淺談含硫氣田“三廢”治理技術的應用

摘要：含硫氣田“三廢”治理是一個比較新的課題，受項目所在地環(huán)境敏感性影響，“三廢”達標治理難度大，面臨的環(huán)境風險高。本文針對含硫氣田開發(fā)建設中主要采用的“三廢”治理工藝路線、處理方法等進行列舉分析，總結(jié)環(huán)保治理工作存在的問題，并提出相關工作建議，為含硫氣田環(huán)境保護工作提供借鑒經(jīng)驗。

關鍵詞：含硫氣田　三廢　治理　應用

一、概述

由于含硫氣田具有埋藏深、高致密、高含硫化氫、環(huán)境敏感等特點，面臨著開發(fā)難度大、安全環(huán)保風險大等難題。氣田建設過程主要污染因素包括施工揚塵、噪聲、鉆井污水、固化泥漿、酸壓返排液、生活污水及垃圾、生態(tài)環(huán)境破壞等。氣田運行期間，主要污染來源于天然氣凈化廠S02排放，其他還包括氣田采出水、凈化廠檢修廢水及固廢、無組織惡臭氣體、廠界噪聲、生態(tài)影響等。

二、氣田“三廢”治理技術應用

2.1廢水治理技術

2.1.1鉆井作業(yè)廢水

采用“絮凝沉降預處理+固液壓濾（過濾）分離處理+深度氧化”處理工藝，通過向廢水中加入氧化破膠劑、混凝劑等，使其發(fā)生靜電中和、吸附、架橋等作用，去除廢水中污染物?，F(xiàn)場治理可減少長途拉運污水工作量，適合山區(qū)作業(yè)，處理后排放口選擇相對自由。其缺點是現(xiàn)場處理設施流程相對簡單，處理過程中藥劑投加和操作限制因素較多，加之現(xiàn)場監(jiān)管等因素，處理效果可控性稍差。

2.1.2采氣廢水

采氣廢水回注安全地層是地方環(huán)保部門認可的方式，同時還開展了多效蒸餾、膜處理采氣廢水回用于凈化廠循環(huán)冷卻水實驗研究，探索綜合利用途徑。采用回注方式，除了要確保水質(zhì)達到回注水指標外，其關鍵是找到適合的吸水性強的地層，并做好回注水與地層的配伍性實驗，防止二次反應生成物堵塞地層。回注井建設周期長、投入高，需要綜合考慮氣田逐年出水、回注條件、地質(zhì)情況等因素，可采用改造老井和建設新井兩種方式，開展試注論證，但是找到具備良好回注效果的井還是比較困難。　 　 　 　 　 　 　 　 　圖1   采氣廢水處理回注工藝流程

2.1.3凈化廠污水

凈化廠污水處理場采用序批式活性污泥法（SBR），其操作程序是在一個反應器內(nèi)一個處理周期內(nèi)一次完成進水、生化反應、泥水沉淀分離、排放上清液和閑置等5個基本過程。SBR法可省去初沉池、二沉池和污泥回流設備，與標準活性污泥法比較，構(gòu)筑物少、占地少、設備少、投資省、維護管理方便[1]。

2.1.4污水氣提技術

集氣總站生產(chǎn)分離器分出的氣田污水輸送至污水氣提塔，污水從塔上部進入，天然氣（或氮氣）從塔下部進入，在塔內(nèi)進行氣液交換后，污水從塔底流出，污水中的H2S、CO2等酸氣經(jīng)氣提后從塔頂出來，進入硫磺回收單元。氣提塔作為氣田采出水前處理措施，脫硫效果好。

2.2固廢治理技術

2.2.1鉆井固化填埋

固化處理法[2]是含硫氣田普遍采用的鉆井固廢治理技術，把泥漿池按實際情況分成幾部分，按順序一塊一塊地交替固化。先用挖掘機將泥漿池內(nèi)的廢棄泥漿和鉆井廢液處理后的絮凝物充分攪拌，然后按治理方案核定量依次分批加入粉煤灰、硫酸亞鐵、硫酸鋁、水泥、氯化鈣等，使用挖掘機攪拌混合均勻，候凝固化5～8天，按米字型取樣法對固化物進行取樣檢測，確認固化質(zhì)量合格后，用水泥封閉泥漿池、履土50cm復耕。

2.2.2鉆井固廢燒結(jié)技術

鉆井固化物雖然能夠達到國家有關環(huán)保標準，但若不采取嚴密的防滲漏措施，產(chǎn)生的滲濾液仍會對環(huán)境造成影響。通過對水泥廠生產(chǎn)工藝進行技術改造，鉆井固廢經(jīng)燒結(jié)后，可作為水泥添加材料實現(xiàn)資源化利用，徹底解決鉆井固廢長期封存可能存在的環(huán)境隱患，該技術已通過地方環(huán)保部門的認定。

2.2.3鉆井廢棄泥漿一體化處理技術

鉆井廢棄物經(jīng)輸送器提升進入凈化系統(tǒng)清洗，使巖屑、泥、水、油得以相相分離，鉆井巖屑經(jīng)清洗干凈后排出利用。清洗排出的濃縮泥水泵入脫穩(wěn)罐，加藥攪拌脫穩(wěn)后，進入固液分離機進行泥水分離，脫出的泥餅外運綜合利用。脫出的濾液進入污水處理系統(tǒng)，采用加藥破穩(wěn)、氣浮、強制過濾、氧化、精細過濾等流程進行處理后，進入凈化水罐作為凈化系統(tǒng)清洗水回用、井場場地及設備清潔用水或達標排放。

2.2.4委外處置

氣田采氣污水處理過程中產(chǎn)生的底泥，由于含易揮發(fā)的硫化氫和有機硫等成份，惡臭氣味強烈，按危險廢物進行管理，與凈化廠、集輸系統(tǒng)檢修清管廢渣一起委托具有危廢處理資質(zhì)的單位進行處理。

2.2.5其他

空氣鉆井技術廣泛應用于含硫氣田鉆井工程，鉆深可達3000余米，大幅度減少了化學泥漿材料和水的使用，與常規(guī)鉆井方式相比，廢棄泥漿產(chǎn)生量減少35%，但廠界噪聲高于常規(guī)鉆井，會對300米以內(nèi)的住戶產(chǎn)生影響。

2.3廢氣治理技術

2.3.1氣相空間除硫技術

采用物理化學和生物法去除氣田采出水處理站污水池氣相空間含硫氣體。在廢水池上部加裝全密封鋼結(jié)構(gòu)反向懸掛氟碳纖維膜集氣罩，含硫氣體從氣源收集裝置排出，經(jīng)堿洗塔、氧化塔進入生物除硫裝置，含硫氣體與生物填料上微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，分解為無害的CO2、H2O，通過風機抽送排放，消除了含硫惡臭氣體無組織排放不達標問題。

2.3.2超重力脫硫技術[3]

該技術使用旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀多孔填料床（R.P.B）代替垂直靜止的塔器，旋轉(zhuǎn)可以形成穩(wěn)定的、可以調(diào)節(jié)的離心力場，模擬引力場產(chǎn)生超重力，在液相高度分散、表面急速更新、相界面強烈擾動的情況下，進行傳質(zhì)、傳熱和化學反應，使過程得到強化。在氣體中同時存在H2S和CO2的情況下，具有對H2S的強選擇吸收特性。在天然氣凈化廠，超重力脫硫技術可用于硫磺回收前H2S提濃和尾氣凈化脫硫，進一步提升了天然氣凈化率，有利于SO2氣體減排，SO2排放濃度≤400mg/m3。

三、氣田污染治理存在的問題

3.1廢水處理存在的問題

1、含硫氣田海相鉆井泥漿體系復雜，污染物濃度高，采用絮凝沉淀+氧化過濾的治理工藝，不能完全滿足排放標準要求，COD有超標情況。另外，處理裝置缺少除氯單元，河流枯水期排放對環(huán)境有一定影響。

2、氣田采出水逐年遞增，找到具備良好回注效果的井相對困難，注水能力不斷衰減，污水采注矛盾日益顯現(xiàn)。

3、地方環(huán)境監(jiān)管日益嚴格，如重慶市要求工業(yè)廢水零排放、四川省正在組織編制《天然氣勘探開采含氯廢水排放標準》、國家對回注影響地下水開始關注，而目前新治理技術儲備不足，一旦實施更嚴格的環(huán)保標準，治理技術轉(zhuǎn)換困難，缺少應對手段。

3.2固廢處理存在的問題

由于川渝地區(qū)地質(zhì)災害較多，封存泥漿池后期易發(fā)生封蓋塌陷、池體滲漏等情況，隨著國家和地方對固廢處置要求日益提高，中長期來看將面臨一定的政策風險和環(huán)境風險。

3.3廢氣處理存在的問題

天然氣凈化廠SO2、CO2等酸性氣體減排和綜合利用以及無組織惡臭氣體排放的問題。

四、氣田環(huán)保治理工作建議

1、含硫氣田開發(fā)建設集中在川渝地區(qū)，當?shù)刈匀画h(huán)境敏感，環(huán)保工作標準高、壓力大，應進一步增強環(huán)保治理技術的研發(fā)、支撐、服務，跟蹤掌握國家及地方環(huán)保政策變化趨勢，做好技術儲備，以適應含硫氣田長期開發(fā)建設需要。

2、結(jié)合產(chǎn)能建設布局，分片劃區(qū)，統(tǒng)籌規(guī)劃，整合治理資源，集中技術優(yōu)勢，建設集中式污水處理站、污水回注站、一般固廢處理站、危險廢物處理站，由專業(yè)化公司負責運營。對于邊緣井站，引進推廣先進成熟的便攜式撬裝治理裝置。

3、開展處理技術攻關研究，重點實施酸壓返排液、高氯地層水、含硫污水的達標治理提升以及凈化廠SO2、CO2等酸性氣體減排和綜合利用，解決開發(fā)建設過程中遇到的環(huán)保瓶頸問題。

五、結(jié)束語

在含硫氣田環(huán)保治理方面，形成了較為完整有效的環(huán)保治理體系及方法，保護了當?shù)丨h(huán)境質(zhì)量。同時隨著國家環(huán)保政策的日益嚴格，需要加大環(huán)保治理新技術的研發(fā)應用，解決出現(xiàn)的新問題。

參考文獻：

[1]羅沿予，高長生，劉奎，陳洪杰.普光氣田SBR工藝處理含硫污水的研究，《化學工程與裝備》2012年09期，196-199.

[2]吳志紅，丁忠健.鉆井廢棄泥漿固化處理技術的研究與應用《石油化工應用》2008年06期，44-47.

[3]汪家銘.超重力脫硫技術成功實現(xiàn)工業(yè)化應用《天然氣化工(C1化學與化工)》2011年03期，75-76.