孫婉婷（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

粗?；幚淼牟牧蟽?yōu)選

孫婉婷
（東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

國(guó)內(nèi)各大油田經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采開(kāi)發(fā)，均已經(jīng)進(jìn)入“三高階段”。過(guò)高的油田綜合含水率打破了采出水與回注水量的平衡。因此，研究出一種新型的高效率污水處理工藝，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需要，達(dá)到高效率、節(jié)能降耗的目的十分重要。研究的是近些年來(lái)出現(xiàn)的一種污水處理技術(shù)，粗?；夹g(shù)。通過(guò)粗?；幚硎剐∮偷尉劢Y(jié)成較大的油粒，提高了油在水中的上浮速度，使得除油設(shè)施的整體除油效率大幅提高。分析了粗粒化技術(shù)的作用機(jī)理，進(jìn)行了聚結(jié)材料的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，確定出實(shí)驗(yàn)條件下具有較好處理效果的粗?；牧稀?/p>

粗?；?；油滴聚并；油水分離效率

在國(guó)內(nèi)，各大油田均已進(jìn)入高含水、高采油速度和高采出階段。由于油田區(qū)塊分布復(fù)雜且不同區(qū)塊采出液的物性不盡相同，環(huán)境保護(hù)的要求逐年升高，這些因素都使得對(duì)油田污水處理設(shè)備的要求不斷提高［1］。因此尋找先進(jìn)有效的處理工藝、提高污水處理率成為解決油田含油污水處理問(wèn)題的關(guān)鍵。

粗?；夹g(shù)是近年來(lái)研究的一種處理含油污水的工藝。在粗粒化材料的作用下含油污水中的小油滴聚結(jié)成較大的油粒，進(jìn)而在浮力等作用力的作用下脫離粗?；牧喜⒗糜退戎匮杆偕细?，達(dá)到油水分離的目的［2］。

選擇何種粗粒化材料是決定含油污水處理效果的關(guān)鍵。本文對(duì)各種粗粒化材料以及油田常用的粗?；牧线M(jìn)行了解和介紹。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法，確定在特定實(shí)驗(yàn)條件下具有較好聚結(jié)和分離效果的粗粒化材料。

1　粗粒化材料的作用原理及分類(lèi)

粗?；ㄓ址Q(chēng)聚結(jié)法，其定義是指利用一種或幾種方法復(fù)合的方式，將流體中不相溶的分散相顆粒由小變大的過(guò)程。由于油、水對(duì)粗?；牧系挠H和力不同，因此當(dāng)含油污水通過(guò)裝有粗?；牧系奶幚硌b置時(shí)，小油滴會(huì)滯留于粗粒化材料表面和空隙內(nèi)，形成油膜，當(dāng)油膜的厚度增大到一定程度時(shí)，便會(huì)在浮力、曳力等水力作用下脫離粗?；牧媳砻娌⒅饾u聚結(jié)成較大的油粒［3］。

現(xiàn)有常見(jiàn)的粗?；牧蠌男螤钌戏挚煞譃榱睢⒗w維狀和板狀；從材質(zhì)上可分為人造材料和天然礦石兩大類(lèi)，其中天然礦石具體有石英砂、蛇紋石和無(wú)煙煤，人造材料具體有聚丙 烯塑料球、陶粒等；從材料裝填方式上分，粗?；盍嫌挚煞譃橐?guī)整填料和散堆填料［4］。

在國(guó)內(nèi)的油田生產(chǎn)中，粗粒化裝置常采用粒狀材料作為填料，具體為陶粒濾料、無(wú)煙煤濾料、核桃殼濾料、纖維球?yàn)V料和石英砂濾料［5］。

2　粗?；牧系膬?yōu)選

污水處理效果好的粒狀的粗?；牧蠎?yīng)具有良好的耐油性能，不能被油溶漲或溶解，同時(shí)又要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不易磨損和板結(jié)，清洗方便［6］。此外，還需考慮其是否有充足的來(lái)源，價(jià)格是否便宜，加工、運(yùn)輸是否方便。

通過(guò)調(diào)研油田常用的幾種處理含油污水的粗?；牧?，考慮每種材料的經(jīng)濟(jì)性及其來(lái)源是否廣泛等，選擇核桃殼、石英砂這兩種材料進(jìn)行室內(nèi)優(yōu)選試驗(yàn)。由于粗?；夹g(shù)不是單一作用的油水分離技術(shù)而是一種提高除油效率的方法，即粗?；幚砗臀鬯窃谝延械挠退蛛x器前加上粗?；b置，以此大幅提高后續(xù)油水分離設(shè)備的除油效率［7］。對(duì)于本文所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，后續(xù)設(shè)備選擇的是聚并等流型分離器。

2.1粗?；牧蟽?yōu)選實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)流程在室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)采用白油和清水。油和水在螺桿泵的作用下從儲(chǔ)液罐流出，在輸出管路中進(jìn)行混合，充分混合后的油水混合物首先進(jìn)入套管與粗?；牧铣浞纸佑|，隨后再進(jìn)入裝有粗?；牧系木鄄⒌攘鞣蛛x器中心管進(jìn)行分離。實(shí)驗(yàn)操作后被分離以和未被分離的液體通過(guò)各自的管路再回到儲(chǔ)液罐中，形成完整的循環(huán)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。

具體操作流程如下：

（1）依次打開(kāi)閥門(mén)，套管上輸出管路的閥門(mén)及螺桿泵；

（2）調(diào)節(jié)儲(chǔ)油罐、儲(chǔ)水罐閥門(mén)的開(kāi)度，待穩(wěn)定后，利用密度法測(cè)量油水混合物在進(jìn)入套管時(shí)的含水率，使其達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求；

（3）調(diào)節(jié)油水分離器出口處的閥門(mén)，測(cè)量采出液體的含水率；

（4）調(diào)節(jié)進(jìn)液量，使得油水混合物在進(jìn)入套管時(shí)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求含水率，重復(fù)步驟2）、3）；

（5）更換沉降杯中的濾料，重復(fù)步驟2）～4）；

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，停泵，關(guān)閉電源。

圖1　粗粒化材料優(yōu)選實(shí)驗(yàn)裝置圖

2.2實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論

分別對(duì)沉降杯中裝有石英砂、核桃殼濾料的分離器進(jìn)行含水率為70%、80%、90%、95%、和的油水分離室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。

調(diào)節(jié)進(jìn)液量，測(cè)量在不同含水率下經(jīng)過(guò)裝有核桃殼和石英砂濾料的油水分離器處理后，液體中的含水率，含水率值越大，則表明油水分離效果越好，即該材料的粗?；Ч胶?。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2～5所示。

圖2　含水率70%時(shí)，核桃殼、石英砂分離器單杯液面下降速度與處理后含水率關(guān)系圖

圖3　含水率80%時(shí)，核桃殼、石英砂分離器單杯液面下降速度與處理后含水率關(guān)系圖

從圖2，3中可得，在不同含水率條件下石英砂、核桃殼材料的油水分離效果變化趨勢(shì)大體相同。在單杯液面下降速度較低時(shí)，處理后液體的含水率大致相同。隨著單杯液面下降速度逐漸增大，經(jīng)過(guò)裝有石英砂材料的分離器處理后的液體比經(jīng)過(guò)裝有核桃殼材料的分離器處理后的液體含水率高，即較多的油被分離出去，分離效果好。因此，實(shí)驗(yàn)條件下石英砂的分離效果要優(yōu)于核桃殼。

分析認(rèn)為，石英砂、核桃殼填料處理含油污水效果不同是因?yàn)椋菏⑸暗牧捷^核桃殼小且均勻，可以緊密堆積形成大量空隙，因此當(dāng)含油污水通過(guò)時(shí)，溶液中的小油滴相互碰撞聚結(jié)的機(jī)會(huì)更多，更易在表面附著形成大粒徑的油滴。因此，石英砂較核桃殼的粗?；饔眯Ч?，含油污水處理能力更佳。

圖4　含水率90%時(shí)，核桃殼、石英砂分離器單杯液面下降速度與處理后含水率關(guān)系圖

圖5　含水率95%時(shí)，核桃殼、石英砂分離器單杯液面下降速度與處理后含水率關(guān)系圖

所以，經(jīng)室內(nèi)優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，最終確定石英砂為實(shí)驗(yàn)條件下含油污水處理效果較好粗?；牧?。

［1］ 魏敏.油田采油污水處理技術(shù)及面臨的問(wèn)題［J］.山東化工，2007（5）：19～22.

［2］ 陳李斌.國(guó)外油田含油污水處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.中國(guó)石油和化工，2005（3）：38-40.

［3］ 劉亞莉，吳山東，戚俊清.聚結(jié)材料對(duì)油品脫水的影響［J］.化工進(jìn)展，2006（25）.

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［5］ MORVIN E Yost.Coalescence of water and oleophilic liquid dispersions by passage through a bed of anion exchange resin［P］.United States Patent：3，800，944，1974-04-02.

［6］ 顧大明，王吟，宋中健.粗粒化聚井法油水分離技術(shù)［J］.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35（2）：65-67.

［7］ 孫娜，林波，李風(fēng)琴，等.水處理填料的研究進(jìn)展［J］.江西化工，2005（4）：59-60.

Material Selection for Coalescence Treatment

Sun Wan-ting

After years of development，major oil fields in China has entered the “three stage”.With moisture content increased，the balance of water and the reinjection water is broken.Therefore，it is very important that developed a new type of high efficiency sewage treatment process，to adapt to the actual needs of production，achieve high efficiency，saving energy and reducing consumption. This subject，the research coalescence technology is a kind of wastewater treatment technology.Through the coalescence processing the size of little oil droplets become large，and so the oil droplets floating velocity becomes large，thus greatly improve subsequent addition to the oil facilities in the oil removal efficiency.Studies the coalescence technology，the optimization experiment of the material was done，and the coalescence materials with good treatment effect were determined.

coalescence；oil droplets coalescence；oil-water separation efficiency

X703

B

1003-6490（2016）05-0080-02