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(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院3中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)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(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)

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(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院3中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)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(jìn)行氣浮磁分離污水處理技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)果表明：OPS+ CoMag系統(tǒng)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(zhì)指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)；OPS技術(shù)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(dòng)值較大）的污水；CoMag技術(shù)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??；磁分離；污水處理；試驗(yàn)；流程；去除率

勝利油田作為國內(nèi)第二大石油生產(chǎn)基地，目前已進(jìn)入開發(fā)后期，為了使油田產(chǎn)量保持穩(wěn)定，注聚合物驅(qū)油的三次采油技術(shù)已經(jīng)成為采油的主要手段。與傳統(tǒng)的清水驅(qū)油相比，注聚合物驅(qū)油技術(shù)采出污水的物化性質(zhì)更為復(fù)雜，攜帶固體懸浮物能力更強(qiáng)，同時(shí)對化學(xué)處理藥劑的損耗更大[1-3]。傳統(tǒng)的污水處理設(shè)備和方法已難以滿足生產(chǎn)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(shù)。

氣浮磁分離污水處理（OPS+CoMag）是國內(nèi)剛開始應(yīng)用的污水處理技術(shù)，OPS（氣浮處理技術(shù)）在不加藥的前提下，采用加壓溶氣氣浮除油和聚結(jié)除油原理實(shí)現(xiàn)除油，改變了除油系統(tǒng)對藥劑嚴(yán)重依賴的現(xiàn)狀；CoMag（磁分離工藝），通過投加磁粉與絮凝劑，產(chǎn)生高密度絮體攜帶污油加速沉降，實(shí)現(xiàn)污水除油。在勝利油田開展OPS+CoMag污水處理現(xiàn)場試驗(yàn)，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(shù)工藝，工藝流程如圖1所示。

OPS裝置的工作原理：含油污水進(jìn)入OPS裝置，在裝置中旋流的作用下實(shí)現(xiàn)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(fā)生黏附形成聚團(tuán)，由于密度差的存在，聚團(tuán)上浮到水面，實(shí)現(xiàn)與水的分離；剩余的油滴與懸浮物進(jìn)入集聚除油系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，其中一部分直徑為1～30mm的小油滴在運(yùn)動(dòng)過程中，互相之間不斷碰撞、摩擦，進(jìn)而使其表面層被破壞，循環(huán)往復(fù)之后，油滴不斷聚集生長，當(dāng)直徑＞25mm后被小氣泡攜帶上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)分離。懸浮物沉積在裝置底部，隨后進(jìn)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(jìn)入混合反應(yīng)罐，此時(shí)向罐中加入絮凝劑、聚合物及超細(xì)磁粉，與來水混合后經(jīng)充分?jǐn)嚢璁a(chǎn)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(shí)夾帶在其中的所有固體顆粒也一并排出，至此得到經(jīng)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(jìn)行沖洗，進(jìn)一步去除細(xì)小絮體及懸浮顆粒物后排出，若出水達(dá)標(biāo)，則進(jìn)行回注。污泥中的磁粉經(jīng)磁鼓分離器回收并循環(huán)至反應(yīng)池，污泥則進(jìn)入處理系統(tǒng)作進(jìn)一步處理。

圖1 OPS+CoMag技術(shù)工藝流程

2 流程改造

為提高OPS+CoMag技術(shù)工藝的污水處理效果，在勝利油田坨一污水站進(jìn)行了流程改造，改造后的現(xiàn)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(yàn)效果

3.1 設(shè)備試運(yùn)及整改階段

根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)水含油情況進(jìn)行了兩個(gè)階段的水質(zhì)檢測。

低含油進(jìn)水階段：此階段系統(tǒng)進(jìn)水為2座3000m3污水罐的出水，進(jìn)水含油量平均為166mg/L，懸浮物含量為34mg/L，檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 低含油進(jìn)水階段OPS+CoMag系統(tǒng)出水水質(zhì)檢測結(jié)果

高含油進(jìn)水階段：此階段停運(yùn)1座3000m3污水罐，進(jìn)水含油量平均為557mg/L，懸浮物含量為35mg/L，檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 高含油進(jìn)水階段OPS+CoMag系統(tǒng)出水水質(zhì)檢測結(jié)果

由表1、表2可知，試運(yùn)行階段OPS+CoMag系統(tǒng)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(shí)過濾效果更為明顯。在低含油進(jìn)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(jìn)水階段，污油去除率高達(dá)99.3%，懸浮物去除效率高達(dá)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(shè)備評價(jià)驗(yàn)收階段

在設(shè)備正常運(yùn)行階段，進(jìn)行連續(xù)33天的處理效果跟蹤檢測。對每天的污水取樣進(jìn)行編號，編號方式為0～32，然后進(jìn)行含油和懸浮物含量檢測。運(yùn)行期間OPS裝置和CoMag裝置出水水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果見表3，OPS裝置和CoMag裝置出水水質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)見表4，通過對比判斷OPS+CoMag系統(tǒng)是否達(dá)到預(yù)期效果。

表3 評價(jià)驗(yàn)收階段OPS+CoMag系統(tǒng)出水水質(zhì)檢測結(jié)果

表4 OPS+CoMag系統(tǒng)出水設(shè)計(jì)指標(biāo)

從系統(tǒng)除油及除懸浮物效果曲線可以看出：OPS+CoMag系統(tǒng)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(tǒng)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，處理濃度范圍大。

從表3、表4可以得出，OPS+CoMag系統(tǒng)出水的含油量、懸浮物、粒徑中值均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)；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(dá)到95.1%和53.9%；在加藥的情況下，CoMag裝置的除油效率可達(dá)97.0%，除懸浮物效率和除聚合物效率更是高達(dá)96.1%和100%。經(jīng)過整個(gè)裝置處理后，出水中COD的去除效率達(dá)到89%，CoMag裝置出水溶解氧未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4 經(jīng)濟(jì)分析

當(dāng)處理流量為4500m3/d時(shí)，對OPS+CoMag系統(tǒng)的耗電費(fèi)用、加藥費(fèi)用、清水消耗費(fèi)用、磁粉損耗費(fèi)用及總運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并與常規(guī)處理工藝的運(yùn)行成本進(jìn)行對比。結(jié)果表明：OPS+CoMag系統(tǒng)的電費(fèi)較高，但加藥費(fèi)用明顯降低，總運(yùn)行費(fèi)用大幅減少。采用OPS+CoMag污水處理系統(tǒng)，雖然一次性投資較高，但實(shí)際處理能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且處理時(shí)間短，處理系統(tǒng)占地面積小，總體上具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

在勝利油田坨一污水站對OPS+CoMag系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

（1）OPS+CoMag系統(tǒng)對污油和懸浮物含量不同的污水處理效果均比較理想，經(jīng)過該系統(tǒng)處理后，污水中的含油量、懸浮物、粒徑中值、COD等主要水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，說明該工藝系統(tǒng)對現(xiàn)場的處理工況有一定的適應(yīng)能力，系統(tǒng)的污水處理效果明顯。

（2）氣浮處理技術(shù)(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(dòng)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(wèi)東，佟德水，李羅鵬．油田采出水處理方法研究進(jìn)展[J]．工業(yè)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(zhì)的因素[J]．中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，32（3）：143-146．

[3]李國珍，肖華，董守平．油水分離技術(shù)及其進(jìn)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(shù)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