優(yōu)化，近兩年來(lái)，污水處理工藝已經(jīng)從過(guò)去的物化處理轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的生化處理工藝。具體來(lái)講就是，過(guò)去的“老三套”工藝經(jīng)過(guò)創(chuàng)新和改良形成了目前常用的工藝，即“曝氣調(diào)節(jié)--混凝氣浮--水解酸化--缺氧--好氧--儲(chǔ)存--外排”。我們選用高COD值的檢修污水，并儲(chǔ)存一年的量，然后將其均勻加入到處理流程前端，經(jīng)過(guò)質(zhì)量調(diào)整后進(jìn)入到污水處理流程。隨著污水處理工藝的不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)工藝的好氧生化段也發(fā)生了根本性地變化，它從“活性污泥曝氣法”變?yōu)椤敖佑|氧化法”再轉(zhuǎn)變?yōu)椤癝BR”。目前SBR已在我國(guó)多個(gè)天然氣凈化場(chǎng)內(nèi)得到廣泛使用。

3 工藝設(shè)計(jì)

SBR工藝最早于一九九二年被科學(xué)家Wilderer提出，他將序批式運(yùn)行方式引入到生物膜反應(yīng)器中，并提出了SBR工藝，該工藝運(yùn)用于生物膜反應(yīng)器中。本次研究中考慮使用SBR工藝，這是由于該工藝具備多種優(yōu)點(diǎn)。它具有良好的脫氮除磷和耐沖擊負(fù)荷能力，并能周期性地保持好氧、缺氧和兼氧處理狀態(tài)，除此之外，還兼?zhèn)浠钚晕勰喾ê蜕锬しǖ膬?yōu)點(diǎn)。

①傳統(tǒng)的SBR方法對(duì)氨氣中的氮含量去除率較低。在處理過(guò)程中若氨氣中含有某些含氮有機(jī)物時(shí)，由于含氮有機(jī)物會(huì)進(jìn)行分解，分解之后水中的含氮量會(huì)有所增加。傳統(tǒng)的SBR工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于脫氮量的要求，在此基礎(chǔ)上，我們研發(fā)出新導(dǎo)入SBBR工藝，以此來(lái)代替SBR工藝。與SBR相比，SBBR去除氮的能力有所增加，且使流程簡(jiǎn)化，并且SBBR反應(yīng)池內(nèi)可實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化的同步進(jìn)行;

②在天然氣處理廠中，原料氣中可能由于地質(zhì)條件或完井修井作業(yè)使用的酸性化學(xué)添加劑，存在大量的含硫化合物。從而在天然氣的處理的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量含硫化合物，如SO2、H2S及FeS，這些物質(zhì)本身也具有十分強(qiáng)烈的毒性和安全隱患，特別是H2S在污水系統(tǒng)聚集，嚴(yán)重影響操作員工的生命安全，給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的負(fù)面影響。天然氣處理廠每年會(huì)進(jìn)行一次的年度檢修，并對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行清洗置換。通過(guò)檢修我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，若天然氣原料氣中含有硫化物，設(shè)備系統(tǒng)中會(huì)殘存著含硫化合物廢水以及脫硫脫水藥劑廢水，那么大多數(shù)硫化物會(huì)進(jìn)入污水處理裝置中聚集。為了徹底去除天然氣處理廠中污水處理系統(tǒng)的含硫化合物，我們可以的系統(tǒng)設(shè)備的前端設(shè)置厭氧反應(yīng)池，在厭氧反應(yīng)池內(nèi)培育脫氮硫桿菌，對(duì)原料氣進(jìn)行同步反硝化脫氮和除硫，這樣的方法大大降低了含硫化合物的含量;

③進(jìn)水時(shí)，水質(zhì)經(jīng)常會(huì)調(diào)配不勻，進(jìn)水的COD值變化幅度較大這會(huì)對(duì)傳統(tǒng)工藝造成沖擊。為了使出水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，我們必須控制進(jìn)水的水質(zhì)，要保證進(jìn)水水質(zhì)的COD值恒定，保持在600mg/L以下。保證進(jìn)水的水質(zhì)會(huì)減輕后期的工作負(fù)荷。天然氣凈化廠中污水的沖擊負(fù)荷主要來(lái)自檢修污水及藥劑流失，其中藥劑流失會(huì)使污水的COD值高達(dá)10×104mg/L以上。而UASB反應(yīng)池能夠承受具有較高的進(jìn)水負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.1 檢修污水池

檢修污水池采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)12m，寬14m，高5m，其中高度有效利用的只有3.5m，埋地式，頂覆土300mm，設(shè)置彎管通氣管。其容積足夠滿足日產(chǎn)污水600方的天然氣處理裝置使用。

4.2 UASB反應(yīng)池

UASB反應(yīng)池采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)3.5m，寬3.5m，高5m，進(jìn)水的COD值控制在8000mg/L之下，并且反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)置不銹鋼雙層三項(xiàng)分離器，間斷進(jìn)水，外部循環(huán)。穿孔管進(jìn)水，底部反射槽。

4.3水解酸化池

水解酸化池采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)4m，寬5m，高5.2m。內(nèi)設(shè)置高效組合填料，PPR穿孔管底部配水。

4.4 SBBR池

SBBR池采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)10m，寬5m，高5.2m。在反應(yīng)池的內(nèi)部設(shè)置了氨基甲酸聚合物微孔橡膠膜曝氣頭，使用高效組合填料，排水采用旋轉(zhuǎn)式潷水器。

4.5 污泥濃縮池

污泥濃縮池是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用的是重力式污泥濃縮池，長(zhǎng)3m，寬3m，高4.5m。

5 處理效果分析

本次研究中，我們利用施工臨時(shí)生活污水池的發(fā)酵污泥作為營(yíng)養(yǎng)源，然后在污水處理裝置區(qū)加入接種污泥，這種接種污泥取自某墊江某天然氣凈化廠的污泥濃縮池，之后啟動(dòng)水解酸化--SBBR系統(tǒng)和UASB系統(tǒng)。UASB系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，要控制好一定的穩(wěn)定，隨時(shí)調(diào)節(jié)pH，使其保持在一定值，并且要時(shí)刻控制好COD值，使這三種數(shù)值保持一定的比例。運(yùn)行過(guò)程中，我們選用了一種優(yōu)勢(shì)菌種，這種優(yōu)勢(shì)菌種是脫氮硫桿菌，然后一步步地加入檢修污水。再通過(guò)四個(gè)月的試運(yùn)行期后，UASB反應(yīng)池會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。與UASB反應(yīng)池相比，SBBR反應(yīng)池的試運(yùn)行時(shí)間僅為兩個(gè)月，足足少了一半的時(shí)間。經(jīng)鏡檢顯示，生物環(huán)境培養(yǎng)基本成熟，反應(yīng)池內(nèi)存有較多桿菌、球菌等微生物和一些原生及后生動(dòng)物。污水處理裝置區(qū)運(yùn)行總計(jì)運(yùn)行費(fèi)約1立平方米9毛。

6 結(jié)論和建議

結(jié)論：①本次研究中，在反應(yīng)池前端加入了厭氧工藝即UASB反應(yīng)池，經(jīng)過(guò)處理后，占地面積會(huì)比傳統(tǒng)工藝減少22%的面積，除此之外還會(huì)節(jié)約9%的運(yùn)行電耗。這樣會(huì)大大提升污水處理的經(jīng)濟(jì)效益;②對(duì)于較小流量、有機(jī)物含量高、周期性沖擊負(fù)荷大的工業(yè)污水來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)沉降、過(guò)濾、吸附的污水處理裝置前，進(jìn)一步使用UASB/水解酸化/SBBR工藝進(jìn)行處理是最合適的。

建議：①對(duì)于單列裝置，應(yīng)注意池體的容積應(yīng)能儲(chǔ)存足夠的水量，以保證能在給定時(shí)間內(nèi)完成更換填料和檢修設(shè)備等操作;②小型工業(yè)污水處理系統(tǒng)應(yīng)引入PLC自控系統(tǒng)，并根據(jù)水量水質(zhì)變化特點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的處理效果，建立多種應(yīng)變調(diào)節(jié)體系，以實(shí)現(xiàn)小型工業(yè)污水處理系統(tǒng)的全自動(dòng)化運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周迎，王雪，劉鵬飛.蘇里格氣田天然氣集輸工藝及處理方案[J].石油和化工設(shè)備，2011（05）.

作者簡(jiǎn)介：

亢鞠（1989- ），男，漢族，河南唐河人，本科，工程師，中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)。