溶气气浮装置在安塞油田污水处理中的应用.doc

溶气气浮装置在安塞油田污水处理中的应用作者：黄致平 刘凤林 周浪花 彭航真来源：科技创新导报2011年第17期摘 要:本文通过溶气气浮装置在安塞油田的应用情况,对气浮过程作了较详细地描述,通过对存在问题进行具体分析,讨论影响气浮处理效果的因素,并为其下一步优化运行提出合理建议,预测了气浮技术在国内油田含油污水处理中的应用前景。 关键词:油田污水处理气浮装置水质除油 中图分类号:X74 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0085-02 目前我国油田以向油层注水保持油层压力来提高原油采收率为主要采油手段,所注水98%都是经处理达标后的油田采出水。原油开采中,若注入的水不合乎要求,则会导致油层能量不足及油井产量下降,因此研究回注水处理技术具有一定的使用价值和现实意义1。特别是安塞油田是我国陆上最早开发的特低渗亿吨级整装油田,被原中国石油天然气总公司确立为“安塞模式”而享誉石油界,因“低渗、低压、低产”的特点,对回注地层采出水水质要求更高。随着人们对浮选理论和气浮分离工艺条件的深入研究,气浮分离技术已成功地用于给水和排水的净化处理中。由于这种分离技术具有处理装置简单、处理速度快、占地面积小、投资省及使用可靠等优点,因此已发展成为一种重要的污水处理技术,在油田具有很好的应用前景。 1 气浮装置设备结构及工作原理 溶气气浮(Dissolved air flotation-DAF)是一种高效的物-化处理技术,主要应用于去除各类含油废水中的乳化油、植物油(O&G),颜料、油漆、橡胶制革废水中的悬浮固体(TSS)及COD,造纸废水中的纸桨纤维回收,印染、漂染、毛纺废水中的除COD、BOD、SS,色度等,电镀废水中的重金属离子。压力溶气气浮还普遍用于污泥的浓缩,中水回用,食品加工业等。 1.1 气浮装置简介 (1)溶气系统:有许多种方法可以产生气浮所需要的微小空气泡,其中加压溶气常压释放法是应用最广泛,技术最成熟的一种方法。加压溶气常压释放法是利用压力将空气溶于水中,通过骤然减压,释放出大量微小空气泡。泵系统采用多相溶气泵,完成吸水、吸气、混合、加压、溶解过程。 (2)混合区:水-气-粒三相混合过程发生在气浮机最前端的反应池里,经絮凝其充分凝结好的絮凝体和水及微小空气泡在这里充分混合,形成三相混合絮凝体,进入分离区进行分离。 (3)分离区:分离上浮过程发生在气浮机的中部分离室里,三相混合絮凝体的密度远远小于水,从反应池出来后经水流调节器进入分离室,密度大的干净水沉到出水口由出水管流出,密度小的絮凝杂质浮于液面上面。密度比水大的沉淀物沉到气浮机的底部集污斗里。 (4)刮渣机构:浮于液面上面的絮凝渣由表面刮渣机定时刮入集渣斗排出。沉到气浮机的底部集渣斗里的沉渣用底部排放口排放出去,图1。 1.2 气浮工作原理 气浮工艺是将微小空气泡(2050mm)通入充分絮凝、凝结的污水中,气泡与废水中的絮体在水中形成水-气-粒三相混合体,絮凝杂质与气泡形成气-粒浮出水面。由于空气的密度仅为水的密度的1/755,故粘附了絮凝杂质的气泡体系的整体密度仍远比水的密度小,混合体系的上浮速度也就增大,从而能把絮凝的杂质快速分离上浮于液面上面,通过刮渣机构将浮渣从水中刮离出来,达到净化目的。压力溶气气浮装置采用多相溶气泵(Air-handling?pump)气浮新技术,是一种高效环保型值得用户信赖的气浮装置2。 1.3 气浮装置主要技术指标 溶气罐出口压力0.45Mpa,收油时间间隔2小时,每次3分钟,排污时间7天处理能力50m3/h,回流比4660,停留时间25-30min溶气效率90。 2 气浮装置现场应用情况 安塞油田侯市集输站采出水处理能力可达到1200m3/d,2008年为提高采出水系统处理效果,安装处理能力为50m3/h溶气气浮装置一套,每日实际处理水量约为750m3,图2。 2.1 水处理加药位置及浓度 根据新工艺运行情况,有计划实施药品投加试验,试验过程中调整加药位置及浓度,选择出最佳投加位置及浓度如表1: 2.2 气浮装置投运前后水质对比 采出水处理系统气浮装置投运前三相分离器出口污水含油152ppm、含悬浮物65.4ppm,除油罐/清水罐出口分别为含油137.1/65ppm、含悬浮物46.9/19ppm。气浮装置于2008年11月14日投运,投运后对设备进行检修、对运行参数进行调整,每隔两个小时取水样,检测水处理系统的运行效果,处理后的采出水水质得到明显好转,表2。 图3对投用前后的化验数据进行对比分析。 气浮装置在侯市站投用后,侯市站采出水水质显著好转,采出水中含油、含悬浮物大大降低,含油在19ppm左右,含悬浮物在8ppm左右,达到了油田公司采出水回注标准,投用前后化验数据确切的反应气浮工艺技术的优良性。 4 存在问题及取得的认识 4.1 絮凝剂、助凝剂的投加位置影响气浮装置的处理效果 絮凝剂和助凝剂最初是分别加入缓冲罐进口和气浮装置进口,化验数据效果显示气浮处理效果不佳,最后交换加药位置,水质有所好转。 经过分析得出以下结论:由于药剂发挥作用需要一定时间,故当絮凝剂和助凝剂最初是分别加入缓冲罐进口和气浮装置进口后,药剂与液内油、悬浮物微粒不能充分反应,在达不到絮凝作用的情况,微小氮气泡无法带走污水中的油、杂质微粒,所以处理效果不佳。最终我们采用在气浮装置进口加入絮凝剂,使其在氮气微粒的作用下,与液体充分混合,到气浮装置内部时,经过一段时间,形成的油粒和杂质被微小氮气泡带走,附着在气浮装置液体表面,由刮渣板刮出。 以下为化验数据: 从表3数据可以看出:加药位置的选取,影响气浮装置的处理效果。 4.2 新工艺的排污效果 气浮装置使用刮渣机定期收油。气浮装置的排污系统采用漏斗式多条管线排污,首先污水中的杂质和污油沉入气浮装置条形漏斗的底部,条形底部均匀地铺设有五条排污管线,排污时五条管线同时开启进行排污,防止一条管线堵塞,造成排污不畅,这样就达到了良好的排污效果。 4.3 取得的经验 侯市站采出水各设备在现场运转过程中,存在一些问题,同时也探索出一定的规律及经验。 (1)起停气浮装置时,刮渣板应保持在刮渣区域的上部中间位置,以避免组织上部水流。刮渣板每转一周所用的时间为1分20秒,每隔半个月应校正刮渣板回到刮渣区域的上部中间位置,避免刮渣板由于长期往复运转,向上或向下偏移,起不到刮渣作用。 (2)当气浮装置运行一段时间后,浮渣积聚35厘米厚度时,启动刮渣机,将浮于池面上的浮渣刮除。将控制按钮达到自动位置,将刮渣微电脑控制到自动挡。根据侯市站采出水实际情况确定排除浮渣的周期,一般刮渣间隔时间为2小时,刮渣时间为3分钟。 (3)定期打开气浮装置底部排污阀,清除底部沉淀物(一般一星期一次)。 (4)定期打开气浮装置冲洗口对设备进行冲洗(一般一个半月左右)。 (5)停机时,先将池面浮渣刮净,再停止进水,最后停溶气泵。 5 结论 溶气气浮装置对除油效果较好,有其巨大的优势,但在除悬浮物的效果上较差,在油田精细注水的要求,该技术有待进一步完善。该气浮装置与传统的污水处理设施,如除油罐相比较,节省系统配套设备及空间,该气浮装置不需要大型压力溶气罐、压力空气贮罐,整个装置属非压力容器,减少了使用者的管理费用和安全隐患。溶气气浮装置采用多点释放,使整个分离区都布满释放的气泡,采用多点分流取水,避免了分离区里的湍流和死区,高效的利用了整个装置的容积3。由于这种分离技术具有处理装置简单、处理速度快、占地面积小、投资省及使用可靠等优点,