溶氣氣浮裝置在安塞油田污水處理中的應用

摘 要:本文通過溶氣氣浮裝置在安塞油田的應用情況，對氣浮過程作了較詳細地描述，通過對存在問題進行具體分析，討論影響氣浮處理效果的因素，并為其下一步優化運行提出合理建議，預測了氣浮技術在國內油田含油污水處理中的應用前景。

關鍵詞:油田污水處理氣浮裝置水質除油

中圖分類號:X74文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0085-02

目前我國油田以向油層注水保持油層壓力來提高原油采收率為主要采油手段，所注水98%都是經處理達標后的油田采出水。原油開采中，若注入的水不合乎要求，則會導致油層能量不足及油井產量下降，因此研究回注水處理技術具有一定的使用價值和現實意義[1]。特別是安塞油田是我國陸上最早開發的特低滲億噸級整裝油田，被原中國石油天然氣總公司確立為“安塞模式”而享譽石油界，因“低滲、低壓、低產”的特點，對回注地層采出水水質要求更高。隨著人們對浮選理論和氣浮分離工藝條件的深入研究，氣浮分離技術已成功地用于給水和排水的凈化處理中。由于這種分離技術具有處理裝置簡單、處理速度快、占地面積小、投資省及使用可靠等優點，因此已發展成為一種重要的污水處理技術，在油田具有很好的應用前景。

1 氣浮裝置設備結構及工作原理

溶氣氣浮(Dissolved air flotation-DAF)是一種高效的物-化處理技術，主要應用于去除各類含油廢水中的乳化油、植物油(OG)，顏料、油漆、橡膠制革廢水中的懸浮固體(TSS)及COD，造紙廢水中的紙槳纖維回收，印染、漂染、毛紡廢水中的除COD、BOD、SS，色度等，電鍍廢水中的重金屬離子。壓力溶氣氣浮還普遍用于污泥的濃縮，中水回用，食品加工業等。

1.1 氣浮裝置簡介

(1)溶氣系統:有許多種方法可以產生氣浮所需要的微小空氣泡，其中加壓溶氣常壓釋放法是應用最廣泛，技術最成熟的一種方法。加壓溶氣常壓釋放法是利用壓力將空氣溶于水中，通過驟然減壓，釋放出大量微小空氣泡。泵系統采用多相溶氣泵，完成吸水、吸氣、混合、加壓、溶解過程。

(2)混合區:水-氣-粒三相混合過程發生在氣浮機最前端的反應池里，經絮凝其充分凝結好的絮凝體和水及微小空氣泡在這里充分混合，形成三相混合絮凝體，進入分離區進行分離。

(3)分離區:分離上浮過程發生在氣浮機的中部分離室里，三相混合絮凝體的密度遠遠小于水，從反應池出來后經水流調節器進入分離室，密度大的干凈水沉到出水口由出水管流出，密度小的絮凝雜質浮于液面上面。密度比水大的沉淀物沉到氣浮機的底部集污斗里。

(4)刮渣機構:浮于液面上面的絮凝渣由表面刮渣機定時刮入集渣斗排出。沉到氣浮機的底部集渣斗里的沉渣用底部排放口排放出去，圖1。

1.2 氣浮工作原理

氣浮工藝是將微小空氣泡(20～50mm)通入充分絮凝、凝結的污水中，氣泡與廢水中的絮體在水中形成水-氣-粒三相混合體，絮凝雜質與氣泡形成氣-粒浮出水面。由于空氣的密度僅為水的密度的1/755，故粘附了絮凝雜質的氣泡體系的整體密度仍遠比水的密度小，混合體系的上浮速度也就增大，從而能把絮凝的雜質快速分離上浮于液面上面，通過刮渣機構將浮渣從水中刮離出來，達到凈化目的。壓力溶氣氣浮裝置采用多相溶氣泵(Air-handling?pump)氣浮新技術，是一種高效環保型值得用戶信賴的氣浮裝置[2]。

1.3 氣浮裝置主要技術指標

溶氣罐出口壓力0.45Mpa，收油時間間隔2小時，每次3分鐘，排污時間7天處理能力50m3/h，回流比46％～60％，停留時間25-30min溶氣效率>90％。

2 氣浮裝置現場應用情況

安塞油田侯市集輸站采出水處理能力可達到1200m3/d，2008年為提高采出水系統處理效果，安裝處理能力為50m3/h溶氣氣浮裝置一套，每日實際處理水量約為750m3，圖2。

2.1 水處理加藥位置及濃度

根據新工藝運行情況，有計劃實施藥品投加試驗，試驗過程中調整加藥位置及濃度，選擇出最佳投加位置及濃度如表1:

2.2 氣浮裝置投運前后水質對比

采出水處理系統氣浮裝置投運前三相分離器出口污水含油152ppm、含懸浮物65.4ppm，除油罐/清水罐出口分別為含油137.1/65ppm、含懸浮物46.9/19ppm。氣浮裝置于2008年11月14日投運，投運后對設備進行檢修、對運行參數進行調整，每隔兩個小時取水樣，檢測水處理系統的運行效果，處理后的采出水水質得到明顯好轉，表2。

圖3對投用前后的化驗數據進行對比分析。

氣浮裝置在侯市站投用后，侯市站采出水水質顯著好轉，采出水中含油、含懸浮物大大降低，含油在19ppm左右，含懸浮物在8ppm左右，達到了油田公司采出水回注標準，投用前后化驗數據確切的反應氣浮工藝技術的優良性。

4 存在問題及取得的認識

4.1 絮凝劑、助凝劑的投加位置影響氣浮裝置的處理效果

絮凝劑和助凝劑最初是分別加入緩沖罐進口和氣浮裝置進口，化驗數據效果顯示氣浮處理效果不佳，最后交換加藥位置，水質有所好轉。

經過分析得出以下結論:由于藥劑發揮作用需要一定時間，故當絮凝劑和助凝劑最初是分別加入緩沖罐進口和氣浮裝置進口后，藥劑與液內油、懸浮物微粒不能充分反應，在達不到絮凝作用的情況，微小氮氣泡無法帶走污水中的油、雜質微粒，所以處理效果不佳。最終我們采用在氣浮裝置進口加入絮凝劑，使其在氮氣微粒的作用下，與液體充分混合，到氣浮裝置內部時，經過一段時間，形成的油粒和雜質被微小氮氣泡帶走，附著在氣浮裝置液體表面，由刮渣板刮出。

以下為化驗數據:

從表3數據可以看出:加藥位置的選取，影響氣浮裝置的處理效果。

4.2 新工藝的排污效果

氣浮裝置使用刮渣機定期收油。氣浮裝置的排污系統采用漏斗式多條管線排污，首先污水中的雜質和污油沉入氣浮裝置條形漏斗的底部，條形底部均勻地鋪設有五條排污管線，排污時五條管線同時開啟進行排污，防止一條管線堵塞，造成排污不暢，這樣就達到了良好的排污效果。

4.3 取得的經驗

侯市站采出水各設備在現場運轉過程中，存在一些問題，同時也探索出一定的規律及經驗。

(1)起停氣浮裝置時，刮渣板應保持在刮渣區域的上部中間位置，以避免組織上部水流。刮渣板每轉一周所用的時間為1分20秒，每隔半個月應校正刮渣板回到刮渣區域的上部中間位置，避免刮渣板由于長期往復運轉，向上或向下偏移，起不到刮渣作用。

(2)當氣浮裝置運行一段時間后，浮渣積聚3～5厘米厚度時，啟動刮渣機，將浮于池面上的浮渣刮除。將控制按鈕達到自動位置，將刮渣微電腦控制到自動擋。根據侯市站采出水實際情況確定排除浮渣的周期，一般刮渣間隔時間為2小時，刮渣時間為3分鐘。

(3)定期打開氣浮裝置底部排污閥，清除底部沉淀物(一般一星期一次)。

(4)定期打開氣浮裝置沖洗口對設備進行沖洗(一般一個半月左右)。

(5)停機時，先將池面浮渣刮凈，再停止進水，最后停溶氣泵。

5 結論

溶氣氣浮裝置對除油效果較好，有其巨大的優勢，但在除懸浮物的效果上較差，在油田精細注水的要求，該技術有待進一步完善。該氣浮裝置與傳統的污水處理設施，如除油罐相比較，節省系統配套設備及空間，該氣浮裝置不需要大型壓力溶氣罐、壓力空氣貯罐，整個裝置屬非壓力容器，減少了使用者的管理費用和安全隱患。溶氣氣浮裝置采用多點釋放，使整個分離區都布滿釋放的氣泡，采用多點分流取水，避免了分離區里的湍流和死區，高效的利用了整個裝置的容積[3]。由于這種分離技術具有處理裝置簡單、處理速度快、占地面積小、投資省及使用可靠等優點，因此已發展成為一種重要的污水處理技術，具有很好的應用前景，能為油田開發“油水并重，水為先”發展理念提供了新的突破點。

參考文獻

[1]鄧波.溶氣氣浮法在油田采出水處理中的應用.2003.

[2]陳國華.水體油污治理.北京:化學工業出版社，2002.

[3]楊云霞，張曉健.我國主要油田污水處理技術現狀及問題.油氣田地面工程，2001.