中原油田污水處理站曝氣氣浮除油技術研究

鄭記栓,齊相禮,楊永霞,閆吉華,孫蘭芳（. 濮陽天健生物科技有限公司,河南 濮陽 457000; .中原油田采油四廠油氣集輸大隊,河南 濮陽 45776）

中原油田污水處理站曝氣氣浮除油技術研究

鄭記栓1,齊相禮2,楊永霞2,閆吉華2,孫蘭芳2
（1. 濮陽天健生物科技有限公司,河南 濮陽 457000; 2.中原油田采油四廠油氣集輸大隊,河南 濮陽 457176）

通過模擬曝氣氣浮除油試驗裝置，采用氣浮收油-混凝沉降-壓力過濾工藝研究了氣水比、混凝藥劑加量對除油效果的影響，也對氣浮工藝對溶解氧和其他水質的影響進行了試驗，結果表明：空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時間越長，氣浮除油效果越好，其含油去除率達到80%以上；氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果，經過反復實驗對氣浮工藝條件進行優化后，其污水含油去除率完全可以達到95%，曝氣氣浮除油技術工藝在顯著提高污水含油去除率的同時，還能對污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預氧化作用。

曝氣氣浮；污水站來水；含油去除率；水質指標；預氧化

0　前言

中原油田自1996年在各污水站推廣應用“水質改性”污水處理技術至今，一直沿用“自然收油—混凝沉降—壓力過濾”的重力式污水處理流程，污水含油主要根據油水密度差異通過兼具調儲功能的收油罐實現油水分離[1]。隨著油田增產措施工作量的增加和大量化學驅油劑的應用，產出液油水分離的難度不斷加大，經常造成脫出水中油含量增高，僅靠收油罐的自然除油已經不能滿足對其出口污水含油指標的控制要求，給后續的污水處理帶來了諸多困難[2]。提高來水中的污油回收率也就成為中原油田污水處理工藝需要解決的主要問題。

氣浮除油工藝是在20世紀90年代從國外引進污水處理裝置的基礎上，結合國內各油田生產實際需求而發展起來的一種效率高、速度快、安全可靠、經濟實用的除油技術[3]。中原油田污水中含有大量的有害離子（見表1）需要通過化學預氧化處理，采用空氣曝氣氣浮工藝能夠起到除油和預氧化雙重作用，氣浮工藝用于油田污水處理流程中不僅能夠大幅提高水中污油的回收率，而且還能對油田污水中的有害離子及懸浮固體起到轉化去除作用[4]。

因此，開展氣浮除油技術工藝研究對于降低油田污水處理過程中的污泥產出量及污泥含油量，改善污泥特性具有重要意義。

表1 中原油田污水站來水水質指標分析結果

1　污水處理站曝氣氣浮除油技術實驗設備及工藝流程

1.1實驗設備及工藝流程

（1）根據確定的實驗工藝及目的要求，研發制作了一套小型模擬試驗裝置。該裝置主要由一個與收油罐形狀相似圓桶形容器、按照收油罐結構和工藝要求在其內部設置的布水管和集水管、曝氣器、來水流量計、空氣壓縮機、儲氣罐、減壓閥、流量計等組成。小型模擬實驗裝置及工藝流程如圖1所示。

1.2實驗依據

SY/T5329-94.《碎屑巖油藏注水水質指標推薦指標及分析方法》、SY/T5523-2000.《油氣田水分析方法》。

2　污水處理站曝氣氣浮除油技術實驗研究

2.1氣水比對除油效果的影響

氣浮實驗采用的氣浮罐規格有三個，其直徑均為600mm，高度分別為1400mm、2800mm和6500mm。首先采用Φ600×1400mm的氣浮罐進行實驗，其有效容積為0.34m3。針對不同的污水流量調整氣浮空氣的流量，改變空氣與污水的流量比，監測不同條件下的氣浮除油率。其實驗結果見表2。

表2　不同空氣/污水流量比對氣浮除油效果的影響實驗結果

由此可以看出：對于固定容積的氣浮罐而言，空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時間越長，氣浮除油效果越好，其含油去除率也就越高。當污水在氣浮罐中的停留時間約1.5h時，空氣和污水流量比率大于1:1，含油去除率就能夠達到80%以上。

換用不同規格的氣浮罐進行實驗，其結果反映出來的規律基本一致。

2.2混凝藥劑加量對除油效果的影響

根據污水站收油罐的正常水位高度，采用規格為Φ600×2800mm的氣浮罐進行模擬實驗，在保持空氣和污水流量比率1:1基本不變條件下，向實驗工藝流程的來水中投加混凝劑，并使其與水充分混合均勻，監測混凝劑加量對氣浮除油效果的影響。具體實驗條件為：氣浮罐有效容積0.76m3，污水流量0.61m3/h，污水在氣浮罐中的停留時間為1.25h，氣浮空氣流量0.63m3/h，空氣/污水流量比1:0.97。實驗結果見表3。

表3　混凝藥劑加量對除油效果的影響

結果表明：氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果，藥劑投加濃度60mg/L時，污水含油的去除率能夠達到97.7%。

2.3氣浮工藝對溶解氧的控制

在同樣的實驗條件下，保持氣浮罐有效容積1.65m3，污水流量1.32m3/h，污水在氣浮罐中的停留時間為1.25h，混凝劑加量為50mg/L，通過調整氣浮空氣流量，監測氣浮罐出口水中的溶解氧含量。實驗結果見表4

表4　空氣/污水流速比對水中溶解氧的影響

結果表明，在來水性質及流量不變的情況下，空氣/污水流量比在達到正常氣浮效果條件下，其水中的溶解氧含量完全能夠控制在0.05mg/L的標準規定指標以內，因而，不會對系統的腐蝕速率產生影響。

2.4曝氣氣浮對其它水質指標的影響

按照污水站收油罐的容積500m3、實際處理水量100m3/h計算，污水在罐中的停留時間至少為3～4h。由此確定模擬曝氣氣浮實驗條件為：氣浮罐有效容積1.65m3，污水流量0.56m3/h，污水在氣浮罐中的停留時間大約為3h，調節氣浮空氣流量0.56m3/h，保持空氣/污水流量比為1:1，混凝劑加量50mg/L，監測污水經過曝氣氣浮處理前后主要水質指標的變化。實驗結果見表5。實驗結果表明：通過對曝氣氣浮工藝條件的優化，氣浮除油技術工藝的污水含油去除率完全能夠達到95%以上，同時，曝氣氣浮工藝還能對污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預氧化作用，為污水的后續處理奠定良好基礎。

表5　曝氣氣浮對其它水質指標的影響

3　實驗結論

根據小型曝氣氣浮模擬實驗結果可以得出如下結論：

（1）對于同一氣浮實驗裝置而言，空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時間越長，氣浮除油效果越好，其含油去除率也就越高。

（2）對于不同的氣浮實驗裝置而言，當空氣和污水流量比率相同時，其污水的含油去除率隨著污水在氣浮罐中停留時間的延長而提高。

（3）氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果。經過反復實驗對氣浮工藝條件進行優化后，其污水含油去除率完全可以達到95%。

（4）曝氣氣浮除油技術工藝在顯著提高污水含油去除率的同時，還能對污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預氧化作用。

[1]紀云嶺,張愛社,張麗等.中原油田注水水質改性技術[J].油田化學，2003,20(01):13-16.

[2]張振飛,黃金營.中原油田低溫含油污水處理對策研究[J].工業水處理,2010,30(05):70-73.

[3]吳琦.氣浮選含油污水處理技術[J].油氣田地面工程，2010,29(03):53-55.

[4]單廣進，廖宏，馬進.射流氣浮裝置在污水處理中的應用[J].華東科技，2013,23(01):16.

鄭記栓（1971—），男，工程師，大專，主要從事：污水處理工程和生物化工技術研究。