微氣泡旋流氣浮裝置處理含聚污水

　　大慶油田開(kāi)發(fā)后期進(jìn)人三次采油階段，隨著聚合物驅(qū)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)聚驅(qū)采出水的處理形成了自然沉降一混凝沉降/傳統(tǒng)氣浮一壓力過(guò)濾(重力沉降+過(guò)濾)的工藝，并趨于成熟。與油田常規(guī)的水驅(qū)采出水相比，聚驅(qū)采出污水具有黏度高、油水乳化嚴(yán)重、油滴和固體顆粒上浮或下沉阻力大等特性。這種水質(zhì)特性的變化造成采出水乳化嚴(yán)重，并形成穩(wěn)定的膠體，沉降分離難度加大，采用重力沉降+過(guò)濾的處理工藝，存在受來(lái)水水質(zhì)變化造成處理效果和效率不高，最終出水達(dá)標(biāo)率不高的問(wèn)題。因此，如何提高聚驅(qū)采出水油水分離的效果及濾前處理水質(zhì)，保證濾后水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)是本試驗(yàn)的主要目的。試驗(yàn)采用了分離效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的微氣泡旋流浮選技術(shù)替代傳統(tǒng)的沉降、氣浮技術(shù)作為濾前含聚污水的預(yù)處理設(shè)備，并開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

　　1、技術(shù)原理

　　微氣泡旋流氣浮裝置(MRF)是集微旋流和氣浮選技術(shù)于一體的高效水處理裝置。該裝置運(yùn)行時(shí)首先是被處理的含聚采出水依靠重力或增壓泵提升，經(jīng)過(guò)管道靜態(tài)混合器(主要是考慮加藥時(shí)藥劑與污水的混合作用)，然后再經(jīng)微氣泡旋流浮選器的進(jìn)水管線沿切線方向進(jìn)人微氣泡旋流浮選器內(nèi)，同時(shí)與微氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的微氣泡水混合，在旋流離心力+氣浮浮力的復(fù)合作用下進(jìn)行油珠和雜質(zhì)的聚集、黏附，從而快速高效地實(shí)現(xiàn)離心浮選分離除油及去除懸浮固體雜質(zhì)。其中的微氣泡水是在微氣泡發(fā)生單元產(chǎn)生，該單元包括氣體注入器和空壓機(jī)等設(shè)備。首先是從微氣泡旋流浮選器的出水管線上，按一定量的回流比取一部分水(回流水)，經(jīng)循環(huán)泵增壓后，進(jìn)入到氣體注入器中，同時(shí)空壓機(jī)產(chǎn)生的帶壓氣體經(jīng)濾清器過(guò)濾后也進(jìn)人到氣體注入器中，并在氣體注人器中實(shí)現(xiàn)氣水混合，之后再進(jìn)入到微氣泡發(fā)生器中，在高速旋流狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)氣泡的切割細(xì)化及篩分，最終生成帶有大量微細(xì)氣泡的溶氣水(微氣泡水)。微氣泡旋流氣浮裝置的工藝流程見(jiàn)圖1。

　　2、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

　　為了考察微氣泡旋流浮選裝置處理含聚采出水的處理效果和效率及其作為油田聚驅(qū)采出水濾前處理技術(shù)的可行性，試驗(yàn)進(jìn)行了處理量、回流比、溶氣水氣液比、加藥量的優(yōu)化試驗(yàn)。

　　中試試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在某采油廠杏13―1含聚污水站，該污水站處理的含聚污水來(lái)自杏13―1聯(lián)合站采出液經(jīng)油水分離后產(chǎn)生的含油污水，以此作為中試試驗(yàn)裝置處理的進(jìn)水，其油質(zhì)量濃度≤500mg/L、聚丙烯酰胺260～280mg/L、黏度≥0.8mPa?S。

　　2.1 處理量的優(yōu)化試驗(yàn)

　　試驗(yàn)在不加藥并固定溶氣水氣液比的條件下選擇了3種處理量進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試聚合物質(zhì)量濃度為260～280mg/L，以下同。

　　由表1可見(jiàn)，中試裝置在處理量分別為5.6、7.8、9.8m3/h條件下，處理后的出水油質(zhì)量濃度平均為38.72、53.97、94.54mg/L，懸浮固體質(zhì)量濃度平均為18.89、22.00、29.11mg/L。由此可見(jiàn)，在回流比變化不大的條件下，處理量低，相對(duì)污水在容器中的停留時(shí)間長(zhǎng)，溶氣水壓力高(釋放微氣泡粒徑更細(xì)小)，對(duì)油和懸浮固體的去除率高;同樣條件下，裝置對(duì)油的去除效果優(yōu)于對(duì)懸浮固體的去除。

　　2.2 回流比的優(yōu)化試驗(yàn)

　　試驗(yàn)在固定處理量為5.6m3/h、氣液比1：10、排渣比1.87%條件下，選擇3種回流比進(jìn)行優(yōu)選試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

　　由表2可見(jiàn)，在處理量不變的條件下提高回流比，出水含油量隨回流比增大而降低，但過(guò)大提高回流比，出水含油量相對(duì)增高。可知，溶氣水壓力的提高對(duì)除油有利，對(duì)含聚污水中的細(xì)小油滴黏附效果更穩(wěn)定。

　　2.3 溶氣水氣液比的優(yōu)化試驗(yàn)

　　現(xiàn)場(chǎng)觀察，采用更高的注氣量時(shí)，制備的溶氣水微氣泡表觀濃度更高?，F(xiàn)場(chǎng)在固定處理水量為5.6m3/h、回流比12.1%、排渣比1.82%條件下，選擇3個(gè)溶氣水氣液比進(jìn)行除油效果試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

　　由表3可見(jiàn)，在處理量不變條件下提高溶氣水氣液比，除油率有所提高;氣液比提升到1.9：10時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)觀察溶氣水大氣泡量增多，且出水含油量相對(duì)增大。由此可以得出，過(guò)大增大氣液比，不利于細(xì)小油滴的黏附去除，且出水含油量相對(duì)增高，適合的溶氣水氣液比為1：10。

　　2.4 加藥量的優(yōu)化試驗(yàn)

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中選擇投加杏十三含聚污水站投加的PAC絮凝劑，以及VM3055油溶性的反向破乳劑兩種藥，開(kāi)展在固定處理量為5.6m3/h條件下，不同加藥量和加不同藥劑的除油效果對(duì)比。其中VM3O55+PAC按VM3055、PAC投加量為1：1同時(shí)投加，加藥后測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

　　由表4可見(jiàn)，投加藥劑后，出水除油率明顯提高。其中VM3055與PAC相比，加藥量小，并具有更高的除油率;PAC投加量增大時(shí)出水效果較好，但產(chǎn)生的絮狀懸浮物(浮渣排放量較投加VM3055+PAC方式上升25%)隨之上升，會(huì)增加后續(xù)處理負(fù)荷。綜合考慮出水含油量及除油率，選擇VM3055+PAC的加藥方式更合適。

　　現(xiàn)場(chǎng)觀察加藥后罐體上部浮渣急劇增多，且快速聚集，流動(dòng)性差，現(xiàn)有的收油方式和排渣管易堵，故沒(méi)有選擇提高處理量進(jìn)行試驗(yàn)。

　　3、運(yùn)行費(fèi)用

　　在測(cè)試工況下，根據(jù)中試試驗(yàn)裝置進(jìn)行了直接運(yùn)行費(fèi)用的測(cè)算，結(jié)果見(jiàn)表5。

　　從表5可以看出，不投加藥劑的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于投加藥劑的費(fèi)用，綜合分析處理后的效果以及排油和排渣的觀察情況，如果采用投加藥劑的方式提高除油效果，仍為投加VM3055+PAC的方式，且噸處理費(fèi)用較低。

　　4、結(jié)論

　　在進(jìn)水油質(zhì)量濃度150～600mgCL，懸浮固體20~150mg/L，聚合物260～280mg/L的工況下，開(kāi)展了微氣泡旋流浮選裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

　　(1)在不加藥條件下有效停留時(shí)間7～10min，可取得79%的除油率，對(duì)懸浮固體的去除率在25%～40%，出水油質(zhì)量濃度小于50m鞏，達(dá)到了油田進(jìn)入后續(xù)過(guò)濾要求的小于50mL的要求。

　　(2)投加PAC、VM3055藥劑均能達(dá)到提高除油效果的目的，而將PAC和VM3055復(fù)配投加經(jīng)濟(jì)性更好，并在投加質(zhì)量濃度8Omg/L時(shí)，出水油質(zhì)量濃度可穩(wěn)定低于40mg/L。

　　(3)微氣泡旋流浮選裝置最佳運(yùn)行參數(shù)為：回流比不宜低于15%，回流比的提高有助于除油率的提升，但需與停留時(shí)間綜合考慮;最佳的溶氣水氣液比為1：10;不加藥工況時(shí)，排油渣比小于2%，加藥工況時(shí)，排油渣比小于3%。

　　(4)不加藥工況，微氣泡旋流浮選裝置試驗(yàn)時(shí)水處理費(fèi)用為0.1元/rn3，加藥工況下水處理費(fèi)用選擇投加VM3055+PAC的方式為0.66元/m3。(來(lái)源：大慶油田工程建設(shè)有限公司，大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠，寧波威瑞泰默賽多相流儀器設(shè)備有限公司)