東一含聚污水除油工藝優化

摘 " " "要：針對勝利油田東一含聚污水處理站現有重力自然除油處理工藝不能滿足含聚污水的處理需求，而采用加藥混凝重力沉降工藝處理含聚污水又會帶來產生大量含聚污泥等處置難題，開展多流態梯級強化氣浮法物理法除油工藝室內模擬試驗研究，確定了多流態梯級強化氣浮除油器在最佳運行參數：循環壓力為0.11 MPa、氣水比為4.17下，原水含油3 684.00 mg/L，含聚量184 mg/L時，一級多流態梯級強化氣浮工藝出水含油量為110 mg/L，兩級氣浮出水出水含油量為50 mg/L，除油率為98.6%。實現了含聚污水的物理法高效除油，處理過程中，除去的原油全部回收，無污泥產生，應用前景廣闊。

關 "鍵 "詞：含聚污水；多流態梯級強化氣浮法；物理法除油；最優運行參數

中圖分類號：X74 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）04-0585-04

受孤東油田注聚開發規模擴大以及二元驅開發推廣應用的影響，東一污水站采出水含有聚合物，污水站目前按水驅開發設計的污水自然沉降除油工藝顯現出不適應性，污水站外輸污水含油量不能達到注水標準要求，既影響了油田注水開發效果，又浪費了寶貴的原油資源。根據孤東油田產能開發規劃，東一污水站來水含聚現象將在一段時期內長期存在，工藝不適應性的矛盾亟需解決。

大量工程應用資料及試驗表明，加藥混凝沉降工藝處理含聚污水可取得較好的除油效果，但也帶來了會產生大量含聚污泥，處置費用高昂的難題。因此，本文立足孤東油田開發需要，針對東一污水站污水水質特性，開展物理法含聚污水除油工藝優化研究，以期實現含聚污水的物理法高效除油，處理過程中，除去的原油全部得以資源回收，不產生含聚污泥。

1 "含聚污水的特點

聚合物驅采出污水的成分復雜，除了含有石油類物質外，還因為含有殘留的聚丙烯酰胺，使其成分與性狀較之水驅采出污水更加復雜，主要體現在以下方面：

1）由于污水含聚，使之粘度成倍增加，使水相攜油能力增加；

2）含聚污水中的油滴粒徑較小，油滴粒徑小于10 μm的占90%以上，油滴中值粒徑3～5μm，乳化油占的比例大。

3）油水界面水膜強度增大，界面電荷增強，導致水中小油珠穩定地存在于水體中。

4）含聚污水很容易受剪切而進一步乳化，油滴之間聚并成大油滴的能力下降。

5）聚合物屬親水性表面活性劑，對W/O型乳化液具有一定的破壞作用，阻礙W/O型乳化液的生成，卻有助于O/W型乳化液的生成。

6）由于陰離子聚合物的存在，嚴重干擾了絮凝劑的使用效果，使絮凝作用變差。

正是因為污水的水質發生了這些變化，所以采用常規重力自然沉降工藝除油效果明顯下降，不能滿足含聚污水回注處理需要，因此針對含聚污水開展除油工藝優化研究刻不容緩。

2 "東一污水站水質現狀

目前，東一污水站的除油工藝主要靠重力沉降工藝，沉降時間為8～9 h，本研究中現場取油站的來水及重力沉降罐的出水水質進行檢測，主要檢測結果見表1。

根據水質分析檢測結果，油站來水平均含油量為3 016.6 mg/L，懸浮物含量為564.52 mg/L，聚合物含量為184 mg/L，是典型的含聚污水。另外，重力沉降罐出水中平均含油量為391.9 mg/L，懸浮物含量為80.39 mg/L，含聚量為178 mg/L，除油效果不理想。

3 "多流態梯級強化氣浮法除油試驗研究

在上述針對東一污水水質特性分析的基礎上，針對含聚污水油水乳化嚴重的特性，采用多流態梯級強化氣浮工藝開展含聚污水除油室內模擬試驗，探究該方法的除油效果。

多流態梯級強化氣浮除油工藝，通過將旋流、氣浮技術較好的集成起來進行含聚污水的油水分離，通過旋流聚結將含油污水中的乳化油聚并成為大油滴，再利用氣浮作用，通過氣泡與油珠的粘附作用，增大油水的密度差，最終實現污水中乳化油與水的快速分離，達到了含聚污水物理法高效除油的目的。

3.1 "試驗流程

本研究采用兩級多流態強化氣浮工藝對東一含聚污水進行除油，主要工藝處理流程圖如下所示：

圖1 "多流態強化氣浮法工藝流程圖

具體的試驗處理過程是：首先將東一污水倒入攪拌桶混合均勻后，通過泵給入分離器進行分離，在分離器中分離效果較差的含油污水經循環泵由分離器底部抽出，然后經氣泡發生器進一步將氣、水的高效的混合，射流成泡，氣水混合后切向進入到分離器底部的旋流器中，通過旋流作用進一步實現油水的分離，完成分離后的出水在分離器底部排出，攜帶油的泡沫則通過分離器頂部的溢流口溢流進入原油回收桶，至此一級多流態強化氣浮過程完成，然后進入二級多流態強化氣浮過程。

3.2 "最佳運行參數的確定

多流態強化氣浮法對于含聚污水除油效果的關鍵工藝參數包括循環壓力、氣水比。本研究根據東一含聚污水開展室內連續試驗，確定最佳連續運行參數。

3.2.1 "循環壓力的確定

在處理量0.024 m3/h，充氣量0.1 m3/h，泡沫層厚度為5 mm的條件下，通過改變循環壓力分別在0.08 MPa、0.09 MPa、0.10 MPa、0.11 MPa、0.12 MPa下運行，測定氣浮出水中的含油量，來摸索最佳的循環壓力，試驗結果見下圖：

從圖2中數據可以看出，循環壓力為0.11 MPa時，出水中含油量最低能達到72.00 mg/L，最高除油率為98%，在循環壓力由0.08 MPa增加到0.12 MPa，出水中溶氧量變化情況如圖3所示，隨著壓力的變化，溶氧量波動不是很大，處于2.26～2.34 mg/L之間。綜合考慮出水含油量及溶氧量，后續試驗的循環壓力確定為0.11 MPa。

3.2.2 "氣水比的確定

多流態強化氣浮法中氣水比可通過調整充氣量和處理量來最終確定。

1）首先通過改變充氣量來調整最佳氣水比，在處理量為0.024 m3/h，循環壓力0.11 MPa，泡沫層厚度為5 mm的條件下。改變充氣量為0.04 m3/h、0.06 m3/h、0.08 m3/h、0.10 m3/h、0.12 m3/h進行試驗，測定出水的含油量，試驗結果如圖所示：

從圖4中可以看出，當充氣量為0.10 m3/h時，出水含油量最低為72 mg/L，出油率為98%。當充氣量為0.04 m3/h增加到0.10 m3/h時，出水的溶氧量的變化如圖5所示，通過觀察可以看出隨著充氣量的變化，溶氧量處于2.26～2.34 mg/L之間，變化幅度不大。綜合考慮出水含油量及溶氧量，確定充氣量為0.10 m3/h，此時對應的氣水比為4.17。

2）通過調整處理量進一步驗證氣水比，以為工藝最佳參數的確定提供依據。在循環壓力0.11 MPa，充氣量0.10 m3/h，泡沫層厚度為5 mm的條件下，通過改變進水量分別為0.012 m3/h、0.018 m3/h、0.024 m3/h、0.030 m3/h、0.036 m3/h時，開展連續除油模擬試驗，通過測定出水的含油量，進一步確定氣水比，試驗結果如圖6所示。

由圖6中可以看出，當處理量為0.024 m3/h時，在進水含油濃度為3 684.00 mg/L條件下，出水含油濃度降低至74.00 mg/L，除油率達到98%；通過圖7可以看出，處理量由0.012 m3/h增加到0.036 m3/h，出水中溶解氧含量處于2.19～2.37 mg/L之間，變化幅度不大，因此綜合考慮出水含油量及溶氧量，確定進水流量為0.024 m3/h，此時對應的氣水比為4.17。

通過分別變化充氣量和處理量來調整氣水比，可以得出最佳的氣水比為4.17。綜上可以得出，多流態強化氣浮分離器對于含聚污水除油效果最好的的關鍵工藝參數為：循環壓力0.11 MPa、氣水比4.17。

3.3 "工藝運行穩定性連續試驗

在最佳工藝運行參數確定試驗的基礎上，按優化的條件進行了一級氣浮穩定性連續試驗，考察在含油污水性質多變的情況下分離器分離系統運行的穩定性和可靠性。將一級氣浮的出水收集起來，按一級氣浮的試驗條件進行二級氣浮穩定性連續試驗。工藝參數：循環壓力：0.11 MPa，氣水比：4.17，泡沫層厚度為5 mm。3 h穩定性連續試驗，探究一級氣浮及二級氣浮出水含油量的變化情況。

通過兩級穩定性連續氣浮試驗，從圖8可以看出在進水含油量為3 684.00 mg/L的條件下，經過一級氣浮平均出水含油量為110 mg/L左右，二級氣浮出水含油量為50 mg/L左右，除油率為98.6%。較之前的重力沉降除油的除油率提高了9.3%，并且，兩級氣浮試驗在連續3h運行工況下，運行狀態相對穩定。

在實驗室試驗階段中，兩級氣浮都是吸入空氣，會造成水中溶氧量的增加，試驗過程中每種運行工況下，都進行溶氧量的測定，經過兩級氣浮后，溶氧量大約為2.4 mg/L左右，在現場試驗過程中，可以考慮投加一定的除氧劑或者采用氮氣氣浮的方法來避免溶解氧的帶入。

4 "結 論

東一污水站聚合物驅采出水中油滴粒徑微細，油水乳化程度高，油水分離速度慢、處理難度大，利用多流態強化氣浮分離器作為核心分離設備，開展含聚污水物理法試驗室規模除油試驗。

1）多流態強化氣浮工藝采用聚結與氣浮工藝集成處理含聚污水，水中乳化油通過聚結過程聚并成為大油滴，再經氣浮、旋流過程使油滴被氣泡包裹、攜帶上浮，實現油水的分離，適合含聚污水乳化油的處理。經過室內試驗，多流態強化氣浮工藝處理含聚污水的最佳工藝參數：循環壓力為0.11 MPa、氣水比為4.17。

2）采用多流態強化氣浮工藝處理含聚污水，一級氣浮出水含油量可穩定降至110 mg/L，兩級氣浮出水含油量可穩定降至50 mg/L左右，除油率為98.6%，較采用重力自然沉降工藝，除油率提高了9.3%，實現了含聚污水的物理法高效除油。

3）多流態強化氣浮工藝處理含聚污水過程中，氣源為空氣，導致水中溶解氧含量達2.40 mg/L，工程應用中建議投加除氧劑、緩蝕劑或更換氣源（如氮氣），以減小水的腐蝕性。

4）采用多流態強化氣浮工藝處理含聚污水，操作過程不需要投加任何的水質凈化劑，不會產生大量的污泥，節約了高昂的污泥處置成本，另外，回收的原油品質高，因此該工藝具有較好的經濟效益和環保效益，市場應用前景廣闊。

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Optimization of Oil Removal Process for

Polymer-containing Sewage From Dongyi

WU Lei

（Sinopec Petroleum Engineering Corporation， Dongying Shandong 257026， China）

Abstract： In view of the fact that the existing gravity natural oil removal treatment process of Shengli Oilfield Dongyi Polymer-containing Sewage Treatment Station cannot meet the treatment requirements of polymer-containing sewage， and the use of chemical-added coagulation gravity sedimentation process to treat polymer-containing sewage will produce a large amount of aggregate-containing sludge， in order to solve the problems， the indoor simulation test of the multi-flow state cascade enhanced air flotation degreasing process was carried out， and the optimal operating parameters of the multi-flow state cascade enhanced air flotation oil degreaser were determined as follows： the circulation pressure was 0.11 MPa， the gas-water ratio was 4.17， the oil content of the raw water was 3 684.00 mg·L-1， and the polymer content was 184 mg·L-1. Under above conditions， the oil content of the effluent from the first-stage multi-flow step enhanced air flotation process was 110 mg·L-1， and the oil content of the effluent from the two-stage air flotation process was 50 mg·L-1， the oil removal rate was 98.6%. The efficient oil removal of polymer-containing sewage by physical method was realized. During the treatment process， all the removed crude oil was recovered， no sludge was generated， and the application prospect was broad.

Key words： Polymer-containing sewage；Multi-fluid step-strengthened air flotation method; Oil removal by physical method; Optimal operating parameters