孟迪 邵天澤 李穎

（1.中海石油環(huán)保服務(wù)（天津）有限公司；2.中國(guó)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(huán)保服務(wù)（天津）有限公司；2.中國(guó)石油大慶煉化分公司）

目前含聚污水的處理還沒(méi)有形成一套成熟的技術(shù)體系，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)單位對(duì)設(shè)備升級(jí)和技術(shù)革新的要求十分迫切。文章通過(guò)將各單項(xiàng)技術(shù)組合應(yīng)用，在單項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，形成可將物理化學(xué)或者生物方法有機(jī)結(jié)合的含聚污水工藝整體改造思路，達(dá)到更好的處理效果。

含聚污水；微波破乳；微氣?。浑姶呋趸?/p>

0 引 言

自渤海部分油田采用注聚合物增產(chǎn)措施以來(lái)，油田產(chǎn)量衰減得到有效抑制。同時(shí)，由于全國(guó)各省市陸續(xù)出臺(tái)了新的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保監(jiān)督機(jī)構(gòu)對(duì)污水排放要求日趨嚴(yán)格，指標(biāo)更為苛刻。按照要求，處理廠將于2013年9月開(kāi)始執(zhí)行DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 流程現(xiàn)狀

處理廠生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)分為物化段和生化段，生產(chǎn)污水原流程見(jiàn)圖1。原流程污水排海不能達(dá)到DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 生產(chǎn)污水流程示意

設(shè)計(jì)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(kāi)展，兩段工藝分別出現(xiàn)了不同的問(wèn)題。

在物化段，由于聚合物吸附性較強(qiáng)，攜帶的泥沙量較大問(wèn)題，從而導(dǎo)致進(jìn)入生化段的污水含油率較高，進(jìn)而造成整個(gè)生化段處于半癱瘓狀態(tài)。其中，硝化池曝氣管斷裂脫落，已失去曝氣功能；MBR池內(nèi)部膜絲斷裂，無(wú)法曝氣，造成出口水質(zhì)不穩(wěn)定。目前，只能依靠大量化學(xué)藥劑來(lái)維持出水水質(zhì)。

2 整體改造思路

針對(duì)處理廠含聚污水的特性，通過(guò)將各單項(xiàng)技術(shù)組合應(yīng)用，解決原流程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，見(jiàn)圖2，最終使排海水質(zhì)達(dá)到DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 生產(chǎn)污水流程改造示意

2.1 微波破乳裝置

將微波技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境污染治理，尤其是水處理方面，是近幾年新興的研究領(lǐng)域［1］。然而目前很少有將微波運(yùn)用于油田采出廢水處理的研究報(bào)道，此試驗(yàn)裝置為微波技術(shù)在油田采出廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行的有益探索。

根據(jù)含聚污水的物性分析結(jié)果，在微氣泡旋流浮選處理前對(duì)其進(jìn)行破乳，可以減少藥劑投入量，提高微氣浮的除油效率，而實(shí)現(xiàn)破乳的技術(shù)為微波破乳。該試驗(yàn)裝置的破乳機(jī)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(jī)會(huì)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(jìn)污水在微波場(chǎng)中的致熱效應(yīng)，因而油和水的分離時(shí)間可以大大縮短。另一方面極性水分子反復(fù)旋轉(zhuǎn)，破壞了原來(lái)油-水界面的雙電層結(jié)構(gòu)，促使zeta電位急劇降低，使油滴聚合的機(jī)會(huì)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(lái)，許多學(xué)者廣泛開(kāi)展了氣浮技術(shù)處理含聚污水的研究工作，并取得了一些進(jìn)展。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，影響原流程中的氣浮除油效果的一個(gè)重要原因是該設(shè)備所產(chǎn)生的氣泡粒徑偏大。氣浮法通過(guò)氣泡黏附油滴和懸浮物進(jìn)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(huì)因慣性力沖碎油氣聚集物，在氣浮區(qū)產(chǎn)生劇烈擾動(dòng)［3-5］。

針對(duì)原氣浮氣泡粒徑偏大的問(wèn)題，提出了微氣泡旋流浮選技術(shù)，利用該技術(shù)可產(chǎn)生粒徑5～10μm微氣泡，而微氣泡在浮選區(qū)不會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。浮選氣通過(guò)具有無(wú)數(shù)網(wǎng)孔的濾芯，在水中產(chǎn)生小氣泡。攜帶小氣泡的含油污水進(jìn)入微氣泡發(fā)生器，在導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的作用下，形成高速旋轉(zhuǎn)水流。在該高速旋轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)氣泡篩分。粒徑稍大的氣泡集中于旋轉(zhuǎn)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(dòng)，會(huì)經(jīng)微氣泡發(fā)生器內(nèi)的進(jìn)口端導(dǎo)流結(jié)構(gòu)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(fā)生器內(nèi)的旋流管壁流動(dòng)，經(jīng)下部出口排出，生成微氣泡溶氣水［6-8］。

2.3 電催化氧化設(shè)備

電化學(xué)技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)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(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，環(huán)境兼容性好等優(yōu)點(diǎn)［9-12］。

通過(guò)改善處理廠現(xiàn)有生化系統(tǒng)并增設(shè)1套臭氧發(fā)生器和1套電催化氧化裝置。通過(guò)臭氧的強(qiáng)氧化作用和電催化氧化作用，在去除一部分COD的同時(shí)，打斷高分子聚合物，提高污水的可生化性，并結(jié)合生化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放DB 21／1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

本試驗(yàn)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(chǎng)作用下，分解H2O，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力、且對(duì)有機(jī)物無(wú)選擇性的羥基自由基（·OH），從而使許多有機(jī)污染物特別是生物難降解的有機(jī)物分解為CO2、H2O和其他簡(jiǎn)單化合物。而間接氧化是通過(guò)陽(yáng)極電解產(chǎn)生各種含氯的氧化劑，如次氯酸和次氯酸根等媒介來(lái)氧化污染物。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述技術(shù)組合，可解決污水排海不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題：

◆微波破乳裝置在減少藥劑投入量的同時(shí)，可提高微氣浮的除油效率；

◆對(duì)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(guò)增設(shè)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(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，靠單一的處理技術(shù)很難解決污水達(dá)標(biāo)排放或回注的問(wèn)題，油田含聚污水的處理方法還需進(jìn)一步創(chuàng)新、完善和組合。

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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(yè)于天津科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院海洋科學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在中海石油環(huán)保服務(wù)（天津）有限公司從事油田采出水處理相關(guān)工作。通信地址：天津市塘沽區(qū)渤港北一路中海石油環(huán)保服務(wù)有限公司水務(wù)管理中心，300455