固废综合利用中的节能减排技术

发布时间: 2014-07-18 09:12:24   作者:   来源:

 

第一部分:概述
第二部分:技术原理
第三部分:国内应用和发展
第四部分:国外应用和发展
第五部分:供应商信息
第六部分:节能减排经典案例
第七部分:部分参考文献
 
概述
固体废物是指石油加工中丢弃的固体和泥状的物质称,简称固废。包括从废水,废气分离出来的固体颗粒。固体废物污染河流固体废物是环境的污染源,除了直接污染外,还经常以水、大气和土壤为媒介污染环境。对固体废物的综合利用,是节约资源、防止污染的有效途径和最佳办法。
含油污泥一般指由各种原因造成的落地原油与泥土混合形成的污泥,或是在油田生产过程中排出的含油泥砂,是一种富含矿物油的固体废物,主要成分为原油、泥和水。研究表明:含油污泥中含有的苯系物、酚类、蒽、蓖等物质有恶臭味和毒性,若不加处理就直接堆放,不仅占用大量土地,且不易分解的原油渗透扩散会对周围土壤、水、空气造成严重的污染。含油污泥降解产生的挥发性有机物会在空气中大量聚集,危害当地居民的健康。目前油田上产生的油泥主要采用简单的露天堆放、卫生填埋、铺路等方法处置,由于不能真正消除或减少其污染危害程度,很难满足环保要求,因此必须不断完善和严格污泥处理法规,发展新的污泥处理工艺,及各种行之有效的含油污泥处理及资源回用技术。
 
技术原理
1.      油泥浮渣送焦化装置回收技术
污水处理场油泥浮渣是污水处理过程产生的固废,将其送入焦化装置回炼,但不是和原料混合在一起,主要工艺为:在焦炭塔生焦完毕,在大吹气之前,利用浮渣和水混合物通过塔底給水线注入焦炭塔,来回收部分油品。这样做既消除二次污染,又可回收其中的含油组分,此项工艺已在多个炼厂应用。焦化装置中使用的是延迟焦化技术等。
2.      飞灰再循环技术
CFB锅炉燃烧后废弃的飞灰通过J阀重新进入炉膛参与燃烧,利用飞灰中20%左右的CaO,增大钙硫比,从而提高固硫率,削减了烟气中二氧化硫排放量。
3.      清罐油泥全回收处理技术
对炼厂产生的清罐油泥进行回收、回炼或作为辅助燃料,进入炼油焦化装置或CFB锅炉。建立厂内清罐油泥中转点,对于含水、含油较多的污泥,通过中转设施输送到焦化装置回炼,机械清罐等作业方式产生的含固率较高的油泥,进入炭黑造粒装置拌和后,送CFB锅炉作辅助燃料。该技术简单,运行费用低,油品回收率高,利用它可以大幅度减少和降低清罐油泥对环境的污染,并可有效回收油品,变废为宝,获得良好的经济效益。
4.      钻井泥浆
对于钻井过程中产生的废弃泥浆最好的处理办法就是提高泥浆的重复利用率,减少废弃泥浆的排放。吉林油田采用丛式钻井技术可提高泥浆的重复利用率,使之达到60%以上。目前各井队已配备泥浆罐车,将完钻后的剩余泥浆中可利用部分运至下一口井继续使用,可进一步提高泥浆的利用率,减少排放量,而单井产生的废弃泥浆一般难以重复利用。另外,泥浆池的防渗措施主要是铺设复合衬层,利用机械将天然材料衬层压实,然后用人工合成材料衬层作为底层,防渗材料采用高密度聚乙烯,厚度不小于15mm,其防渗系数小于10-7cms;最后再在人工衬层上覆盖5cm的黏土,机械适当压实后即可以满足防渗要求。一采用先进的高密度钻井泥浆体系,也能保护环境,减少废弃泥浆对环境产生的有害影响。
钻井最终产生的废弃泥浆需要采用泥浆无害化处理技术进行处理。该技术是针对废弃泥浆的化学组成、浸出毒性和生物毒性,利用一种无害化处理药剂,通过机械方式在泥浆中搅拌均匀发生化学反应处理泥浆。这种药剂由ABCD四种组分按比例混合而成。A组分是一种具有很大比表面积的吸附剂,其中起作用的成分是黑、白炭黑,对废弃泥浆中的有机物和金属离子有很强的吸附作用。
B组分由甲乙两种物质构成,可生成立体构架的无机高分子化合物,像网兜似的起包裹作
用,把污染物固定在处理团块中,使污染物在外力(主要是水浸)的作用下不能游离出来。
C组分是一种含有磷酸盐的酸性物质。其中的H+可与泥浆中的碱性物质发生中和反应,可
与药剂中的D组分(酸性絮凝剂)协同起破乳作用,加快固一液分离过程,磷酸根可与泥浆中
的金属离子生成不溶于水的盐类。
废弃泥浆经无害化处理后1个月,基本达到可站人的强度,3个月后可以覆土并恢复植被。
5.      落地原油
对井口泄漏的原油及井下作业产生的原油,必须在源头上加以控制,使之不落地"。否则,对落地原油的清污处理、处置,不仅浪费大量的人力、物力和财力,而且技术难度也较大,往往都是治标而难以治本,资源化率低;处置不妥,还会对土壤和地下水造成污染。因此,必须本着清洁生产的原则,实施源头控制。
1)      井控设置井控装置
包括防喷器及三通管汇防喷系统。在钻井过程中及完井后,严格执行井控技术规定和井口装置试压要求,落实好防喷、防漏技术措施。
2)      井口油回收在井场设置收油设施
保证井口泄漏原油得到直接回收,而不落地。避免产生落地原油修井作业时按照铺设作业,带罐上岗的作业模式,及时回收落地原油等废物。并采用绿色修井技术和配套设备,以原油不出井筒为目标,达到三不沾油,即井场不沾油、设备不沾油、操作工人身上不沾油。具体的技术措施包括:①油管泄油。使用撞击式泄油器、提杆式泄油器、提管式泄油器(如分体式套管摩擦提管泄油器和剪切式管控泄油器),解决包括抽油杆砂卡和断脱等不利情况在内的油管泄油问题,保证油管内的原油全部泄入井筒,而不落地。②油管和抽油杆外壁刮油回流。使用方便、耐用的油管刮油器和抽油杆刮油器,将管和杆壁上附着原油刮净,并使原油经装置直接回流返回套管,避免将原油带至地面。
通过上述技术措施及设备在稠油开发中的应用表明,对控制落地原油的产生起到了良好效果。
3)      加强管理对井口装置、集油管线等易发生泄漏的部位进行巡回
减少或杜绝油井跑、冒、滴、漏,以及原油泄漏事件的发生。
6.      油泥()与油土
油井在进入正常生产运行期后在进行修、洗井等井下作业时,采用在井场铺垫甥料布的清洁生产工艺回收落地油,对于洒落在井场的油土将运至吉林油田松原宁江工业园区金桥油泥处理厂进行油土分离,落地油回收率可达到100%,不再向土壤环境中排放落地油。油泥()是联合站污水处理装置产生的沉淀物,为原油和泥土等杂质的混合物。油泥经油土分离站处理后,回收的原油进入联合站生产流程,废水返回废水处理流程,废土由于含有少量原油,属于危险废物,·不能任意排放,目前是外销至附近砖场或型煤厂作为燃料综合利用。
吉林油田现已普遍采用回收油土并进行油土分离的技术。该技术主要是将作业现场产生的落地原油与土壤一并回收,加入一定量的热水和部分添加剂,在混合罐内充分搅拌均匀,使原油和土壤分散于溶液体系,然后进入沉淀池进行沉淀分离,这时油、水和土壤在沉淀池中呈三层分布,回收上层的油进入生产流程,每处理1吨含油土的费用在200元左右。
采用上述油土分离技术,实际监测表明,落地原油的回收率可达95%左右。
本工艺操作简单,回收效果好,运行费用低,值得在油田进行大范围推广。油土分离工作由吉林油田松原宁江工业园区金桥油泥处理厂承担,该站的油土分离设备和工艺实行标准化,并纳入联合站的处理工艺和流程,其中油土分离后的废水通过管道进入联合站的含油污水处理系统进一步处理达标;处理后的废土集中后_并外销至附近砖场或型煤厂作为原料利用。
7.      钻并岩屑
钻井过程中产生的钻井岩屑所含污染物的量较低,由于50%的岩屑已经混入泥浆,可与泥浆一起填埋处理;一部分较大的岩屑用于铺垫井场及油区土路,将其转化为一种可以利用的资源,用于铺垫井场或道路是可以将其完全消化掉的。废岩屑环境危害性较小,如果不能将其完全消耗掉,则应及时进行填埋处理。
8.      废滤料
主要是联合站污水处理系统过滤污水定期更换下来的废核桃壳和废纤维球滤料,不应外排和随意丢弃,送回原生产厂家再生利用。
 
国内发展和应用现状
固体废物在一定的条件下会发生化学、物理或生物的转化,对周围的环境产生一定的影响,如果采取的处理方法不当,有害物即将通过水、气、土壤、食物链等途径污染环境与危害人体健康。据统计,全国累积堆存废物量已达60 亿t , 占地514 亿m2 1992 年工业废物产生量为612 亿t ,1982 年的318亿t 增长61 % ,其中危险废物占5 %[2 ] 1997 年我国固体废物产生量为1016 亿t ,其中60 %来自县以上工业企业。此外,随着我国城市化趋势的增强,城市数量增多、规模扩大,人口膨胀,城市垃圾的产生量也迅速增长,每年以8 %10 %的速度递增,全国城市垃圾产生量已达110 亿t/ a 。城市垃圾在产生量增加的同时,构成也发生了很大的变化,主要表现为:有机物增多,可燃物增加,可利用价值增大。但由于自然环境的差别,经济发展水平的不均衡,人们生活习惯的差异造成垃圾在成分和特性上有较大的不均匀性。大城市的生活垃圾构成中有机物成分占总量的31 %36 %以上,无机物成分约占60 % ,废品(包括纸、金属、塑料、织物等) 仅占4 %6 %;中小城市的生活垃圾有机成分约占其总量的20 %、无机物约占5 %、废品比例更低
国外发展和应用现状
国外普遍采用生物处理技术和物理化学处理技术对含油污泥进行浓缩、调理、脱水、填埋、分散施耕、集中干燥焚烧、微生物处理、化学固化处理、化学氧化降解、化学溶剂清洗、混凝法固液分离等。
国外有专业环保公司负责对含油污泥进行处理,其采用的工艺流程是:含油污泥——搅拌液化——加温匀化——离心分离。美国塔尔萨的萨廉姆斯公司的工艺流程是;含油污泥——储罐——加入石灰和硅藻土——压滤机——滤饼至垃圾场堆放。
国外十分重视含油污泥的生物处理及处置技术及高温处理技术的研究。一般是将经过处理后的含油污泥用于农林业、填埋、焚烧等。
 
供应商信息
北京中西远大科技有限公司
浙南三联环保机械设备有限公司
德州绿能水处理有限公司
苏州捷诺环保设备有限公司销售部
北京东洋永光国际环保科技有限公司
东莞市东元水处理枝术有限公司
 
经典案例
1 工程概况
套保油田位于吉林省白城市的镇赉县套保镇,开发方式为常规开采、蒸汽吞吐开采、冷砂开采三种方式,其以蒸汽吞吐开采为主。该油田需开采白87 区块、白 92 区块、白 97 区块三个区块。其中白 87 区块含油面积 2.1km2储量 453×104t,共有生产井 86 口,平均日产油 17.6 t,含水 62.5%,采出程度 2%套保油田白 92 区块共有 97 口井,日产油 28.03 t,含水 51.76%,采出程度 2%;而套保油田白 97 区未探明储量。该油田属于流动开发,开发工程所产生的环境污染主要来源于油井及与其相关的钻井、采油、井下作业、原油输送等工艺过程。
2油田开发产生固体废弃物
2.1 落地原油
施工期落地油主要来自新井完钻过程的试油过程、非正常生产情况下的泄漏等,生产期落地油主要来自于修井过程。对于试油过程中产生的落地油,采取试油进罐的方式,即试油时将原油导入油池,并用罐车拉至联合站进行处理,油池内的油土进联合站的油土分离装置进行处理。采取上述措施后可以大幅度地减少落地油的排放量,可使落地油的回收率达到99%生产期修井作业采用在井场铺垫塑料布的清洁生产工艺回收修井落地油,对于洒落在井场的油土将运至英台油气处理一站进行油土分离,落地油回收率可达到100%,不向土壤环境排放落地油。石油对土壤的污染主要集中在表层 020 cm 的土壤中,基本不会随土壤中水分上下移动,毛细现象较弱,只要对落地油采取有效的回收措施,就不会对区块的地下水产生明显影响[2]但上述落地油一旦排放,除直接污染井场附近的土壤外,也可能随地表径流污染附近的水体。因此,一定加强施工期固废处置措施及施工管理,确保落地油及时回收,不外排。
2.2 钻井泥浆影响分析
钻井过程中弃置于泥浆池中的泥浆,其产生量随井深而改变,根据《油田开发环境影响评价文集》提出的经验公式:式中:V 为钻井废弃泥浆排放量,m3D 为井的直径,mh 为井的深度,m。由于各井段的钻井直径不同,计算繁琐,按吉林油田废弃泥浆的产生量每万m 进尺在 780m3左右来确定,本工程合计产生废弃泥浆2 106m31.15t/m3),约为 2 422t本工程全部为单井,所以钻井泥浆不能重复使用,只能将井场的泥浆池底部做好防渗,然后进行无害化处理,处理后全部填埋。
2.3 钻井岩屑
钻井过程中,岩石被钻头破碎成岩屑,其本身无污染,一般用于填垫井场。一般情况下,岩屑的排放量可按下式计算:式中:W 为井场岩屑排放量,t;则本项目施工期每口井岩屑产生量约为54t,全部完钻将产生钻井岩屑2 268t钻井过程中产生的钻井岩屑所含污染物的量很低,一般不会对环境产生不利的影响,但也不能任意堆放。本项目的钻井岩屑全部用于铺垫井场及井间道路,不外排,对外环境影响极小。
3 固体废物处置
3.1 落地油处置
对于在修井过程中产生的落地原油应利用厚塑料布覆盖井场地面,避免落地油直接进入土壤。另外,提倡文明作业、提高修井效率、减少修井次数、延长修井周期等管理措施,可进一步减少落地油的产生量。对运油过程中运油车辆可能散落的原油,可在油罐下部的排放管处装置一个小型铁槽,以承接滴漏的原油,运至联合站后将铁槽内的原油回收,可避免对沿途土壤环境的污染。
3.2 钻井泥浆处置
钻井泥浆主要产生于施工期的钻井期间,应采用泥浆无害化处理技术进行处理。采用泥浆无害化处理技术的浸出液各污染物浓度低于毒性鉴别标准。在进行废弃泥浆的无害化处理的同时,应首先对泥浆坑采取防渗措施。其防渗主要是复合衬层,即用机械将天然材料衬层压实(底层土壤压实);然后用人工合成材料衬层作为底层,采用高密度聚乙稀,厚度不小于1.5mm,其防渗系数不大于10-12cm/s最后再在人工衬层上覆盖5cm的粘土,进行机械压实。泥浆坑经以上处理后,其渗透系数要小于1×10-7cm/s因此其防渗可以满足要求。无害化处理的钻井泥浆全部用于填埋井场或油区铺路等。
3.3 废岩屑处置措施
钻井过程中产生的钻井岩屑中污染物含量较低,一般情况下小颗粒的岩屑可与泥浆一起填埋并经无害化处理;经振动筛分离出来的较大岩屑用于铺垫井场和油区的土路。经调查,井场及井间支路所需土石方量较大,完全可以消耗掉工程钻井产生的废岩屑,并且废岩屑种污染物浓度极低,不会对周围环境产生污染。
 
参考文献
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[3]张元辉,张益智.油田固体废物的污染防治和综合利用实用技术[A].中国环境科学学会2008年学术年会论文集[C.重庆:中国环境科学学会,2008.840—844.
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[5]孟繁萍,段丽杰. 浅析油田固体废物对环境的影响及处置措施[J].能源环境保护,20102405):37—39.
[6]邓义祥,田从华.我国固体废物的处理现状与对策[J].资源开发与市场,1999,(02):108—109.