含聚污水處理工藝整體改造思路

孟迪 邵天澤 李穎

（1.中海石油環保服務（天津）有限公司；2.中國石油大慶煉化分公司）

含聚污水處理工藝整體改造思路

孟迪1邵天澤1李穎2

（1.中海石油環保服務（天津）有限公司；2.中國石油大慶煉化分公司）

目前含聚污水的處理還沒有形成一套成熟的技術體系，現場生產單位對設備升級和技術革新的要求十分迫切。文章通過將各單項技術組合應用，在單項技術研發的基礎上，形成可將物理化學或者生物方法有機結合的含聚污水工藝整體改造思路，達到更好的處理效果。

含聚污水；微波破乳；微氣??；電催化氧化

0 引 言

自渤海部分油田采用注聚合物增產措施以來，油田產量衰減得到有效抑制。同時，由于全國各省市陸續出臺了新的污水綜合排放標準，環保監督機構對污水排放要求日趨嚴格，指標更為苛刻。按照要求，處理廠將于2013年9月開始執行DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標準》一級排放標準。

1 流程現狀

處理廠生產污水處理系統分為物化段和生化段，生產污水原流程見圖1。原流程污水排海不能達到DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標準》一級排放標準。

圖1 生產污水流程示意

設計物化段的主要功能是去除浮油、乳化油和懸浮物，而生化段的主要功能是去除溶解油，降低COD。隨著油田注聚措施的開展，兩段工藝分別出現了不同的問題。

在物化段，由于聚合物吸附性較強，攜帶的泥沙量較大問題，從而導致進入生化段的污水含油率較高，進而造成整個生化段處于半癱瘓狀態。其中，硝化池曝氣管斷裂脫落，已失去曝氣功能；MBR池內部膜絲斷裂，無法曝氣，造成出口水質不穩定。目前，只能依靠大量化學藥劑來維持出水水質。

2 整體改造思路

針對處理廠含聚污水的特性，通過將各單項技術組合應用，解決原流程中出現的各種問題，見圖2，最終使排海水質達到DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標準》一級排放標準。

圖2 生產污水流程改造示意

2.1 微波破乳裝置

將微波技術應用在環境污染治理，尤其是水處理方面，是近幾年新興的研究領域［1］。然而目前很少有將微波運用于油田采出廢水處理的研究報道，此試驗裝置為微波技術在油田采出廢水處理領域應用進行的有益探索。

根據含聚污水的物性分析結果，在微氣泡旋流浮選處理前對其進行破乳，可以減少藥劑投入量，提高微氣浮的除油效率，而實現破乳的技術為微波破乳。該試驗裝置的破乳機理主要是微波加熱后，一方面污水黏度顯著降低，促使油滴碰撞的機會增加，使油滴積聚增大，加速了油滴上浮的速率；黏度降低又促進污水在微波場中的致熱效應，因而油和水的分離時間可以大大縮短。另一方面極性水分子反復旋轉，破壞了原來油-水界面的雙電層結構，促使zeta電位急劇降低，使油滴聚合的機會增加，從而也加速了破乳［2］。

2.2 微氣泡旋流浮選裝置

近幾年來，許多學者廣泛開展了氣浮技術處理含聚污水的研究工作，并取得了一些進展。

通過研究發現，影響原流程中的氣浮除油效果的一個重要原因是該設備所產生的氣泡粒徑偏大。氣浮法通過氣泡黏附油滴和懸浮物進行分離，但不是所有尺寸的氣泡都能黏附住油滴與懸浮物，尤其是粒徑為10～100μm的油滴與懸浮物，如果氣泡的粒徑大于被吸附油滴和懸浮物的粒徑，將減少黏附的幾率，此外還會因慣性力沖碎油氣聚集物，在氣浮區產生劇烈擾動［3-5］。

針對原氣浮氣泡粒徑偏大的問題，提出了微氣泡旋流浮選技術，利用該技術可產生粒徑5～10μm微氣泡，而微氣泡在浮選區不會產生擾動。浮選氣通過具有無數網孔的濾芯，在水中產生小氣泡。攜帶小氣泡的含油污水進入微氣泡發生器，在導流結構的作用下，形成高速旋轉水流。在該高速旋轉水流的切割下，一部分小氣泡被分割成5～10μm的微氣泡，并且在離心力的作用下實現氣泡篩分。粒徑稍大的氣泡集中于旋轉水流的中心，形成氣泡柱。在回壓作用下，氣泡柱與水呈逆向流動，會經微氣泡發生器內的進口端導流結構的中心處的出口排出。含微氣泡的含油污水則沿著微氣泡發生器內的旋流管壁流動，經下部出口排出，生成微氣泡溶氣水［6-8］。

2.3 電催化氧化設備

電化學技術在廢水處理中的應用非常廣泛，具有處理效率高，操作方便，適用范圍廣，可控性強，易實現自動化，環境兼容性好等優點［9-12］。

通過改善處理廠現有生化系統并增設1套臭氧發生器和1套電催化氧化裝置。通過臭氧的強氧化作用和電催化氧化作用，在去除一部分COD的同時，打斷高分子聚合物，提高污水的可生化性，并結合生化處理技術，實現污水達標排放DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標準》一級排放標準。

本試驗裝置的電催化氧化作用可分為直接氧化和間接氧化。其中直接氧化原理是利用電極在電場作用下，分解H2O，產生具有強氧化能力、且對有機物無選擇性的羥基自由基（·OH），從而使許多有機污染物特別是生物難降解的有機物分解為CO2、H2O和其他簡單化合物。而間接氧化是通過陽極電解產生各種含氯的氧化劑，如次氯酸和次氯酸根等媒介來氧化污染物。

3 結束語

通過上述技術組合，可解決污水排海不達標的問題：

◆微波破乳裝置在減少藥劑投入量的同時，可提高微氣浮的除油效率；

◆對比原氣浮出口含油300 mg／L，微氣泡旋流浮選裝置可將出口含油降至50 mg／L左右；

◆通過增設電催化氧化裝置，可將污水COD降至50 mg／L左右。

從油田含聚污水處理流程和發展趨勢來看，靠單一的處理技術很難解決污水達標排放或回注的問題，油田含聚污水的處理方法還需進一步創新、完善和組合。

［1］ 王鵬.環境微波化學技術[M].北京:化學工業出版社,2003.

［2］ 曹海雷,王鵬,楊蕾,等.微波輻射輔助破乳水處理工藝[J].遼寧石油化工大學學報,2006,26(4):115-117.

［3］ 鄧曉輝,許晶禹,吳應湘,等.動態微氣泡浮選除油技術研究[J].工業水處理,2011,31(4):89-90.

［4］ 陳家慶,韓旭,梁存珍,等.海上油田含油污水旋流氣浮一體化處理設備及其應用[J].環境工程學報,2012,6 (1):87-93.

［5］ 唐善法,劉芬.氣浮技術處理聚合物驅含油污水研究[J].石油天然氣學報,2006,28(4):131-133.

［6］ 譚文捷,黨偉,唐志偉,等.氣浮技術在含聚污水處理中的應用研究[J].給水排水,2010,36(增刊):223-225.

［7］ 方健,劉振國,董洋,等.旋流加氣浮選器處理渤海S油田含聚污水[J].油氣田地面工程,2012,31(4):36-37.

［8］ 姚明修,祝威,桂召龍,等.油田含聚污水聚結氣浮處理工藝實驗研究[J].石油化工應用,2011,30(1):80-82.

［9］ 李少婷,張青,湯亞飛,等.電催化氧化處理難降解廢水技術研究進展[J].四川環境,2005,24(5):83-87.

［10］鄒啟光,周恭明.電催化氧化處理有機廢水的應用現狀和展望[J].福建環境,2003,20(3):35-36.

［11］王云海,況均耀,周喆,等.電化學催化氧化和電吸附脫鹽技術處理采油廢水[J].化工進展,2009,28(增刊2): 117-120.

［12］張騰云,范洪波,廖世軍.聯合電催化氧化處理難降解有機廢水研究進展[J].工業水處理,2009,29(6):1-4.

1005-3158（2014）02-0028-02

2013-05-20）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.009

孟迪，2004年畢業于天津科技大學海洋科學與工程學院海洋科學專業，現在中海石油環保服務（天津）有限公司從事油田采出水處理相關工作。通信地址：天津市塘沽區渤港北一路中海石油環保服務有限公司水務管理中心，300455