沉降罐加氣浮技術(shù)處理含聚污水的現(xiàn)場試驗研究

孫景欣

（大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163712）

沉降罐加氣浮技術(shù)處理含聚污水的現(xiàn)場試驗研究

孫景欣

（大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163712）

為了提高油田含聚污水的處理效果，對污水站已建的沉降罐進(jìn)行了改造。通過在自然沉降罐前增加管式反應(yīng)器和在內(nèi)部設(shè)置穿孔布?xì)夤?，進(jìn)行管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮、穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮及管式反應(yīng)器和穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮3種方式處理含油污水的現(xiàn)場試驗。試驗結(jié)果表明，與不加氣浮自然沉降罐相比，3種氣浮方式油的去除率都提高23%以上，SS去除率都提高了19%以上，并確定了合理的回流量。

含聚污水；沉降罐；管式反應(yīng)器；氣?。淮┛坠懿?xì)?；回流?/p>

隨著油田開發(fā)的不斷發(fā)展，大慶油田已進(jìn)入高含水開發(fā)后期，開發(fā)方式已經(jīng)由早期的注水開發(fā)方式，發(fā)展到現(xiàn)在的注水和注聚合物驅(qū)油并存的開發(fā)方式，致使相應(yīng)區(qū)塊的采出水中普遍存在聚合物，造成現(xiàn)有重力式沉降罐的分離效果變差、處理效率降低，增加了過濾段的處理負(fù)擔(dān)。這主要由于水驅(qū)采出水含聚合物后水質(zhì)特性發(fā)生了變化，污水粘度增加，降低了油珠浮升速度，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)，沉降特性變差，在水中呈懸浮狀態(tài)，難以分離；現(xiàn)有沉降罐僅僅靠重力作用實現(xiàn)油、水、泥的分離，使出水達(dá)到過濾的條件是十分困難的。根據(jù)目前水驅(qū)見聚后含油污水的水質(zhì)特點，從物理方法的角度分析，采用沉降罐加氣浮的方法，增大顆粒之間相互聚并能力、增加顆粒浮升速率，從而提高分離效果［1］。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

試驗儀器：7200分光光度計，AR1500ex流變儀，AE50型電子天平。

1.2 試驗用水

試驗用水取自大慶油田采油二廠某污水處理站，該站設(shè)計處理量為4.0×104m3/d，實際處理量為4.5×104m3/d。處理工藝為：來水→自然沉降罐→混凝沉降罐→一次核桃殼濾罐。原水聚合物的質(zhì)量濃度為194mg/L，油的質(zhì)量濃度為192mg/L，SS的質(zhì)量濃度為83 mg/L，處理后出水中油的質(zhì)量濃度為22.4mg/L，SS的質(zhì)量濃度為26.3mg/L。

1.3 試驗裝置

該污水處理站設(shè)有一級重力式自然沉降罐6 000 m3共2座，改造其中1座，在自然沉降罐前增加管式反應(yīng)器，在內(nèi)部設(shè)置穿孔布?xì)夤?，?lián)合應(yīng)用處理含聚污水，另1座沉降罐不改造，開展對比試驗。管式反應(yīng)器與穿孔布?xì)夤軆?nèi)部結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 管式反應(yīng)器與穿孔布?xì)夤芴幚砉に囀疽釬ig.1 Process flow of sewage treatment by tubular reactor and perforated air pipe

1.4 試驗方法

（1）管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗。含油污水先進(jìn)入管式反應(yīng)器，在管式反應(yīng)器內(nèi)加浮選劑，加溶氣水，形成氣水混合體，進(jìn)入自然沉降罐內(nèi)，沉降浮升分離，去除油及SS［2］。

（2）穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗。溶氣泵吸入沉降罐內(nèi)處理后的水及沉降罐外的空氣，經(jīng)泵混合后形成氣水混合液，進(jìn)入沉降罐內(nèi)穿孔布?xì)夤?，因突然減壓至常壓，使水中過飽和空氣在釋放過程中形成許多微小氣泡，在上浮過程中攜帶水中小油珠和微細(xì)懸浮狀的物質(zhì)上浮到水面被去除［3-4］。

（3）管式反應(yīng)器和穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗。

1.5 分析方法

含油量、SS含量按SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》檢測；聚合物濃度按Q/SY DQ0928—2011《聚合物采出液化驗方法》檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 采用管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮沉降處理技術(shù)試驗

由于單罐水量全經(jīng)過管式反應(yīng)器，回壓較高，容易造成前段油崗沉降罐憋壓溢流，玻璃鋼管線憋壓滲漏加重，同時容易造成不加氣沉降罐液位不穩(wěn)溢流，管理困難。所以采取66%的水量進(jìn)入管式反應(yīng)器，剩余34%的水量直接進(jìn)入氣浮沉降罐的運(yùn)行方式。

回流比是指溶氣的水量（回水量）與處理量之間的比值，回流的溶氣水越多，處理效果越好，但是能耗也越大［5］。從小型試驗結(jié)果可知，回流比控制在18%～26%時，效果最好。所以受到管式反應(yīng)器壓力和溶氣水釋放頭數(shù)量的限制，開展了回流比分別為18%、26%的現(xiàn)場試驗。

2.1.1 回流比為18%

采用管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮，處理量為16 000 m3/d，溶氣泵出口壓力為 0.5 MPa，回流比為18%，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 回流比為18%時管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮沉降試驗結(jié)果Tab.1 Results of sedimentation test using single air flotation of tubular reactor at 18%of reflux ratio

從表1可以看出，當(dāng)進(jìn)水中油的平均質(zhì)量濃度為2 601.1 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為55.4 mg/L時，自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為111.4 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為32.9 mg/L；實施管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮的自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為85.4 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為26.0 mg/L，與不加氣浮自然沉降罐相比，油的去除率提高了23.3%，SS的去除率提高了20.9%。

2.1.2 回流比為26%

采用管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮，處理量為16 000 m3/d，溶氣泵出口壓力為0.5 MPa，回流比為26%，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 回流比為26%時管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮沉降試驗結(jié)果Tab.2 Results of sedimentation test using single air flotation of tubular reactor at 26%of reflux ratio

從表2可以看出，當(dāng)進(jìn)水油的平均質(zhì)量濃度為2 164.3mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為60.5 mg/L時，自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為126.7 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為32.4 mg/L；實施管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮的自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為96.0 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為23.8 mg/L，與不加氣浮自然沉降罐相比，油的去除率提高了24.2%，SS的去除率提高了26.5%。

2.2 采用穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮沉降處理技術(shù)試驗

對沉降罐內(nèi)部進(jìn)行改造，實施穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮處理現(xiàn)場試驗。同時選擇另1座自然沉降罐做不加氣浮空白沉降對比試驗。

2.2.1 回流比為18%

采用穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮，處理量為16 000 m3/d，溶氣泵出口壓力為 0.5 MPa，回流比為18%，試驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，當(dāng)進(jìn)水油的平均質(zhì)量濃度為為1 862.4 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為60.6 mg/L時，自然沉降罐出水中油的平均質(zhì)量濃度為157.7 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為29.9mg/L；實施上層穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮的自然沉降罐出水中油的平均質(zhì)量濃度為 114.0 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為24.2 mg/L，與不加氣浮自然沉降罐相比，油的去除率提高了27.7%，SS的去除率提高了19.1%。

表3 回流比為18%時穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮沉降試驗結(jié)果Tab.3 Results of sedimentation test using single air flotation of perforated air pipe at 18%of reflux ratio

2.2.2 回流比為26%

在處理量和溶氣泵出口壓力相同的情況下，回流比為26%，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 回流比為26%時穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮沉降試驗結(jié)果Tab.4 Results of sedimentation test using single air flotation of perforated air pipe at 26%of reflux ratio

從表4可以看出，當(dāng)進(jìn)水油的平均質(zhì)量濃度為1 422.2 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為55.8 mg/L時；自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為163.6 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為31.6 mg/L；實施上層穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮的自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為112.6 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為24.6 mg/L，與不加氣浮自然沉降罐相比，油的去除率提高了31.2%，SS的去除率提高了22.2%。

2.3 采用管式反應(yīng)器和上層穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮沉降處理技術(shù)試驗

采用管式反應(yīng)器與上層穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮，處理量為 16 000 m3/d，溶氣泵出口壓力為 0.5 MPa，根據(jù)小型試驗的結(jié)果，回流比選擇34%，試驗結(jié)果如表5所示。

表5 兩者同時實施試驗結(jié)果Tab.5 Test results of wastewater treatment by the simultaneous air flotation of the two processes

從表5可以看出，當(dāng)進(jìn)水油的平均質(zhì)量濃度為2 188.1 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為47.3 mg/L時，自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為103.6 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為29.2 mg/L；實施管式反應(yīng)器和上層穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮的自然沉降罐出水油的平均質(zhì)量濃度為73.5 mg/L，SS的平均質(zhì)量濃度為20.1 mg/L，與不加氣浮自然沉降罐相比，油的去除率提高了29.1%，SS的去除率提高了31.2%。

2.4 不同氣浮方式的處理效果分析

根據(jù)上述現(xiàn)場試驗，不同的處理方式，在不同回流比條件下的試驗結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，采用管式反應(yīng)器單獨(dú)氣浮、穿孔布?xì)夤軉为?dú)氣浮、管式反應(yīng)器和穿孔布?xì)夤芡瑫r氣浮3種氣浮方式，與自然沉降相比，油的去除率提高23%以上，SS的去除率提高19%以上。

表6 自然沉降罐加氣浮技術(shù)試驗結(jié)果Tab.6 Test results of sewage treatment performance of natural settling tank and air flotation technology

3 結(jié)論

（1）沉降罐加氣浮后，出水中油和SS濃度能得到明顯的降低。當(dāng)處理量為16 000 m3/d，溶氣泵出口壓力為0.5 MPa，回流比為18%時，穿孔管布?xì)獾男Ч獌?yōu)于管式反應(yīng)器，管式反應(yīng)器和穿孔管同時布?xì)獾男Ч詈?；在同種布?xì)夥绞较?，回流比?6%的處理效果要優(yōu)于回流比為18%。

（2）穿孔管布?xì)獾男Ч獌?yōu)于管式反應(yīng)器，但穿孔管布?xì)庖獙σ呀ǖ某两倒捱M(jìn)行開罐改造，工程量較大。因此，對已建的沉降罐盡量使用管式反應(yīng)器，對新建的沉降罐可采用內(nèi)部穿孔管布?xì)?。管式反?yīng)器和穿孔管同時布?xì)獾男Ч黠@高于單獨(dú)作用時的效果，根據(jù)沉降罐的特點和現(xiàn)場條件，合理地對沉降罐進(jìn)行改造，提高沉降罐的出水效果，使油田含聚污水達(dá)到相應(yīng)的出水指標(biāo)的要求。

［1］黃致平，劉鳳林，周浪花，等.溶氣氣浮裝置在安塞油田污水處理中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，17（4）：85-86.

［2］李俊，薛群祥，何長明，等.氣浮技術(shù)用于含油污水處理的研究進(jìn)展［J］.廣東化工，2015，42（7）：103-104.

［3］顏珩燁，李景全，張敏，等.氣浮與生化強(qiáng)化工藝在油田污水工程改造中的應(yīng)用［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2015，9（6）：2751-2753.

［4］國勝娟.油田高含聚采出水水質(zhì)特性及其處理技術(shù)研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2014，45（5）：27-30.

［5］蔣擎，明星，張琪明，等.喇嘛甸油田氣浮沉降工藝試驗［J］.油氣田地面工程，2014，33（4）：11-12.

Site test research on polymer flooding produced water treatment using settling tank with air flotation

SUN Jing-xin
（Daqing Oilfield Engineering Co.，Ltd.，Daqing 163712，China）

In order to improve the treatment effect of polymer flooding produced water，the construction of the settling tank that has already been completed was reformed.Through supplementing tubular reactor in front of natural settling tank and arranging perforated air pipe inside，a series of field tests of oily sewage treatment by single air flotation of tubular reactor，single air flotation of perforated air pipe，tubular reactor-perforated air pipe simultaneous air flotation，were carried out respectively.The results showed that，compared with natural setting tank without air flotation，the removal rates of oil and SS by the above three kinds of air flotation modes were all increased by more than 23%and 19%respectively，and the reasonable reflux quantity was determined also.

polymer flooding produced water；settlilng tank；tubular reactor；air flotation；perforated pipe air distribution；quantity of reflux

X703.1

A

%1009-2455（2016）05-0029-04

孫景欣（1981-），女，黑龍江嫩江人，工程師，碩士研究生，主要從事油田采出水處理技術(shù)，（電子信箱）sunjingxin820@126.com。

2016-06-07（修回稿）