混凝沉降罐加氣浮工藝提高聚驅(qū)污水分離效果

　　大慶油田普遍采用注聚合物驅(qū)油的開發(fā)方式，致使相應(yīng)區(qū)塊的采出含油污水中普遍見聚，含油污水含有聚合物后性質(zhì)發(fā)生改變，黏度增加、油水乳化程度高、油珠顆粒細(xì)小難以聚并，含油污水中懸浮固體顆粒含量多且細(xì)小，在水中呈懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致油、水、懸浮固體分離更加困難，造成已建重力式沉降罐的分離效果變差、處理效率降低、水質(zhì)達(dá)標(biāo)困難。針對該生產(chǎn)實(shí)際問題，研究在沉降罐中增加氣浮設(shè)施，通過對已建含油污水處理設(shè)備的改造和完善，有效提高沉降段的處理效率，以便改善最終回注水水質(zhì)。

　　1、材料與方法

　　1.1 試驗(yàn)儀器與用水

　　懸浮固體膜濾器;AR1500ex流變儀;AE50型電子天平;7200分光光度計(jì)。

　　試驗(yàn)用水取自于大慶油田采油二廠A含油污水處理站，該站設(shè)計(jì)規(guī)模為40000m3/d，處理工藝為：來水→自然沉降罐→混凝沉降罐→一次核桃殼濾罐，原水聚合物體積濃度為187mg/L。

　　1.2 試驗(yàn)裝置

　　該站有Ф21m×11.5m混凝沉降罐2座，改造其中1座，在混凝沉降罐內(nèi)增加布?xì)獯┛坠埽尥庠O(shè)置氣液多相泵，實(shí)現(xiàn)加壓回流溶氣氣浮處理含油污水。另1座不改造，開展對比試驗(yàn)?；炷两倒藜託飧〗Y(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

　　1.3 試驗(yàn)方法

　　氣液多相泵吸入沉降罐內(nèi)經(jīng)處理后的水及沉降罐外的空氣，經(jīng)泵混合后形成氣水混合液，通過相應(yīng)的管線及控制閥門分別進(jìn)入沉降區(qū)的上層穿孔管或下層穿孔管，因突然減壓至常壓，使水中過飽和空氣在釋放過程中形成許多微小氣泡，沉降區(qū)細(xì)小油滴吸附在氣泡表面一起上浮，同時(shí)微小氣泡在上浮過程中攜帶水中微細(xì)懸浮狀的物質(zhì)浮升到水面，形成浮渣被去除。

　　具體試驗(yàn)方法如下：

　　(1)上層布?xì)獯┛坠軉为?dú)氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗(yàn)。

　　(2)下層布?xì)獯┛坠軉为?dú)氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗(yàn)。

　　(3)上、下層布?xì)獯┛坠芙M合氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗(yàn)。

　　(4)加藥條件下的上層或下層穿孔管單獨(dú)氣浮處理含油污水現(xiàn)場試驗(yàn)。

　　1.4 分析方法

　　含油量、懸浮固體含量按照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法(SY/T5329―2012)》檢測;聚合物濃度按照《聚合物采出液化驗(yàn)方法(Q/SYDQ0928―2011)》檢測。

　　2、試驗(yàn)結(jié)果分析

　　A污水站實(shí)際處理量為32000m3/d左右，在2座混凝沉降罐上開展加氣浮與不加氣浮對比試驗(yàn)，按照2罐水量均布的情況考慮，單座混凝沉降罐處理量16000m3/d左右?；亓鞅仁侵笟庖憾嘞啾玫幕亓魉颗c混凝沉降罐處理量之間的百分比。雖然回流比大，整個(gè)溶氣水量就多，加入更多微氣泡，提高了與污染物碰撞結(jié)合機(jī)率，但過高的回流水量會(huì)影響罐內(nèi)污水流態(tài)，也會(huì)干擾已結(jié)合微氣泡的浮升分離，同時(shí)也會(huì)造成能耗更大。根據(jù)小型試驗(yàn)結(jié)果，氣液多相泵的回流比宜小于30%，同時(shí)受到氣液多相泵流量和臺數(shù)限制，確定回流比為18%、26%。

　　2.1 上層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降處理試驗(yàn)

　　(1)18%回流比氣浮沉降試驗(yàn)。

　　單獨(dú)運(yùn)行上層穿孔管布?xì)猓幚砹?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比18%，試驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3。

　　從圖2、圖3數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為3038.4mg/L，懸浮固體平均為50.2mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為113.2mg/L，懸浮固體平均為26.2mg/L。實(shí)施上層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒蕹鏊蜐舛绕骄鶠?02.8mg/L，懸浮固體平均為24.3mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了9.2%，懸浮固體去除率提高了7.1%。

　　(2)26%回流比氣浮沉降試驗(yàn)。

　　單獨(dú)運(yùn)行上層穿孔管布?xì)?，處理?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比26%，試驗(yàn)結(jié)果見圖4、圖5。

　　從圖4、圖5數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為1215.8mg/L，懸浮固體平均為52.3mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為91.7mg/L，懸浮固體平均為32.3mg/L。實(shí)施上層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒蕹鏊蜐舛绕骄鶠?2.0mg/L，懸浮固體平均為28.7mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了10.6%，懸浮固體去除率提高了11.1%。

　　2.2 下層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降處理試驗(yàn)

　　2.2.1 18%回流比氣浮沉降試驗(yàn)

　　單獨(dú)運(yùn)行下層穿孔管布?xì)?，處理?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比18%，試驗(yàn)結(jié)果見圖6、圖7。

　　從圖6、圖7數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為2894.1mg/L，懸浮固體平均為54.3mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為111.1mg/L，懸浮固體平均為33.3mg/L。實(shí)施下層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒藜託飧〕鏊蜐舛绕骄鶠?5.0mg/L，懸浮固體平均為29.8mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了14.5%，懸浮固體去除率提高了10.6%。

　　2.2.2 26%回流比氣浮沉降試驗(yàn)

　　單獨(dú)運(yùn)行下層穿孔管布?xì)猓幚砹?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比26%，試驗(yàn)結(jié)果見圖8、圖9。

　　從圖8、圖9數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為1008.2mg/L，懸浮固體平均為62.7mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為79.4mg/L，懸浮固體平均為35.5mg/L。實(shí)施下層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒蕹鏊蜐舛绕骄鶠?6.8mg/L，懸浮固體平均為30.2mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了15.9%，懸浮固體去除率提高了15.0%。

　　2.3 上層和下層穿孔管組合氣浮沉降處理試驗(yàn)

　　同時(shí)運(yùn)行上、下兩層穿孔管布?xì)?，處理?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比34%，試驗(yàn)結(jié)果見圖10、圖11。

　　從圖10、圖11數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為1500.1mg/L，懸浮固體平均為47.2mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為67.1mg/L，懸浮固體平均為31.1mg/L。實(shí)施上層和下層穿孔管同時(shí)布?xì)饧託飧〉幕炷两倒蕹鏊蜐舛绕骄鶠?0.9mg/L，懸浮固體平均為29.7mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了-5.7%，懸浮固體去除率提高了4.5%。

　　當(dāng)采用上層和下層穿孔管同時(shí)氣浮時(shí)，下層穿孔管布?xì)忉尫诺奈馀菖c油珠結(jié)合后，在浮升過程中，與上層穿孔管布?xì)忉尫诺奈馀菖鲎玻鲎埠蠼Y(jié)合體的浮升流態(tài)被打亂，使結(jié)合體破裂，擾亂了沉降的流態(tài)，并且由于沉降停留時(shí)間縮短，造成混凝沉降罐加氣浮出水含油濃度升高，除油率降低。

　　2.4加藥條件下的上層或下層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降處理試驗(yàn)

　　取A污水站的原水，在室內(nèi)開展不同加藥濃度絮凝劑篩選試驗(yàn)。優(yōu)選出投加有機(jī)干粉絮凝劑，加藥濃度1.5mg/L時(shí)，處理效果最好。同時(shí)根據(jù)上層或下層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降處理試驗(yàn)的結(jié)果，當(dāng)回流比為26%時(shí)的處理效果優(yōu)于回流比為18%時(shí)的處理效果，所以加藥試驗(yàn)的回流比定為26%。

　　2.4.1 26%回流比上層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降加藥試驗(yàn)

　　在投加有機(jī)干粉絮凝劑1.5mg/L條件下，單獨(dú)運(yùn)行上層穿孔管布?xì)?，處理?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比26%，試驗(yàn)結(jié)果見圖12、圖13。

　　從見圖12、圖13數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為1367.8mg/L，懸浮固體平均為47.0mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為70.7mg/L，懸浮固體平均為29.2mg/L。實(shí)施上層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒藜託飧〕鏊蜐舛绕骄鶠?7.6mg/L，懸浮固體平均為24.4mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了18.6%，懸浮固體去除率提高了16.3%。

　　2.4.2 26%回流比下層穿孔管單獨(dú)氣浮沉降加藥試驗(yàn)

　　在投加有機(jī)干粉絮凝劑1.5mg/L條件下，單獨(dú)運(yùn)行下層穿孔管布?xì)猓幚砹?6000m3/d，溶氣泵出口壓力0.5MPa，回流比26%，試驗(yàn)結(jié)果見圖14、圖15。

　　從圖14、圖15數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)來水含油濃度平均為1815.8mg/L，懸浮固體平均為52.9mg/L時(shí)，混凝沉降罐出水含油濃度平均為84.6mg/L，懸浮固體平均為30.4mg/L。實(shí)施下層穿孔管布?xì)饧託飧〉幕炷两倒蕹鏊蜐舛绕骄鶠?5.5mg/L，懸浮固體平均為23.9mg/L，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了22.6%，懸浮固體去除率提高了21.2%。

　　2.5 混凝沉降罐實(shí)施不同方式加氣浮沉降處理效果分析

　　根據(jù)上述現(xiàn)場試驗(yàn)法，加藥和不加藥條件下，不同氣浮方式及不同回流比的試驗(yàn)結(jié)果匯總見表1。

　　由表1數(shù)據(jù)可以看出，在加藥和不加藥條件下，混凝沉降罐采用下層穿孔管布?xì)饧託飧》绞?，與上層穿孔管布?xì)饧託飧》绞较啾?，含油和懸浮固體的去除率相對提高較多。

　　3、結(jié)論

　　(1)在氣浮方式及其他條件相同條件下，回流比26%的處理效果優(yōu)于回流比18%。

　　(2)在回流比及其他條件相同條件下，單獨(dú)下層穿孔管氣浮的處理效果優(yōu)于單獨(dú)上層穿孔管氣浮或上層和下層穿孔管組合氣浮。

　　(3)在氣浮方式、回流比及其他條件相同條件下，投加有機(jī)干粉絮凝劑的處理效果優(yōu)于不加藥的處理效果。

　　(4)混凝沉降罐采用單獨(dú)下層穿孔管氣浮方式，當(dāng)回流比為26%時(shí)處理效果最好。在都加藥條件下，與不加氣浮混凝沉降罐相比，含油去除率提高了22.6%，懸浮固體去除率提高了21.2%。(來源：大慶油田工程有限公司(大慶油田設(shè)計(jì)院)水化室)