鄭記栓,齊相禮,楊永霞,閆吉華,孫蘭芳（. 濮陽(yáng)天健生物科技有限公司,河南 濮陽(yáng) 457000; .中原油田采油四廠油氣集輸大隊(duì),河南 濮陽(yáng) 45776）

中原油田污水處理站曝氣氣浮除油技術(shù)研究

鄭記栓1,齊相禮2,楊永霞2,閆吉華2,孫蘭芳2
（1. 濮陽(yáng)天健生物科技有限公司,河南 濮陽(yáng) 457000; 2.中原油田采油四廠油氣集輸大隊(duì),河南 濮陽(yáng) 457176）

通過(guò)模擬曝氣氣浮除油試驗(yàn)裝置，采用氣浮收油-混凝沉降-壓力過(guò)濾工藝研究了氣水比、混凝藥劑加量對(duì)除油效果的影響，也對(duì)氣浮工藝對(duì)溶解氧和其他水質(zhì)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明：空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時(shí)間越長(zhǎng)，氣浮除油效果越好，其含油去除率達(dá)到80%以上；氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)對(duì)氣浮工藝條件進(jìn)行優(yōu)化后，其污水含油去除率完全可以達(dá)到95%，曝氣氣浮除油技術(shù)工藝在顯著提高污水含油去除率的同時(shí)，還能對(duì)污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預(yù)氧化作用。

曝氣氣?。晃鬯緛?lái)水；含油去除率；水質(zhì)指標(biāo)；預(yù)氧化

0　前言

中原油田自1996年在各污水站推廣應(yīng)用“水質(zhì)改性”污水處理技術(shù)至今，一直沿用“自然收油—混凝沉降—壓力過(guò)濾”的重力式污水處理流程，污水含油主要根據(jù)油水密度差異通過(guò)兼具調(diào)儲(chǔ)功能的收油罐實(shí)現(xiàn)油水分離[1]。隨著油田增產(chǎn)措施工作量的增加和大量化學(xué)驅(qū)油劑的應(yīng)用，產(chǎn)出液油水分離的難度不斷加大，經(jīng)常造成脫出水中油含量增高，僅靠收油罐的自然除油已經(jīng)不能滿足對(duì)其出口污水含油指標(biāo)的控制要求，給后續(xù)的污水處理帶來(lái)了諸多困難[2]。提高來(lái)水中的污油回收率也就成為中原油田污水處理工藝需要解決的主要問(wèn)題。

氣浮除油工藝是在20世紀(jì)90年代從國(guó)外引進(jìn)污水處理裝置的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)各油田生產(chǎn)實(shí)際需求而發(fā)展起來(lái)的一種效率高、速度快、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的除油技術(shù)[3]。中原油田污水中含有大量的有害離子（見(jiàn)表1）需要通過(guò)化學(xué)預(yù)氧化處理，采用空氣曝氣氣浮工藝能夠起到除油和預(yù)氧化雙重作用，氣浮工藝用于油田污水處理流程中不僅能夠大幅提高水中污油的回收率，而且還能對(duì)油田污水中的有害離子及懸浮固體起到轉(zhuǎn)化去除作用[4]。

因此，開(kāi)展氣浮除油技術(shù)工藝研究對(duì)于降低油田污水處理過(guò)程中的污泥產(chǎn)出量及污泥含油量，改善污泥特性具有重要意義。

表1 中原油田污水站來(lái)水水質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果

1　污水處理站曝氣氣浮除油技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工藝流程

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工藝流程

（1）根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)工藝及目的要求，研發(fā)制作了一套小型模擬試驗(yàn)裝置。該裝置主要由一個(gè)與收油罐形狀相似圓桶形容器、按照收油罐結(jié)構(gòu)和工藝要求在其內(nèi)部設(shè)置的布水管和集水管、曝氣器、來(lái)水流量計(jì)、空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、減壓閥、流量計(jì)等組成。小型模擬實(shí)驗(yàn)裝置及工藝流程如圖1所示。

1.2實(shí)驗(yàn)依據(jù)

SY/T5329-94.《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)推薦指標(biāo)及分析方法》、SY/T5523-2000.《油氣田水分析方法》。

2　污水處理站曝氣氣浮除油技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究

2.1氣水比對(duì)除油效果的影響

氣浮實(shí)驗(yàn)采用的氣浮罐規(guī)格有三個(gè)，其直徑均為600mm，高度分別為1400mm、2800mm和6500mm。首先采用Φ600×1400mm的氣浮罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其有效容積為0.34m3。針對(duì)不同的污水流量調(diào)整氣浮空氣的流量，改變空氣與污水的流量比，監(jiān)測(cè)不同條件下的氣浮除油率。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　不同空氣/污水流量比對(duì)氣浮除油效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由此可以看出：對(duì)于固定容積的氣浮罐而言，空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時(shí)間越長(zhǎng)，氣浮除油效果越好，其含油去除率也就越高。當(dāng)污水在氣浮罐中的停留時(shí)間約1.5h時(shí)，空氣和污水流量比率大于1:1，含油去除率就能夠達(dá)到80%以上。

換用不同規(guī)格的氣浮罐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果反映出來(lái)的規(guī)律基本一致。

2.2混凝藥劑加量對(duì)除油效果的影響

根據(jù)污水站收油罐的正常水位高度，采用規(guī)格為Φ600×2800mm的氣浮罐進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在保持空氣和污水流量比率1:1基本不變條件下，向?qū)嶒?yàn)工藝流程的來(lái)水中投加混凝劑，并使其與水充分混合均勻，監(jiān)測(cè)混凝劑加量對(duì)氣浮除油效果的影響。具體實(shí)驗(yàn)條件為：氣浮罐有效容積0.76m3，污水流量0.61m3/h，污水在氣浮罐中的停留時(shí)間為1.25h，氣浮空氣流量0.63m3/h，空氣/污水流量比1:0.97。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　混凝藥劑加量對(duì)除油效果的影響

結(jié)果表明：氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果，藥劑投加濃度60mg/L時(shí)，污水含油的去除率能夠達(dá)到97.7%。

2.3氣浮工藝對(duì)溶解氧的控制

在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，保持氣浮罐有效容積1.65m3，污水流量1.32m3/h，污水在氣浮罐中的停留時(shí)間為1.25h，混凝劑加量為50mg/L，通過(guò)調(diào)整氣浮空氣流量，監(jiān)測(cè)氣浮罐出口水中的溶解氧含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4

表4　空氣/污水流速比對(duì)水中溶解氧的影響

結(jié)果表明，在來(lái)水性質(zhì)及流量不變的情況下，空氣/污水流量比在達(dá)到正常氣浮效果條件下，其水中的溶解氧含量完全能夠控制在0.05mg/L的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定指標(biāo)以內(nèi)，因而，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的腐蝕速率產(chǎn)生影響。

2.4曝氣氣浮對(duì)其它水質(zhì)指標(biāo)的影響

按照污水站收油罐的容積500m3、實(shí)際處理水量100m3/h計(jì)算，污水在罐中的停留時(shí)間至少為3～4h。由此確定模擬曝氣氣浮實(shí)驗(yàn)條件為：氣浮罐有效容積1.65m3，污水流量0.56m3/h，污水在氣浮罐中的停留時(shí)間大約為3h，調(diào)節(jié)氣浮空氣流量0.56m3/h，保持空氣/污水流量比為1:1，混凝劑加量50mg/L，監(jiān)測(cè)污水經(jīng)過(guò)曝氣氣浮處理前后主要水質(zhì)指標(biāo)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)對(duì)曝氣氣浮工藝條件的優(yōu)化，氣浮除油技術(shù)工藝的污水含油去除率完全能夠達(dá)到95%以上，同時(shí)，曝氣氣浮工藝還能對(duì)污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預(yù)氧化作用，為污水的后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)。

表5　曝氣氣浮對(duì)其它水質(zhì)指標(biāo)的影響

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)小型曝氣氣浮模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出如下結(jié)論：

（1）對(duì)于同一氣浮實(shí)驗(yàn)裝置而言，空氣和污水流量比率越高，污水在罐中的停留時(shí)間越長(zhǎng)，氣浮除油效果越好，其含油去除率也就越高。

（2）對(duì)于不同的氣浮實(shí)驗(yàn)裝置而言，當(dāng)空氣和污水流量比率相同時(shí)，其污水的含油去除率隨著污水在氣浮罐中停留時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。

（3）氣浮工藝中投加混凝劑能夠顯著提高氣浮除油效果。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)對(duì)氣浮工藝條件進(jìn)行優(yōu)化后，其污水含油去除率完全可以達(dá)到95%。

（4）曝氣氣浮除油技術(shù)工藝在顯著提高污水含油去除率的同時(shí)，還能對(duì)污水中的Fe2+和硫化物起到一定的預(yù)氧化作用。

[1]紀(jì)云嶺,張愛(ài)社,張麗等.中原油田注水水質(zhì)改性技術(shù)[J].油田化學(xué)，2003,20(01):13-16.

[2]張振飛,黃金營(yíng).中原油田低溫含油污水處理對(duì)策研究[J].工業(yè)水處理,2010,30(05):70-73.

[3]吳琦.氣浮選含油污水處理技術(shù)[J].油氣田地面工程，2010,29(03):53-55.

[4]單廣進(jìn)，廖宏，馬進(jìn).射流氣浮裝置在污水處理中的應(yīng)用[J].華東科技，2013,23(01):16.

鄭記栓（1971—），男，工程師，大專，主要從事：污水處理工程和生物化工技術(shù)研究。