斜板溶氣氣浮技術(shù)在杏西油田含油污水處理中的應(yīng)用

徐桂霞（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠）

斜板溶氣氣浮技術(shù)在杏西油田含油污水處理中的應(yīng)用

徐桂霞（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠）

杏西聯(lián)污水處理站使用射流式浮選凈化機(jī)處理污水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低，為了從根本上解決這一問(wèn)題，2 0 0 1年杏西聯(lián)含油污水處理站采用斜板溶氣氣浮技術(shù)開(kāi)展了不同藥劑、不同加藥比例、不同溶氣比及不同來(lái)水水質(zhì)的試驗(yàn)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，斜板溶氣氣浮技術(shù)對(duì)含油污水中的油和懸浮物的去除率均較高，在回流比為2 0%，加藥量為無(wú)機(jī)2 0 m g/L、有機(jī)2 m g/L時(shí)運(yùn)行效果最佳，油和懸浮物的去除率分別為5 1.7%、7 0.6%。斜板溶氣氣浮對(duì)來(lái)水水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，在切除混凝沉降罐運(yùn)行時(shí)，通過(guò)相應(yīng)地提高加藥量，仍可使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到濾前標(biāo)準(zhǔn)。斜板溶氣氣浮與原有射流氣浮相比，降低運(yùn)行費(fèi)用0.1 2元/m3。

溶氣氣浮 污水處理 水質(zhì)達(dá)標(biāo) 油懸浮物

杏西聯(lián)含油污水處理站污水處理采取射流式浮選凈化機(jī)的方式去除水中懸浮顆粒，此種方法難以實(shí)現(xiàn)濾前水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。鑒于此種情況，開(kāi)展了斜板溶氣氣浮技術(shù)處理含油污水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。通過(guò)溶氣氣浮去除水中小油珠及難以沉降的細(xì)小顆粒懸浮物，達(dá)到了提高油田回注污水水質(zhì)的目的。

1 斜板溶氣氣浮工藝原理及技術(shù)參數(shù)

斜板溶氣氣浮裝置主要由管式反應(yīng)器、溶氣浮選機(jī)、溶氣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)組成。污水通過(guò)管式反應(yīng)器先后投加無(wú)機(jī)與有機(jī)絮凝劑后進(jìn)入溶氣浮選機(jī)，污水中懸浮物及污油與絮凝劑、溶氣水充分混合，絮體附著在小氣泡上，通過(guò)氣浮的斜板與水分離后，上浮到浮選機(jī)的表面，被自動(dòng)刮渣機(jī)刮走，浮選機(jī)底部沉淀物由排污閥排走，出水溢流出浮選機(jī)。工藝簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 斜板溶氣氣浮工藝簡(jiǎn)圖

斜板溶氣氣浮裝置的技術(shù)參數(shù)如下：

◇進(jìn)水壓力：0.1～0.4 M Pa；

◇溶氣水回流比：15%～20%；

◇溶氣量：5.5L/min；

◇溶氣泵壓力：0.5～0.6M Pa。

2 試驗(yàn)區(qū)概況

杏西聯(lián)含油污水處理站198 2年10月投產(chǎn)，2002年10月改造為污水深度處理站，注水水質(zhì)指標(biāo)“10、5、2”，即注水油含量、懸浮物含量和粒徑中值分別≤10m g/L、≤5 m g/L和≤2μm。主要工藝流程為：混凝沉降→射流氣浮除油→兩級(jí)壓力過(guò)濾處理，排泥工藝為負(fù)壓排泥。

2008—2010年，濾后水懸浮物固體含量檢測(cè)樣次共計(jì)36次，合格26次，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率72.2%，見(jiàn)表1。

表1 2008—2010年濾后水懸浮物達(dá)標(biāo)情況 單位：mg/L

水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低的主要原因是杏西聯(lián)氣浮裝置為射流式浮選凈化機(jī)，罐體?1.4 m×4.8m，設(shè)計(jì)處理水量為300m3/d。2003年杏西聯(lián)含油污水深度處理站日處理水量在290m3/d時(shí)，氣浮選進(jìn)出口含油量分別為56.4 m g/L和23.2m g/L，懸浮固體含量分別為48.6m g/L和26.4 m g/L，出口水質(zhì)達(dá)不到濾前水質(zhì)指標(biāo)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

3.1 藥劑篩選情況

絮凝劑選為CJJ型與LJJG型兩種，根據(jù)不同加藥濃度的處理效果進(jìn)行優(yōu)選，溶氣氣浮回流比為20%。

3.1.1 C J J型絮凝劑試驗(yàn)

應(yīng)用CJJ型絮凝劑氣浮水質(zhì)情況見(jiàn)表2。

表2 應(yīng)用C J J型絮凝劑氣浮水質(zhì)數(shù)據(jù)

氣浮進(jìn)水平均含油19.1m g/L、懸浮物48m g/L，氣浮出水平均含油11.2m g/L、懸浮物14.6m g/L，油和懸浮物的去除率分別為41.3%和69.5%。

3.1.2 L J J G型絮凝劑試驗(yàn)

應(yīng)用LJJG型絮凝劑氣浮水質(zhì)情況見(jiàn)表3。有機(jī)4 m g/L；加藥比8∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2.5 m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)10m g/L、有機(jī)1 m g/L。每種情況取7組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，見(jiàn)表4。

表3 應(yīng)用L J J G型絮凝劑氣浮水質(zhì)數(shù)據(jù)

表4 氣浮進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)

當(dāng)回流比為15%時(shí)，油和懸浮物的去除率較低，主要原因是回流比過(guò)低，溶氣水量不足導(dǎo)致溶氣釋放系統(tǒng)釋放的微小氣泡數(shù)量較少，所以氣泡在上浮過(guò)程中攜帶水中小油珠和微細(xì)懸浮物質(zhì)的量也較少，因此在回流比為15%時(shí)降低或提高加藥量仍然不能解決水質(zhì)較差的問(wèn)題。

3.2.2 回流比1 7%試驗(yàn)情況

分別進(jìn)行7種情況試驗(yàn)：加藥比5∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)4 m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L；加藥比5∶1，無(wú)機(jī)15 m g/L、有機(jī)3m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)10m g/L、有機(jī)1 m g/L；加藥比8∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2.5m g/L；加藥比5∶1，無(wú)機(jī)10m g/L、有機(jī)2m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)15 m g/L、有機(jī)1.5 m g/L。每種情況取7組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，見(jiàn)表5。

表5 氣浮進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)

氣浮進(jìn)水平均含油21.5 m g/L、懸浮物52.9m g/L，氣浮出水平均含油7m g/L、懸浮物7.8m g/L，油和懸浮物的去除率分別為66.5%和8 5.2%。

在來(lái)水水質(zhì)大致相同時(shí)，LJJG型絮凝劑與CJJ型絮凝劑相比，氣浮出水中油和懸浮物的去除率分別提高了25.2%和16.7%，LJJG型絮凝劑處理效果優(yōu)于CJJ型。

3.2 回流比試驗(yàn)

3.2.1 回流比1 5%試驗(yàn)情況

分別進(jìn)行4種情況試驗(yàn)：加藥比5∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、

當(dāng)回流比為17%時(shí)，通過(guò)對(duì)3種加藥比、7種加藥濃度的處理效果進(jìn)行對(duì)比，在來(lái)水水質(zhì)相對(duì)較差時(shí)，加藥比為5∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)4 m g/L時(shí)，氣浮對(duì)油和懸浮物的去除率較高，氣浮出水水質(zhì)較好。

3.2.3 回流比2 0%試驗(yàn)情況

分別進(jìn)行7種情況試驗(yàn)：加藥比5∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)4 m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L；加藥比5∶1，無(wú)機(jī)15 m g/L、有機(jī)3m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)10m g/L、有機(jī)1 m g/L；加藥比8∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2.5m g/L；加藥比5∶1，無(wú)機(jī)10m g/L、有機(jī)2m g/L；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)15 m g/L、有機(jī)1.5m g/L。每種情況取7組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。

當(dāng)回流比為20%時(shí)，通過(guò)對(duì)3種加藥比、7種加藥濃度的處理效果進(jìn)行對(duì)比，在來(lái)水水質(zhì)大致相同時(shí)，加藥比為5∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)4 m g/L，與加藥比為10∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L的處理效果基本相同，氣浮對(duì)油和懸浮物的去除率較高，氣浮出水水質(zhì)較好。因此，回流比為20%，加藥量為無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L時(shí)運(yùn)行效果最佳。

3.3 來(lái)水沖擊試驗(yàn)情況

為驗(yàn)證氣浮對(duì)來(lái)水的適應(yīng)能力，開(kāi)展了來(lái)水沖擊試驗(yàn)，來(lái)水跨越混凝沉降罐直接進(jìn)入氣浮，設(shè)定回流比為20%，根據(jù)來(lái)水水質(zhì)情況調(diào)節(jié)加藥量，見(jiàn)圖2。

圖2 沖擊試驗(yàn)流程

1）加藥比10∶1，無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L。當(dāng)氣浮進(jìn)水平均含油38.4 m g/L、懸浮物36.3m g/L時(shí)，氣浮出水平均含油9.1 m g/L、懸浮物7.9m g/L，油和懸浮物的去除率分別為76.3%和78.2%。當(dāng)氣浮進(jìn)水平均含油59.4 m g/L、懸浮物58.8m g/L時(shí)，氣浮出水平均含油14.4 m g/L和懸浮物20.9m g/L，油和懸浮物的去除率分別為75.7%和64.6%。來(lái)水沖擊試驗(yàn)時(shí)，來(lái)水含油與懸浮物含量小于40m g/L時(shí)，氣浮出水水質(zhì)較好；來(lái)水懸浮物含量高于50m g/L時(shí)，氣浮出水懸浮物含量不達(dá)標(biāo)。

2）加藥比10∶1，無(wú)機(jī)30m g/L、有機(jī)3m g/L。當(dāng)氣浮進(jìn)水平均含油53.1 m g/L、懸浮物51.2m g/L時(shí)，氣浮出水平均含油11.12m g/L和懸浮物9.5 m g/L，油和懸浮物的去除率分別79.1%和8 9.4%。來(lái)水沖擊試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)來(lái)水含油與懸浮物含量高于40m g/L時(shí)，加藥量為無(wú)機(jī)30m g/L、有機(jī)3m g/L，氣浮出水水質(zhì)較好。

由于杏西聯(lián)含油污水深度處理站來(lái)水水質(zhì)較好，油和懸浮物均不超過(guò)60m g/L，不能充分驗(yàn)證斜板溶氣氣浮的處理效果。為此，開(kāi)展了人為破壞來(lái)水水質(zhì)試驗(yàn)，使四合一分離出水直接進(jìn)入斜板溶氣氣浮，相應(yīng)提高加藥量，考察氣浮處理效果。

加藥比10∶1，無(wú)機(jī)40m g/L、有機(jī)4 m g/L時(shí)，氣浮進(jìn)水平均含油112.3m g/L、懸浮物8 8.5 m g/L，氣浮出水平均含油18.9m g/L、懸浮物17.9m g/L，油和懸浮物的去除率分別為8 3.1%和79.3%；加藥比10∶1，無(wú)機(jī)50m g/L、有機(jī)5 m g/L時(shí)，氣浮進(jìn)水平均含油112.5 m g/L、懸浮物8 9.9m g/L，氣浮出水平均含油11 m g/L、懸浮物9.8m g/L，油和懸浮物的去除率分別為90.2%和8 9.1%。

氣浮進(jìn)水含油超過(guò)100m g/L、懸浮物含量超過(guò)8 0 m g/L，加藥濃度為無(wú)機(jī)40 m g/L、有機(jī)4 m g/L時(shí)，氣浮出水能夠達(dá)到濾前標(biāo)準(zhǔn)；上調(diào)加藥量至無(wú)機(jī)50m g/L、有機(jī)5 m g/L時(shí)，氣浮出水能夠達(dá)“10、10”標(biāo)準(zhǔn)。（油含量≤10m g/L，懸浮物≤10m g/L）。

杏西聯(lián)含油污水處理站斜板溶氣氣浮裝置自2011年投產(chǎn)后，見(jiàn)到較好的處理效果，濾后水含油達(dá)標(biāo)率為100%，懸浮物含量達(dá)標(biāo)率為91.7%。

4 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1）斜板溶氣氣浮前增加了高效管式加藥反應(yīng)器，使得水中雜質(zhì)與藥劑、溶氣水氣泡充分混合，同時(shí)氣浮內(nèi)設(shè)置的斜板可以提高雜質(zhì)和水的分離效率，對(duì)含油污水中的油及懸浮物的去除率較高，適用于杏西聯(lián)污水處理站的污水水質(zhì)。

2）通過(guò)開(kāi)展斜板溶氣氣浮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了適合杏西聯(lián)處理含油污水的最佳運(yùn)行參數(shù)，為今后的推廣應(yīng)用提供了借鑒。在回流比為20%，加藥量為無(wú)機(jī)20m g/L、有機(jī)2m g/L時(shí)運(yùn)行效果最佳，油和懸浮物的去除率分別為51.7%、70.6%。

3）斜板溶氣氣浮對(duì)來(lái)水水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，在切除混凝沉降罐運(yùn)行時(shí)，通過(guò)相應(yīng)地提高加藥量，仍可使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到濾前標(biāo)準(zhǔn)。以處理規(guī)模3000m3/d為例，與兩級(jí)沉降罐工藝相比，節(jié)省建設(shè)投資102萬(wàn)元。

4）斜板溶氣氣浮運(yùn)行費(fèi)用低，在正常來(lái)水情況下噸水處理費(fèi)用包括藥劑費(fèi)和電費(fèi)，為0.5元/m3，斜板溶氣氣浮與原有射流氣浮相比，降低運(yùn)行費(fèi)用0.12元/m3。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.06.017

2012-04-25）

徐桂霞，2006年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，工程師，從事技術(shù)管理工作，E-mail：xuguixia@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田第九采油廠，163000。