气浮选技术在水处理工艺中的应用

仝晓叶

大庆油田采油九厂

气浮选技术在水处理工艺中的应用

仝晓叶

大庆油田采油九厂

随着油田的开发，采出含油污水水质特性发生了变化，油珠颗粒变细小、乳化程度增高、难以聚并，悬浮固体颗粒变细小，稳定性增强，出水水质达到过滤条件的目的更加困难。采用气浮选技术部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥浓缩技术，可简化污水处理流程、降低建设投资、减少污水处理费用；通过现场试验证明，气浮选技术用于处理分散油滴粒径较小、原油比重大、乳化严重的含油污水时，具有明显的优势。

气浮选技术；水处理；水质；除油；处理效率

为适应西部外围油田油藏的开发，采油九厂相应采用了三种回注方法。基本处理流程：第一种是自然沉降→混凝沉降→压力过滤流程；第二种是横向流聚结除油→压力过滤流程；第三种是混凝沉降→射流式气浮选除油→压力过滤流程。第一种流程具有除油效率高、出水水质稳定、对来水水质和水量的突然变化适应能力较强等优点。但随着油田的开发，采出含油污水水质特性发生了变化，油珠颗粒变细小、乳化程度增高、难以聚并，悬浮固体颗粒变细小，稳定性增强，出水水质达到过滤条件的目的更加困难。第二种横向流聚结除油技术的研究与应用，使得流程得以简化，油水分离时间由原来的15.5 h降至小于3.0 h，但对悬浮物含量较高的水质适应性差的问题并未得到有效解决。第三种老式射流式气浮选流程，溶气水释放效果差，水中絮凝团难以上浮，难以解决悬浮固体超标问题。

采油九厂共有4座含油污水深度处理站，除油沉降段主要工艺流程：自然沉降→混凝沉降流程；横向流聚结除油流程；混凝沉降→气浮选除油流程。由于除油沉降段的工作效率低，增加了过滤段的负荷，使过滤罐的反冲洗周期、化学清洗周期变短，一方面增加了水质站的负荷，另一方面也影响了滤后水质的稳定达标。因此，如何提高含油污水深度处理站除油沉降段的处理效率，是采油九厂今后进行技术攻关和资金投入的方向。

1 老站改造采用沉降罐加气浮选技术

从取样室内絮凝沉降分析看，在水中悬浮难以沉降的物质主要是一些较为细小的矾花，针对这样的水质特性，在选用气浮选技术时应选用更适合于处理超微细气泡的高效溶气装置。

溶气泵流程与常规的水射器流程相比，溶气压力为0.6 MPa，大于水射器0.3 MPa的溶气压力，溶气量更大，气泡比水射器及空压机流程产生的气泡更小，气泡分布更为均匀；同时具有较低的能耗，所以在增大颗粒之间相互聚并能力、提高分离效果上较好。

近几年来，在大庆油田采油二厂聚南2—1联及采油四厂杏十二联进行了沉降罐加气浮选技术现场试验。试验结果表明，沉降罐加气浮选技术在不加药条件下，比用沉降罐出水含油去除率提高56%，悬浮固体去除率提高28%；在加药条件下，出水含油去除率提高77%，悬浮固体去除率提高42%。

沉降罐加气浮选工艺应用于采油九厂龙一联、新一联提高除油沉降段工作效率时，在延长滤料使用周期及降低水处理药剂成本上具有很好的应用前景。

目前，沉降罐加气浮选技术改造的主要技术问题是选择罐内布气方式，综合以前做过的试验效果，认为选择中心反应筒外中部布气的效果较佳。

2 新建站采用气浮选技术

横向流除油技术是在斜板除油器的基础上发展起来的，近几年在油田中得到较为广泛的应用。该技术工艺适合于原油相对密度小于0.9的含油污水处理，但对于污水中悬浮物固体含量较高的水质适应性较差。目前应用的絮凝剂一般需要2～4 h的絮凝沉降时间，而横向流设计沉降时间为1 h，按处理负荷计算不到1.5 h，因此机械杂质不能从水中有效分离，造成滤料负荷大、水质难以实现稳定达标。

采用斜板溶气浮选装置可弥补横向流除油技术的不足，悬浮物去除率高，出渣含固率高（3%～5%），设计中可减少污泥浓缩工艺。针对采油九厂油岗来液含油量较低的特点，新建站工艺流程设计为：来液→斜板溶气浮选装置→两级压力过滤流程，与两级沉降工艺相比，简化后工艺一次性投资可降低15%。

3 稠油气浮选技术

采油九厂有4个稠油区块，稠油黏度大（560 mPa·s以上），探明储量是3 370×104t，占采油九厂已探明储量的40%。随着稠油区块上产开发，有必要对稠油水处理工艺进行调查研究和技术储备。

稠油污水水质较复杂，含有多种杂质且水质波动较大。稠油污水与稀油污水相比，具有如下特点：一是稠油平均密度为900 kg/m3以上，油水密度差小，原油颗粒可长期悬浮在水中；二是黏滞性大，特别在水温低时更显著；三是温度较高，在开发稠油过程中为降低原油黏度往往将温度提高到70～80℃；四是乳化较严重，废水易形成水包油型乳状液。

根据稠油污水的水质，稠油污水处理工艺选择一般具有以下特点：一是为达到油、水和泥的分离，选择合适的破乳除油剂是先决条件。二是保证足够的油、水和泥分离时间。因稠油密度大、油水密度差小，在充分破乳条件下进行，要加长油、水和泥分离时间。由于气浮选技术具有除油效率高、停留时间短的优点，目前多采用气浮选技术取代重力沉降分离方式。试验和实践证明，诱导浮选（IGF）十分适用于油水密度差小的稠油污水处理。近几年来，溶气浮选（DAF）和涡凹浮选（CAF）也引入到油田稠油污水处理中。涡凹气浮与其他气浮相比，气泡较大，理论上更适合于稠油的水质处理。

4 结论

含油污水作为油田注水的主要水源，气浮选技术在油田含油污水处理中有广泛应用前景。

（1）新型浮选装置对污水含油及悬浮固体等指标处理效率高，处理后的水质能够达到过滤段滤前水质的标准要求。

（2）用气浮选技术部分或全部代替自然除油、混凝除油和污泥浓缩技术，可简化污水处理流程，降低建设投资，减少污水处理费用。气浮选技术用于处理分散油滴粒径较小、原油比重大、乳化严重的含油污水时，具有明显的优势。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.040