雙級氣浮含聚污水除油現場試驗

盧衛蕓 劉沛 胡昊越 于文亮 李會堂

1中國石化河南石油工程設計有限公司2中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司3中國石化河南油田采油二廠

雙級氣浮含聚污水除油現場試驗

盧衛蕓1劉沛1胡昊越1于文亮2李會堂3

1中國石化河南石油工程設計有限公司2中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司3中國石化河南油田采油二廠

近年河南油田開展了雙級氣浮的現場試驗研究工作并取得了較好的效果。雙級氣浮由渦凹氣浮和溶氣氣浮兩種氣浮方式組合而成，能夠在不加藥的情況下較好地去除污水中的浮油、細分散油和乳化油。在溶液氣壓力0.4MPa，溶氣量7%～9%左右，來水含油量≤150mg/L時，出水含油量可穩定降至20mg/L以內。過濾前將污水中的污油通過氣浮去除，可改善過濾罐的工作狀況，減少污油黏附在濾料上，可使過濾罐真正實現截流機械雜質、易返沖洗功能并達到延長濾料使用周期的效果。

雙級氣浮；含聚污水；除油；不加藥方式；現場試驗

河南油田雙河聯合站目前采用二級沉降＋兩級過濾工藝處理聚合物驅地層產出液。近年來產出液逐年增加，且其物理化學性質隨著多元驅的不斷深入而發生了很大變化，具體為乳化油含量增高、乳化顆粒Zeta電位增高、污水黏度增高，使得現有脫水系統能力不足、脫水效果差的問題日益顯現。污水黏度增加，降低了油珠浮升速度[1]；油珠顆粒變細小，乳化程度增高，導致其難以聚結。在水中呈懸浮狀態的懸浮物個體顆粒細小，其穩定性就好，但其沉降特性變差，現有的沉降罐僅僅靠重力作用來達到使油、水、懸浮物分離，并使出水水質達到過濾所要求的條件已不可行。為此，近年河南油田開展了雙級氣浮的現場試驗研究工作并取得了較好的效果。

1 影響氣浮處理效果的因素

（1）污水中油的存在狀態。當油滴以乳化狀態存在于污水中時，油滴的表面呈親水疏油性且具有相當的穩定性，它在碰到氣泡是不易被其吸附。特別是極細（粒徑小于1μm）的油滴分散開來且其數目驟增時，是難以捕回聚攏的，致使除油速度變慢、除油效率變低。

（2）氣浮裝置的吸氣量及氣泡尺寸。氣浮裝置采用溶氣方式且提供穩定的高濃度溶氣水，這是提高氣浮池分離效果的關鍵，亦是氣浮裝置的一個重要技術指標，故溶氣比是影響除油效果的因素之一。氣泡的大小以及氣泡在氣浮槽里的分布情況都會對浮選過程產生影響。氣泡小、浮速快，對水體的擾動較小，就不會撞碎絮粒，可增大氣泡和絮粒的碰撞機率；但氣泡過細又會影響其上浮速度，需要增大氣浮池，而增大氣浮池則增加工程造價。因此氣浮裝置的吸氣量及氣泡尺寸都要合適，才能達到較好的處理效果。

（3）氣浮裝置的處理能力。氣浮裝置的處理能力是指單位時間通過該裝置的污水體積。污水在氣浮裝置中的停留時間越長，污水中的油滴被氣泡帶出的機會就越多，但處理量也降低。此外，污水在氣浮槽里的循環情況以及采出污水中所含表面活性劑的品種和數量等，都會影響到氣浮裝置的處理量和處理效果。

2 現場試驗及結果

雙級氣浮由渦凹氣浮和溶氣氣浮兩種氣浮方式組合而成，能夠在不加藥的情況下較好地去除污水中的浮油、細分散油和乳化油[2]，其結構示意圖如圖1所示，兩級氣浮可以單獨開啟。不同藥劑種類和添加量下其處理效果見表1。在僅開啟渦凹氣浮的工況條件下，對二級沉降罐污水進行加藥處理，發現加藥后水質也沒有顯著改善，而且還產生大量的浮渣，造成回收污油品質降低，難以處理，因此在雙級氣浮處理工藝中采用不加藥方式。

圖1 雙級氣浮結構

表1 不同藥劑種類和添加量下處理效果比較

具體的試驗方法及結果是：將雙級氣浮裝置安裝在二次沉降罐后，控制溶液氣壓力0.4MPa，溶氣量7%～9%左右，在二次沉降罐出水口連續3天共取樣15個，含油量最高88.6mg/L，最低43.9mg/L，平均為59.14mg/L；懸浮物含量最高39mg/L，最低31.1mg/L，平均為34mg/L。經渦凹+溶氣雙級氣浮處理后出水含油量最高18.3mg/L，最低2.34mg/L，平均為9.88mg/L；除油率最高94.8%，最低67.3%，平均為83.3%；出水懸浮物含量最高14.82mg/L，最低11.45mg/L，平均為13.09mg/L；懸浮物去除率最高63.18%，最低57.93%，平均為61.5%。經過雙級氣浮處理后的污水含有油量可以穩定降至20mg/L以內，滿足過濾進水要求[3]。這無疑減小了過濾系統的污染負荷，而且可以將懸浮物降低到15mg/L以下，過濾罐的運行負荷得到有效減緩，其運行周期亦延長。

3 結語

（1）對于含聚污水，單級溶氣氣浮即使在加浮選藥劑情況下，其處理后水中含油量仍然較高，而且還產生大量的浮渣，造成回收污油品質降低，難以處理，因此在雙級氣浮處理工藝中采用不加藥方式，該方法是可行的。

（2）采用兩級浮選對含聚污水有較好的處理效果。在溶液氣壓力0.4MPa，溶氣量7%～9%左右，來水含油≤150mg/L時，出水含油量可穩定降至20mg/L以內，有效地降低了過濾系統的污染負荷，為實現系統整體達標創造了條件。

（3）過濾前將污水中的污油通過氣浮去除，可改善過濾罐的工作狀況，減少污油黏附在濾料上，可使過濾罐真正實現截流機械雜質、易返沖洗功能并達到延長濾料使用周期的效果。

（4）目前的除油設備雖然較多，但其適應性都有一定的局限性，應因地制宜，在實驗的基礎上選擇合理的設備。河南油田現場試驗結果已證明，雙級氣浮在含聚合物污水除油處理中效果較好，具有推廣應用價值。

[1]谷玉洪，劉凱文，周光元．3種氣浮設備處理油田污水的試驗[J]．油氣田地面工程，2000，19（4）：21-22．

[2]邱里，來遠，朱海山，等．串聯氣浮工藝處理海上油田含聚污水的試驗研究[J]．石油天然氣學報，2013，35（7）：148-151．

[3]金勝男．喇嘛甸油田污水處理新技術[J]．油氣田地面工程，2012，31（7）：58-59．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.011