勝利油田氣浮磁分離污水處理技術現場試驗

付法棟 邊江 于丹丹 石念軍 蔣文明

1中國石化勝利油田分公司采油工程處2中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院3中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院4中國石化勝利油田分公司孤東采油廠

勝利油田氣浮磁分離污水處理技術現場試驗

付法棟1邊江2于丹丹3石念軍4蔣文明2

1中國石化勝利油田分公司采油工程處2中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院3中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院4中國石化勝利油田分公司孤東采油廠

在勝利油田坨一污水站進行氣浮磁分離污水處理技術現場試驗，結果表明：OPS+ CoMag系統對污油和懸浮物含量不同的污水處理效果均比較理想，OPS裝置和CoMag裝置出水的含油量、懸浮物、粒徑中值等主要水質指標優于設計指標；OPS技術對于污油和懸浮物含量高的污水具有較高的去除效率，適合作為沉降罐的下一道處理工序，處理含油率高（波動值較大）的污水；CoMag技術作為氣浮處理以后的二級處理工藝，對污油和懸浮物含量低的污水具有很高的去除效率，但其可處理濃度范圍較小。

氣浮；磁分離；污水處理；試驗；流程；去除率

勝利油田作為國內第二大石油生產基地，目前已進入開發后期，為了使油田產量保持穩定，注聚合物驅油的三次采油技術已經成為采油的主要手段。與傳統的清水驅油相比，注聚合物驅油技術采出污水的物化性質更為復雜，攜帶固體懸浮物能力更強，同時對化學處理藥劑的損耗更大[1-3]。傳統的污水處理設備和方法已難以滿足生產要求，迫切需要一種能夠有效處理含聚污水、效率高、成本低的污水處理新技術。

氣浮磁分離污水處理（OPS+CoMag）是國內剛開始應用的污水處理技術，OPS（氣浮處理技術）在不加藥的前提下，采用加壓溶氣氣浮除油和聚結除油原理實現除油，改變了除油系統對藥劑嚴重依賴的現狀；CoMag（磁分離工藝），通過投加磁粉與絮凝劑，產生高密度絮體攜帶污油加速沉降，實現污水除油。在勝利油田開展OPS+CoMag污水處理現場試驗，取得了較好的效果。

1 工作原理與工藝流程

污水處理主要采用OPS裝置和CoMag技術工藝，工藝流程如圖1所示。

OPS裝置的工作原理：含油污水進入OPS裝置，在裝置中旋流的作用下實現初步的油水分離，分離之后的部分油滴、懸浮物與微小氣泡在旋流氣浮下發生黏附形成聚團，由于密度差的存在，聚團上浮到水面，實現與水的分離；剩余的油滴與懸浮物進入集聚除油系統進行進一步處理，其中一部分直徑為1～30mm的小油滴在運動過程中，互相之間不斷碰撞、摩擦，進而使其表面層被破壞，循環往復之后，油滴不斷聚集生長，當直徑＞25mm后被小氣泡攜帶上浮到水面，從而實現分離。懸浮物沉積在裝置底部，隨后進入集污池[4]。

CoMag處理工藝工作原理：由OPS裝置處理分離過后的水首先進入混合反應罐，此時向罐中加入絮凝劑、聚合物及超細磁粉，與來水混合后經充分攪拌產生高密度的磁嵌合絮狀體，之后流入澄清罐中。由于澄清罐為錐形體，這些絮狀體在密度差的作用下會迅速沉降，沉降到底部的磁性絮狀物被抽出，同時夾帶在其中的所有固體顆粒也一并排出，至此得到經過初步處理的上清液。將上清液輸送至磁過濾器中對液流進行沖洗，進一步去除細小絮體及懸浮顆粒物后排出，若出水達標，則進行回注。污泥中的磁粉經磁鼓分離器回收并循環至反應池，污泥則進入處理系統作進一步處理。

圖1 OPS+CoMag技術工藝流程

2 流程改造

為提高OPS+CoMag技術工藝的污水處理效果，在勝利油田坨一污水站進行了流程改造，改造后的現場污水處理流程見圖2。

圖2 改造后的污水處理工藝流程

3 試驗效果

3.1 設備試運及整改階段

根據系統進水含油情況進行了兩個階段的水質檢測。

低含油進水階段：此階段系統進水為2座3000m3污水罐的出水，進水含油量平均為166mg/L，懸浮物含量為34mg/L，檢測數據見表1。

表1 低含油進水階段OPS+CoMag系統出水水質檢測結果

高含油進水階段：此階段停運1座3000m3污水罐，進水含油量平均為557mg/L，懸浮物含量為35mg/L，檢測數據見表2。

表2 高含油進水階段OPS+CoMag系統出水水質檢測結果

由表1、表2可知，試運行階段OPS+CoMag系統對污油和懸浮物的處理效果總體較好，在污油和懸浮物含量較高時過濾效果更為明顯。在低含油進水階段，污油去除率為98.5%，懸浮物去除效率為77%；在高含油進水階段，污油去除率高達99.3%，懸浮物去除效率高達82.9%。可見，該工藝的污油去除率及懸浮物去除效率都很高，污水處理效果十分明顯。

3.2 設備評價驗收階段

在設備正常運行階段，進行連續33天的處理效果跟蹤檢測。對每天的污水取樣進行編號，編號方式為0～32，然后進行含油和懸浮物含量檢測。運行期間OPS裝置和CoMag裝置出水水質化驗結果見表3，OPS裝置和CoMag裝置出水水質設計指標見表4，通過對比判斷OPS+CoMag系統是否達到預期效果。

表3 評價驗收階段OPS+CoMag系統出水水質檢測結果

表4 OPS+CoMag系統出水設計指標

從系統除油及除懸浮物效果曲線可以看出：OPS+CoMag系統對污油和懸浮物含量不同的污水均具有較好的處理效果，說明該系統的適應能力較強，處理濃度范圍大。

從表3、表4可以得出，OPS+CoMag系統出水的含油量、懸浮物、粒徑中值均優于設計指標；在不加藥的情況下，OPS裝置的除油效率和除懸浮物效率分別達到95.1%和53.9%；在加藥的情況下，CoMag裝置的除油效率可達97.0%，除懸浮物效率和除聚合物效率更是高達96.1%和100%。經過整個裝置處理后，出水中COD的去除效率達到89%，CoMag裝置出水溶解氧未達到設計指標。

4 經濟分析

當處理流量為4500m3/d時，對OPS+CoMag系統的耗電費用、加藥費用、清水消耗費用、磁粉損耗費用及總運行費用進行統計分析，并與常規處理工藝的運行成本進行對比。結果表明：OPS+CoMag系統的電費較高，但加藥費用明顯降低，總運行費用大幅減少。采用OPS+CoMag污水處理系統，雖然一次性投資較高，但實際處理能力達到設計要求，且處理時間短，處理系統占地面積小，總體上具有較好的經濟效益。

5 結論

在勝利油田坨一污水站對OPS+CoMag系統進行現場試驗研究，得出以下結論：

（1）OPS+CoMag系統對污油和懸浮物含量不同的污水處理效果均比較理想，經過該系統處理后，污水中的含油量、懸浮物、粒徑中值、COD等主要水質指標均優于設計指標，說明該工藝系統對現場的處理工況有一定的適應能力，系統的污水處理效果明顯。

（2）氣浮處理技術(OPS)對于污油和懸浮物含量高的污水具有較高的去除效率，適合作為沉降罐的下一道處理工序，處理含油率高（波動值較大）的污水；磁分離工藝(CoMag)作為氣浮處理以后的二級處理工藝，對污油和懸浮物含量低的污水具有很高的去除效率，但其可處理濃度范圍較小。

[1]周衛東，佟德水，李羅鵬．油田采出水處理方法研究進展[J]．工業水處理，2008，28（12）：5-8．

[2]王慧云，劉愛芹，溫新民．影響油田采出水界面電性質的因素[J]．中國石油大學學報：自然科學版，2008，32（3）：143-146．

[3]李國珍，肖華，董守平．油水分離技術及其進展[J]．油氣田地面工程，2001，20（2）：7-9．

[4]王法芹．綜合物理除油加磁過濾技術處理含油污水[J]．油氣田地面工程，2012，31（8）：48-49．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.010