浅谈含硫气田“三废”治理技术的应用

摘要：含硫气田“三废”治理是一个比较新的课题，受项目所在地环境敏感性影响，“三废”达标治理难度大，面临的环境风险高。本文针对含硫气田开发建设中主要采用的“三废”治理工艺路线、处理方法等进行列举分析，总结环保治理工作存在的问题，并提出相关工作建议，为含硫气田环境保护工作提供借鉴经验。

关键词：含硫气田　三废　治理　应用

一、概述

由于含硫气田具有埋藏深、高致密、高含硫化氢、环境敏感等特点，面临着开发难度大、安全环保风险大等难题。气田建设过程主要污染因素包括施工扬尘、噪声、钻井污水、固化泥浆、酸压返排液、生活污水及垃圾、生态环境破坏等。气田运行期间，主要污染来源于天然气净化厂S02排放，其他还包括气田采出水、净化厂检修废水及固废、无组织恶臭气体、厂界噪声、生态影响等。

二、气田“三废”治理技术应用

2.1废水治理技术

2.1.1钻井作业废水

采用“絮凝沉降预处理+固液压滤（过滤）分离处理+深度氧化”处理工艺，通过向废水中加入氧化破胶剂、混凝剂等，使其发生静电中和、吸附、架桥等作用，去除废水中污染物。现场治理可减少长途拉运污水工作量，适合山区作业，处理后排放口选择相对自由。其缺点是现场处理设施流程相对简单，处理过程中药剂投加和操作限制因素较多，加之现场监管等因素，处理效果可控性稍差。

2.1.2采气废水

采气废水回注安全地层是地方环保部门认可的方式，同时还开展了多效蒸馏、膜处理采气废水回用于净化厂循环冷却水实验研究，探索综合利用途径。采用回注方式，除了要确保水质达到回注水指标外，其关键是找到适合的吸水性强的地层，并做好回注水与地层的配伍性实验，防止二次反应生成物堵塞地层。回注井建设周期长、投入高，需要综合考虑气田逐年出水、回注条件、地质情况等因素，可采用改造老井和建设新井两种方式，开展试注论证，但是找到具备良好回注效果的井还是比较困难。　 　 　 　 　 　 　 　 　图1   采气废水处理回注工艺流程

2.1.3净化厂污水

净化厂污水处理场采用序批式活性污泥法（SBR），其操作程序是在一个反应器内一个处理周期内一次完成进水、生化反应、泥水沉淀分离、排放上清液和闲置等5个基本过程。SBR法可省去初沉池、二沉池和污泥回流设备，与标准活性污泥法比较，构筑物少、占地少、设备少、投资省、维护管理方便[1]。

2.1.4污水气提技术

集气总站生产分离器分出的气田污水输送至污水气提塔，污水从塔上部进入，天然气（或氮气）从塔下部进入，在塔内进行气液交换后，污水从塔底流出，污水中的H2S、CO2等酸气经气提后从塔顶出来，进入硫磺回收单元。气提塔作为气田采出水前处理措施，脱硫效果好。

2.2固废治理技术

2.2.1钻井固化填埋

固化处理法[2]是含硫气田普遍采用的钻井固废治理技术，把泥浆池按实际情况分成几部分，按顺序一块一块地交替固化。先用挖掘机将泥浆池内的废弃泥浆和钻井废液处理后的絮凝物充分搅拌，然后按治理方案核定量依次分批加入粉煤灰、硫酸亚铁、硫酸铝、水泥、氯化钙等，使用挖掘机搅拌混合均匀，候凝固化5～8天，按米字型取样法对固化物进行取样检测，确认固化质量合格后，用水泥封闭泥浆池、履土50cm复耕。

2.2.2钻井固废烧结技术

钻井固化物虽然能够达到国家有关环保标准，但若不采取严密的防渗漏措施，产生的渗滤液仍会对环境造成影响。通过对水泥厂生产工艺进行技术改造，钻井固废经烧结后，可作为水泥添加材料实现资源化利用，彻底解决钻井固废长期封存可能存在的环境隐患，该技术已通过地方环保部门的认定。

2.2.3钻井废弃泥浆一体化处理技术

钻井废弃物经输送器提升进入净化系统清洗，使岩屑、泥、水、油得以相相分离，钻井岩屑经清洗干净后排出利用。清洗排出的浓缩泥水泵入脱稳罐，加药搅拌脱稳后，进入固液分离机进行泥水分离，脱出的泥饼外运综合利用。脱出的滤液进入污水处理系统，采用加药破稳、气浮、强制过滤、氧化、精细过滤等流程进行处理后，进入净化水罐作为净化系统清洗水回用、井场场地及设备清洁用水或达标排放。

2.2.4委外处置

气田采气污水处理过程中产生的底泥，由于含易挥发的硫化氢和有机硫等成份，恶臭气味强烈，按危险废物进行管理，与净化厂、集输系统检修清管废渣一起委托具有危废处理资质的单位进行处理。

2.2.5其他

空气钻井技术广泛应用于含硫气田钻井工程，钻深可达3000余米，大幅度减少了化学泥浆材料和水的使用，与常规钻井方式相比，废弃泥浆产生量减少35%，但厂界噪声高于常规钻井，会对300米以内的住户产生影响。

2.3废气治理技术

2.3.1气相空间除硫技术

采用物理化学和生物法去除气田采出水处理站污水池气相空间含硫气体。在废水池上部加装全密封钢结构反向悬挂氟碳纤维膜集气罩，含硫气体从气源收集装置排出，经碱洗塔、氧化塔进入生物除硫装置，含硫气体与生物填料上微生物接触，被微生物捕获降解、氧化，分解为无害的CO2、H2O，通过风机抽送排放，消除了含硫恶臭气体无组织排放不达标问题。

2.3.2超重力脱硫技术[3]

该技术使用旋转的环状多孔填料床（R.P.B）代替垂直静止的塔器，旋转可以形成稳定的、可以调节的离心力场，模拟引力场产生超重力，在液相高度分散、表面急速更新、相界面强烈扰动的情况下，进行传质、传热和化学反应，使过程得到强化。在气体中同时存在H2S和CO2的情况下，具有对H2S的强选择吸收特性。在天然气净化厂，超重力脱硫技术可用于硫磺回收前H2S提浓和尾气净化脱硫，进一步提升了天然气净化率，有利于SO2气体减排，SO2排放浓度≤400mg/m3。

三、气田污染治理存在的问题

3.1废水处理存在的问题

1、含硫气田海相钻井泥浆体系复杂，污染物浓度高，采用絮凝沉淀+氧化过滤的治理工艺，不能完全满足排放标准要求，COD有超标情况。另外，处理装置缺少除氯单元，河流枯水期排放对环境有一定影响。

2、气田采出水逐年递增，找到具备良好回注效果的井相对困难，注水能力不断衰减，污水采注矛盾日益显现。

3、地方环境监管日益严格，如重庆市要求工业废水零排放、四川省正在组织编制《天然气勘探开采含氯废水排放标准》、国家对回注影响地下水开始关注，而目前新治理技术储备不足，一旦实施更严格的环保标准，治理技术转换困难，缺少应对手段。

3.2固废处理存在的问题

由于川渝地区地质灾害较多，封存泥浆池后期易发生封盖塌陷、池体渗漏等情况，随着国家和地方对固废处置要求日益提高，中长期来看将面临一定的政策风险和环境风险。

3.3废气处理存在的问题

天然气净化厂SO2、CO2等酸性气体减排和综合利用以及无组织恶臭气体排放的问题。

四、气田环保治理工作建议

1、含硫气田开发建设集中在川渝地区，当地自然环境敏感，环保工作标准高、压力大，应进一步增强环保治理技术的研发、支撑、服务，跟踪掌握国家及地方环保政策变化趋势，做好技术储备，以适应含硫气田长期开发建设需要。

2、结合产能建设布局，分片划区，统筹规划，整合治理资源，集中技术优势，建设集中式污水处理站、污水回注站、一般固废处理站、危险废物处理站，由专业化公司负责运营。对于边缘井站，引进推广先进成熟的便携式撬装治理装置。

3、开展处理技术攻关研究，重点实施酸压返排液、高氯地层水、含硫污水的达标治理提升以及净化厂SO2、CO2等酸性气体减排和综合利用，解决开发建设过程中遇到的环保瓶颈问题。

五、结束语

在含硫气田环保治理方面，形成了较为完整有效的环保治理体系及方法，保护了当地环境质量。同时随着国家环保政策的日益严格，需要加大环保治理新技术的研发应用，解决出现的新问题。

参考文献：

[1]罗沿予，高长生，刘奎，陈洪杰.普光气田SBR工艺处理含硫污水的研究，《化学工程与装备》2012年09期，196-199.

[2]吴志红，丁忠健.钻井废弃泥浆固化处理技术的研究与应用《石油化工应用》2008年06期，44-47.

[3]汪家铭.超重力脱硫技术成功实现工业化应用《天然气化工(C1化学与化工)》2011年03期，75-76.