某海上油田污水處理裝置升級(jí)過程中出現(xiàn)的問題及處理方法

(長(zhǎng)江大學(xué) 湖北 武漢 430100)

一、油田生產(chǎn)污水處理流程概述

井口產(chǎn)出的油水混合物經(jīng)過分離器重力沉降分離后，每個(gè)分離器分離出的水通過管線匯合到撇油罐進(jìn)行聚集緩沖，少量油經(jīng)過撇油罐油槽撇掉，污水通過污水增壓泵將污水壓力從3bar提高到9.5bar，然后進(jìn)入水力旋流器，通過水力旋流管旋流處理后，處理后的水經(jīng)過水力旋流器出口排出(水出口壓力5.6bar),經(jīng)過液位調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入下一級(jí)處理單元，污油經(jīng)過溢油端排放進(jìn)閉排系統(tǒng)，這里主要控制好水力旋流器的油水端壓差比(壓差比=(入口壓力-溢油壓力)/(入口壓力-出口壓力))，一般通過旋流器后處理的污水含油值可以達(dá)到30ppm左右。水力旋流器出口的水流向氣浮選處理裝置，氣浮選污水處理裝置分兩級(jí)處理，一級(jí)氣浮選罐壓力控制在1.2bar，二級(jí)壓力控制在1bar，經(jīng)過兩級(jí)處理后檢測(cè)合格直接排海。

二、氣浮選污水處理裝置的工作原理

微氣泡旋流氣浮裝置在運(yùn)行時(shí)，吸氣泵從微氣泡旋流氣浮器的出水端抽取水流，從微氣泡旋流氣浮器的頂部抽取保壓氣，經(jīng)吸氣泵初步混合后，再進(jìn)入微氣泡發(fā)生器，生成帶有大量微細(xì)氣泡的溶氣水，然后將該溶氣水引入微氣泡旋流氣浮器的旋流混合區(qū)，與來液含油水進(jìn)行混合，使微細(xì)氣泡溶氣水與含油水進(jìn)行充分混合接觸，使微細(xì)氣泡與小粒徑的分散油、乳化油盡可能的發(fā)生接觸和粘附，形成油氣聚集物。由于旋流混合區(qū)的底部和分離區(qū)的底部互不相通，含油氣聚集物的水只能向旋流混合區(qū)的上方流動(dòng)；繼而翻過旋流混合筒的頂部進(jìn)入分離區(qū)，由于微細(xì)氣泡隨著水壓壓力減小，體積不斷膨脹，所受浮力也相應(yīng)增大，因此，在分離區(qū)，粘附有微細(xì)氣泡的油氣聚集物由于其整體密度遠(yuǎn)小于水，被穩(wěn)定地被浮選出水面，而實(shí)現(xiàn)油滴在微氣泡旋流氣浮器內(nèi)與水的分離。被分離了油滴的水相液體從微氣泡旋流氣浮器的底部流出，進(jìn)入下級(jí)工藝單元。在旋流氣浮器內(nèi)，經(jīng)浮選收集的油相液體作為濃油污水排出，進(jìn)入閉式排放系統(tǒng)。進(jìn)入閉排系統(tǒng)的油相液體排量將不超過350m3/d。浮選所用的氣體為氣浮器的保壓氣。微氣泡發(fā)生器排出的剩余氣體則進(jìn)入微氣泡旋流氣浮器，實(shí)現(xiàn)重復(fù)循環(huán)使用，少量尾氣排出后，可進(jìn)入平臺(tái)廢氣處理系統(tǒng)。浮選所用的保壓氣體為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的天然氣(可燃?xì)?或氮?dú)?，可根?jù)現(xiàn)場(chǎng)安全需要選用。

圖1 氣浮選罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 氣浮選污水處理裝置簡(jiǎn)圖

三、氣浮選污水處理裝置在使用過程中出現(xiàn)的問題及解決方案

油田人員通過化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行一段時(shí)間后，氣浮選污水處理效果變差，主要體現(xiàn)在出口污水含油值相比入口含油值降低少，除油效率低。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)人員詳細(xì)分析，排除其他因素影響外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員和廠家工程師共同研究發(fā)現(xiàn)存在如下問題并及時(shí)提出了相對(duì)應(yīng)的整改措施。

該油田含油污水處理兩級(jí)氣浮項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理量為80～450m3/h，正常流量為334m3/h，現(xiàn)平臺(tái)處理水量約為180m3/h，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各儀表的數(shù)據(jù)顯示分析，可能有如下原因，并賦予解決方法。

(一)問題：回流水量大

原因：按照設(shè)計(jì)回流量約為處理量的10%，現(xiàn)水量約為180m3/h，回流量應(yīng)為18m3/h左右，而現(xiàn)場(chǎng)的回流水為50m3/h左右，即回流量為處理量的28%。兩套氣浮串聯(lián)，相當(dāng)于50%的水一直在回流，這部分水多次經(jīng)過溶氣泵的循環(huán)切割，可能導(dǎo)致油滴粒徑在多次切割下變小，處理難度增大。

解決辦法：

a.試著先關(guān)閉第一級(jí)溶氣泵，即不用溶氣泵，靠時(shí)間重力分離。

b.調(diào)節(jié)第二級(jí)溶氣泵回流水量，將溶氣水量控制在15～20m3/h

(二)問題：溶氣水注入壓力低

原因：溶氣水生成系統(tǒng)壓力越高，溶氣水質(zhì)量越好，由于溶氣水注入壓力低，溶氣水釋放到氣浮罐中很快消散，影響溶氣水的效果。

解決辦法：將溶氣水釋放壓力逐漸提高，即關(guān)小溶氣水釋放閥門，從現(xiàn)在的500kPa逐漸每次調(diào)高50kPa的壓力，停留1分鐘左右，用透明的玻璃瓶取溶氣水取樣口的水，觀察溶氣水效果，水流平穩(wěn)，呈乳白色，能明顯看到氣泡上升的界面，且停留時(shí)間大于30s以上?？稍囍{(diào)到最大壓力不超過1MPa，看哪個(gè)壓力下的溶氣水效果最好，且停留時(shí)間最長(zhǎng)。

(三)問題：大氣泡釋放閥開度大

原因：大氣泡開度大，導(dǎo)致大部分溶氣水從頂部排出，造成系統(tǒng)泄壓，影響溶氣水效果。

解決辦法：先關(guān)閉大氣泡釋放閥，再慢慢打開，約1/3閥門開度左右，管路震動(dòng)小時(shí)停止。

(四)問題：收油設(shè)定液位未能使油連續(xù)排出，液面處浮油層無法實(shí)時(shí)排除的話，有可能受水流影響，返混到水體中，從而影響出水指標(biāo)

解決辦法：重新測(cè)定運(yùn)行液位，保證浮油層能實(shí)時(shí)排出，具體操作為：通過降低水相液位設(shè)定值，降低系統(tǒng)運(yùn)行液位至收油液位無變化(收油液位調(diào)節(jié)閥事先關(guān)閉)，降低收油筒液位降至低報(bào)點(diǎn)；小幅度多次調(diào)高水相出口液位調(diào)節(jié)閥設(shè)定點(diǎn)值，密切觀察收油液位變化(此時(shí)收油筒液位調(diào)節(jié)閥應(yīng)一直處于關(guān)閉狀態(tài))，待運(yùn)行液位升至某點(diǎn)時(shí)，收油筒液位開始緩慢升高，升高速率較小，此時(shí)的運(yùn)行液位設(shè)定值即為系統(tǒng)正常運(yùn)行液位，或者叫收油液位。日常運(yùn)行過程中可以視生產(chǎn)水含油濃度的高低，有針對(duì)性的調(diào)整該運(yùn)行液位。例如，生產(chǎn)水含油濃度較高時(shí)，可適當(dāng)提高運(yùn)行液位SP值，使浮油排量多一些，處理效果會(huì)有說改善；同理當(dāng)出水效果較差時(shí)也可以適當(dāng)調(diào)高運(yùn)行液位設(shè)定值。

(五)問題：多相溶氣水泵吸氣量過大

原因：由于吸氣泵吸氣氣源有一定的壓力，氣量過大時(shí)很容易對(duì)吸氣泵產(chǎn)生沖擊，從而造成氣蝕。

解決辦法：氣量一般為回流水量的6%～10%。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)吸氣閥門時(shí)調(diào)節(jié)幅度不要太大，調(diào)節(jié)時(shí)間間隙也不要太短，一般進(jìn)行一次調(diào)節(jié)后應(yīng)觀察1min后再進(jìn)行第二次調(diào)節(jié)。

四、總結(jié)

針對(duì)上述改進(jìn)措施，我們對(duì)污水處理流程進(jìn)行了一系列調(diào)整，通過這些調(diào)整，在大水量產(chǎn)出情況下，能夠?qū)⑽鬯吐式档偷?8ppm，相對(duì)比之前只使用水力旋流器設(shè)備時(shí)除油效率大大提高，有效的解決了污水排放問題。

隨著國(guó)家大力提倡綠色工業(yè)的發(fā)展理念，油田必須把握好排放指標(biāo)這一硬性要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐生產(chǎn)需求進(jìn)行相應(yīng)改造升級(jí)，在一種處理方式不能滿足的條件下可以嘗試將兩種或多種污水處理方法串聯(lián)起來運(yùn)行，以達(dá)到最佳處理效果。