氣浮選技術(shù)在水處理工藝中的應(yīng)用

仝曉葉

大慶油田采油九廠

氣浮選技術(shù)在水處理工藝中的應(yīng)用

仝曉葉

大慶油田采油九廠

隨著油田的開發(fā)，采出含油污水水質(zhì)特性發(fā)生了變化，油珠顆粒變細(xì)小、乳化程度增高、難以聚并，懸浮固體顆粒變細(xì)小，穩(wěn)定性增強(qiáng)，出水水質(zhì)達(dá)到過濾條件的目的更加困難。采用氣浮選技術(shù)部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥濃縮技術(shù)，可簡化污水處理流程、降低建設(shè)投資、減少污水處理費(fèi)用；通過現(xiàn)場試驗證明，氣浮選技術(shù)用于處理分散油滴粒徑較小、原油比重大、乳化嚴(yán)重的含油污水時，具有明顯的優(yōu)勢。

氣浮選技術(shù)；水處理；水質(zhì)；除油；處理效率

為適應(yīng)西部外圍油田油藏的開發(fā)，采油九廠相應(yīng)采用了三種回注方法?；咎幚砹鞒蹋旱谝环N是自然沉降→混凝沉降→壓力過濾流程；第二種是橫向流聚結(jié)除油→壓力過濾流程；第三種是混凝沉降→射流式氣浮選除油→壓力過濾流程。第一種流程具有除油效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、對來水水質(zhì)和水量的突然變化適應(yīng)能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但隨著油田的開發(fā)，采出含油污水水質(zhì)特性發(fā)生了變化，油珠顆粒變細(xì)小、乳化程度增高、難以聚并，懸浮固體顆粒變細(xì)小，穩(wěn)定性增強(qiáng)，出水水質(zhì)達(dá)到過濾條件的目的更加困難。第二種橫向流聚結(jié)除油技術(shù)的研究與應(yīng)用，使得流程得以簡化，油水分離時間由原來的15.5 h降至小于3.0 h，但對懸浮物含量較高的水質(zhì)適應(yīng)性差的問題并未得到有效解決。第三種老式射流式氣浮選流程，溶氣水釋放效果差，水中絮凝團(tuán)難以上浮，難以解決懸浮固體超標(biāo)問題。

采油九廠共有4座含油污水深度處理站，除油沉降段主要工藝流程：自然沉降→混凝沉降流程；橫向流聚結(jié)除油流程；混凝沉降→氣浮選除油流程。由于除油沉降段的工作效率低，增加了過濾段的負(fù)荷，使過濾罐的反沖洗周期、化學(xué)清洗周期變短，一方面增加了水質(zhì)站的負(fù)荷，另一方面也影響了濾后水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，如何提高含油污水深度處理站除油沉降段的處理效率，是采油九廠今后進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和資金投入的方向。

1 老站改造采用沉降罐加氣浮選技術(shù)

從取樣室內(nèi)絮凝沉降分析看，在水中懸浮難以沉降的物質(zhì)主要是一些較為細(xì)小的礬花，針對這樣的水質(zhì)特性，在選用氣浮選技術(shù)時應(yīng)選用更適合于處理超微細(xì)氣泡的高效溶氣裝置。

溶氣泵流程與常規(guī)的水射器流程相比，溶氣壓力為0.6 MPa，大于水射器0.3 MPa的溶氣壓力，溶氣量更大，氣泡比水射器及空壓機(jī)流程產(chǎn)生的氣泡更小，氣泡分布更為均勻；同時具有較低的能耗，所以在增大顆粒之間相互聚并能力、提高分離效果上較好。

近幾年來，在大慶油田采油二廠聚南2—1聯(lián)及采油四廠杏十二聯(lián)進(jìn)行了沉降罐加氣浮選技術(shù)現(xiàn)場試驗。試驗結(jié)果表明，沉降罐加氣浮選技術(shù)在不加藥條件下，比用沉降罐出水含油去除率提高56%，懸浮固體去除率提高28%；在加藥條件下，出水含油去除率提高77%，懸浮固體去除率提高42%。

沉降罐加氣浮選工藝應(yīng)用于采油九廠龍一聯(lián)、新一聯(lián)提高除油沉降段工作效率時，在延長濾料使用周期及降低水處理藥劑成本上具有很好的應(yīng)用前景。

目前，沉降罐加氣浮選技術(shù)改造的主要技術(shù)問題是選擇罐內(nèi)布?xì)夥绞?，綜合以前做過的試驗效果，認(rèn)為選擇中心反應(yīng)筒外中部布?xì)獾男Ч^佳。

2 新建站采用氣浮選技術(shù)

橫向流除油技術(shù)是在斜板除油器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，近幾年在油田中得到較為廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)工藝適合于原油相對密度小于0.9的含油污水處理，但對于污水中懸浮物固體含量較高的水質(zhì)適應(yīng)性較差。目前應(yīng)用的絮凝劑一般需要2～4 h的絮凝沉降時間，而橫向流設(shè)計沉降時間為1 h，按處理負(fù)荷計算不到1.5 h，因此機(jī)械雜質(zhì)不能從水中有效分離，造成濾料負(fù)荷大、水質(zhì)難以實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

采用斜板溶氣浮選裝置可彌補(bǔ)橫向流除油技術(shù)的不足，懸浮物去除率高，出渣含固率高（3%～5%），設(shè)計中可減少污泥濃縮工藝。針對采油九廠油崗來液含油量較低的特點(diǎn)，新建站工藝流程設(shè)計為：來液→斜板溶氣浮選裝置→兩級壓力過濾流程，與兩級沉降工藝相比，簡化后工藝一次性投資可降低15%。

3 稠油氣浮選技術(shù)

采油九廠有4個稠油區(qū)塊，稠油黏度大（560 mPa·s以上），探明儲量是3 370×104t，占采油九廠已探明儲量的40%。隨著稠油區(qū)塊上產(chǎn)開發(fā)，有必要對稠油水處理工藝進(jìn)行調(diào)查研究和技術(shù)儲備。

稠油污水水質(zhì)較復(fù)雜，含有多種雜質(zhì)且水質(zhì)波動較大。稠油污水與稀油污水相比，具有如下特點(diǎn)：一是稠油平均密度為900 kg/m3以上，油水密度差小，原油顆?？砷L期懸浮在水中；二是黏滯性大，特別在水溫低時更顯著；三是溫度較高，在開發(fā)稠油過程中為降低原油黏度往往將溫度提高到70～80℃；四是乳化較嚴(yán)重，廢水易形成水包油型乳狀液。

根據(jù)稠油污水的水質(zhì)，稠油污水處理工藝選擇一般具有以下特點(diǎn)：一是為達(dá)到油、水和泥的分離，選擇合適的破乳除油劑是先決條件。二是保證足夠的油、水和泥分離時間。因稠油密度大、油水密度差小，在充分破乳條件下進(jìn)行，要加長油、水和泥分離時間。由于氣浮選技術(shù)具有除油效率高、停留時間短的優(yōu)點(diǎn)，目前多采用氣浮選技術(shù)取代重力沉降分離方式。試驗和實踐證明，誘導(dǎo)浮選（IGF）十分適用于油水密度差小的稠油污水處理。近幾年來，溶氣浮選（DAF）和渦凹浮選（CAF）也引入到油田稠油污水處理中。渦凹?xì)飧∨c其他氣浮相比，氣泡較大，理論上更適合于稠油的水質(zhì)處理。

4 結(jié)論

含油污水作為油田注水的主要水源，氣浮選技術(shù)在油田含油污水處理中有廣泛應(yīng)用前景。

（1）新型浮選裝置對污水含油及懸浮固體等指標(biāo)處理效率高，處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到過濾段濾前水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）用氣浮選技術(shù)部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥濃縮技術(shù)，可簡化污水處理流程，降低建設(shè)投資，減少污水處理費(fèi)用。氣浮選技術(shù)用于處理分散油滴粒徑較小、原油比重大、乳化嚴(yán)重的含油污水時，具有明顯的優(yōu)勢。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.040