邱里，來遠，朱海山，高鵬 （中海油研究總院，北京100027）

1 污水水質(zhì)特性分析

試驗原水采用渤海區(qū)域某油田生產(chǎn)分離器水相出水。首先對其采用靜置浮升法進行測試，分別經(jīng)過0、2、4、6、24h的沉降后，依次從各沉降柱底部取樣并化驗，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著沉降時間的延長，水中含油量在逐漸降低，前6h內(nèi)，下降幅度最大，6h后下降幅度變緩，經(jīng)過24h沉降后，水中含油量低于620mg/L，且含油量隨時間變化的趨勢越來越減少。因此，對于該油田的含聚污水直接進行沉降分離的效果較差。為了縮短含聚污水的油水分離時間，提高設(shè)備處理效率，開展了串聯(lián)氣浮工藝處理該油田海上生產(chǎn)平臺含聚采出水的試驗研究。

圖1 含油量隨沉降時間的變化曲線

2 串聯(lián)氣浮工藝原理及流程

考慮到以往含聚污水處理產(chǎn)生的種種問題，該油田含聚污水的處理秉持 “除油除懸不除聚”的原則，以利于減少平臺生產(chǎn)水系統(tǒng)的出泥量，降低操作維修強度。因此，該油田海上平臺在采用串聯(lián)氣浮工藝對含聚污水進行處理的過程中設(shè)計了兩級氣?。阂患墯飧≈饕撠煂畚鬯羞M行脫油處理，以利回收較高純度的廢油，同時減輕后續(xù)處理的負荷；二級氣浮主要負責除去一級出水中的懸浮物，同時進一步降低含油量，以使二級氣浮出口指標滿足后續(xù)處理工藝的入口要求，同時降低采出水中聚合物經(jīng)混凝脫穩(wěn)后與絮凝劑及由網(wǎng)捕卷掃效應(yīng)攜帶的油、沙形成的高粘固形物 （簡稱含聚污泥）的產(chǎn)出量。

為了達到上述目的，將常規(guī)的一級氣浮主要以投加破乳型清水劑為主、二級氣浮以改性混凝劑和絮凝劑復(fù)配型清水劑為主的化學藥劑投加方式，調(diào)整為一二級氣浮統(tǒng)一投加破乳型清水劑，同時輔之以相應(yīng)的氣浮運行參數(shù)，以滿足各氣浮設(shè)備的運行要求。

3 試驗思路及方案

根據(jù)串聯(lián)氣浮工藝在處理含聚污水方面的經(jīng)驗，試驗中首先針對兩級串聯(lián)氣浮的溶氣壓力進行試驗，隨后在確定試驗的最優(yōu)化操作參數(shù)下，就化學藥劑對串聯(lián)氣浮工藝的影響進行試驗研究，以取得針對該油田的最優(yōu)化化學藥劑投加種類和劑量。

基于以上的試驗思路，確定了如下的試驗方案：

1）在不投加藥劑的條件下對2個氣浮機的溶氣壓力進行正交試驗，溶氣泵壓力按照0.2、0.3、0.4MPa及根據(jù)試驗結(jié)果確定的優(yōu)化值確定，以期取得氣浮的最佳溶氣壓力。

2）在最佳溶氣泵的壓力條件下，分別向兩級氣浮同時按照兩型清水劑1、3、5、7mg/L的濃度進行正交試驗，以取得最優(yōu)化的加藥量。

3）在最佳溶氣泵壓力及投藥量下，對二級氣浮回流比進行調(diào)整試驗，回流比按照20%和25%確定，以取得最優(yōu)化回流比設(shè)置。

4 試驗結(jié)果

4.1 兩級串聯(lián)氣浮溶氣壓力變化試驗

在不投加化學藥劑的情況下，首先固定了二級氣浮溶氣壓力0.2MPa，一級氣浮壓力分別按照0.2、0.3、0.4MPa進行試驗；根據(jù)試驗結(jié)果，選取0.38MPa作為一級氣浮的最優(yōu)化參數(shù)。隨后固定一級氣浮溶氣壓力0.38MP，二級氣浮按照0.3、0.4MPa溶氣壓力進行試驗；根據(jù)試驗結(jié)果，選取0.37MPa作為二級氣浮的最優(yōu)化運行參數(shù)。各水樣的含油量、懸浮物含量、聚合物含量和總?cè)コ史謩e如圖2～5所示。

觀察組使用CT檢查診斷準確率明顯高于對照組使用B超檢查診斷準確率，兩組數(shù)據(jù)差異明顯。有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見附表。

圖2 石油烴處理效果

圖3 懸浮物處理效果

由圖2～5可知，在水樣1～8中，在未投加化學藥劑的情況下，根據(jù)最優(yōu)化結(jié)果選取的串聯(lián)氣浮0.38MPa及0.37MPa的溶氣壓力的操作條件，其石油烴總?cè)コ首罡摺Ｔ摎飧∵\行條件將作為下面化學藥劑投加試驗的基礎(chǔ)。

4.2 兩級串聯(lián)氣浮化學藥劑投加試驗

在最優(yōu)化的兩級氣浮運行條件下，首先固定二級氣浮清水劑投加量1mg/L，一級氣浮清水劑投加量分別按照1、3、5、7mg/L進行試驗；根據(jù)試驗結(jié)果，選取3mg/L作為一級氣浮清水劑投加最優(yōu)化參數(shù)。隨后固定一級氣浮清水劑投加量3mg/L，二級氣浮按照3、5、7mg/L清水劑投加量進行試驗；根據(jù)試驗結(jié)果，選取3mg/L作為二級氣浮清水劑投加最優(yōu)化運行參數(shù)。各水樣的含油量、懸浮物含量、聚合物含量和總?cè)コ史謩e如圖6～9所示。

圖4 聚合物處理效果

圖5 各水樣石油烴、懸浮物去除率

圖6 石油烴處理效果

圖7 懸浮物處理效果

圖8 聚合物處理效果

圖9 各水樣石油烴、懸浮物去除率

由圖6～9可知，在水樣1～14中，兩級串聯(lián)氣浮在分別投加兩型清水劑3mg/L的條件下，其總?cè)コ首罡?。該化學藥劑投加量將作為試驗的重要成果。

4.3 二級氣浮回流比試驗

在前面試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)前面確定氣浮運行條件及化學藥劑投加量，該試驗對串聯(lián)氣浮工藝二級氣浮回流比進行了調(diào)整，按照20%和25%兩組回流比進行了試驗。各水樣的含油量、懸浮物含量、聚合物含量和總?cè)コ史謩e如圖10～13所示 （其中水樣5未測聚合物含量數(shù)據(jù)）。

由圖10～13可知，在水樣1～5中，兩級串聯(lián)氣浮回流比20%及25%的情況下，石油烴及懸浮物總?cè)コ什o重大差異，故目前采用20%回流比作為氣浮運行數(shù)據(jù)。

5 結(jié)果討論

圖10 石油烴處理效果

圖11 懸浮物處理效果

圖12 聚合物處理效果

圖13 各水樣石油烴、懸浮物去除率

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，串聯(lián)氣浮工藝即使在不加清水劑的條件下，對含聚污水也有較好的處理效果，同時隨溶氣壓力的升高效果逐漸變好。因此，串聯(lián)氣浮工藝效果的好壞在很大程度上取決與氣水比的選擇，即根據(jù)一定的溶氣釋放器效率，其總氣泡微粒應(yīng)與含聚污水中極細分散相顆粒進行足夠多的碰撞，同時保證分離區(qū)處于穩(wěn)定狀態(tài)，以減少吸附顆粒的脫穩(wěn)現(xiàn)象。

為減少含聚污泥的產(chǎn)出，同時達到除油除懸不除聚的目的，應(yīng)謹慎使用PAC與PAM，以防止由于電性中和及網(wǎng)捕卷掃而導(dǎo)致的分散相大規(guī)模脫穩(wěn)從而使得系統(tǒng)出泥量劇增。

該次試驗采用的破乳型清水劑配合氣浮工藝對含聚污水中的石油烴及懸浮物的去除有較好的效果，來水含油、懸浮物、聚合物分別為1625.75、628、495.5mg/L時一級氣浮出水含油、懸浮物、聚合物含量分別為112、110.7、484.25mg/L；二級氣浮出水含油、懸浮物、聚合物含量含量分別為62.3、97、475.3mg/L；系統(tǒng)對含油、懸浮物去除率分別為96.1%、82.4%，而聚合物則幾乎沒有去除。因此，該工藝含聚污泥產(chǎn)出量很低，不會對生產(chǎn)水處理系統(tǒng)造成較大的污泥處理負擔。

但由于污水中聚合物的影響，該工藝雖然獲得了較高的去除率，且大大減少了污泥產(chǎn)出，但其效果仍然較二級氣浮采用改性PAC＋PAM復(fù)配型清水劑為差[2]，且根據(jù)二級出水中聚合物的高濃度及剩余懸浮物經(jīng)處理后的下降趨勢看，即使后續(xù)進行進一步過濾，出水懸浮物的含量達到石油行業(yè)注水標仍存在一定困難，可能需要針對懸浮物的脫穩(wěn)和聚合物的維穩(wěn)問題進行進一步的試驗與研究。

另外，由于試驗時間不長，水中殘留聚合物對后續(xù)濾器的影響尚未進行系統(tǒng)評估。由于目前濾器普遍采用的濾料最小達0.25mm[3]，故對于分子量高達幾千甚至上萬的含聚污水，濾料是否可以徹底再生仍然將是制約海上平臺對含聚污水處理的重要問題，也需要時間的進一步檢驗。

[1]劉小東，謝陳鑫 .油田含聚污水的處理現(xiàn)狀與研究進展 [J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，（10）：136～137.

[2]張海水，王傳新，張華峰，等 .溶氣氣浮工藝應(yīng)用于含聚污水處理 [J].油氣田地面工程，2010，29（1）：42～43.

[3]金榮煥，焦福斌，陳躍武，等 .油田污水過濾罐含油污染濾料再生技術(shù) [J].清洗世界，2011，27（2）：13～16.