曝氣射流水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 高效環(huán)保處理油田采出液
時間：2019-08-24 10:32
來源：
作者:朱益飛 勝利油田
隨著油田開發(fā)進程的 加快，油田采出液 日益增多，若采出 液水質(zhì)處理不當就 會造成生態(tài)環(huán)境污染。油田采出 液水質(zhì)復雜，含有石油破乳劑、 鹽、酚、硫等污染環(huán)境物質(zhì)油田 污水處理的目的是去除水中的油、 懸浮物、添加劑以及其它有礙注 水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢 的不利成分。所采用的技術(shù)包括 重力分離、粗?；?、浮選法、過濾、 膜分離以及生物法等十幾種方法。 各油田或區(qū)塊的水質(zhì)成分復雜、 差異較大，處理后回注水的水質(zhì) 要求也不一樣，處理工藝應有所 選擇。為此，我們在調(diào)研的基礎 上，提出了采用曝氣射流水質(zhì)穩(wěn) 定技術(shù)，來處理采出液，收到良 好的現(xiàn)場應用效果。
曝氣射流水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)
新型渦凹曝氣機 ( 曝氣頭 ) 是 通過散氣葉輪，將“微氣泡”直 接注入未經(jīng)處理的采出液水中， 在混凝劑和絮凝劑的共同作用下， 懸浮物發(fā)生物理絮凝和化學絮凝， 從而形成大的懸浮物絮團，在氣 泡群的浮升作用下“絮團”浮上 液面形成浮渣，利用刮渣機從水 中分離；不需要清理噴嘴，不會 發(fā)生阻塞現(xiàn)象。該技術(shù)主要由潛 水泵、射流器、散流器、吸氣管 和軟管五部分組成。在傳統(tǒng)射流 機理基礎上融合了先進的散流技 術(shù)，采用射流曝氣方式。 運行時，水泵葉輪在潛水電 機帶動下高速旋轉(zhuǎn)，將泥水混合 物推入射流器形成射流，在射流 周圍產(chǎn)生負壓區(qū)，將空氣通過吸 氣管吸入射流噴嘴負壓區(qū)，在射 流器的喉管內(nèi)進行氣、水、泥充 分混合，又通過射流器的擴散管 將射流的動能逐步轉(zhuǎn)變成壓能后 進入散流器。在散流器內(nèi)，氣、水、 泥混合物進一步混合，迫使氣體 繼續(xù)剪切、粉碎并乳化，保證絕 大部分氧充分溶解于水中。
同時， 在射流流體壓力的作用下，射流 攜帶氧分子和微小氣泡，從散流 器的噴嘴中傾斜向下噴出、擴散， 形成對水體和對生化池底部污泥 沖擊、攪拌后，由池底緩緩上升 至水面，微氣泡在水中停留時間 一般長達 30 秒以上，使空氣中的 氧充分被溶解和吸收，提高了氧 轉(zhuǎn)移效率和充氧能力。 該系統(tǒng)能使泥水與空氣在射流器內(nèi)產(chǎn)生較高的負壓和強烈的 紊動、攪拌、剪切，促使液膜與 氣膜高頻振蕩，使氣泡直徑大幅 度減小，氣泡數(shù)目增多，增大氣 泡的比表面積，同時也使氣液膜 變薄，能極大地降低傳質(zhì)阻力， 使氧分子更好地從氣相轉(zhuǎn)移到液 相。射流在高速前進過程中，在 分散器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的作用下，具 有較高的角速度，使射流具有較 強的穿透力，使微小氣泡在水中 行程遠，增強攪拌、推流與增氧 能力。 經(jīng)反應池加藥反應后的污水 與溶氣罐內(nèi)形成的溶氣水在接觸 池混合，一同進入氣浮池，由于 溶氣水中含有大量的微氣泡會與 污水中的油粒結(jié)合，使油粒的密 度變得很輕而被微細氣泡托浮到 水面，從而將油和水分離，浮油 將被刮渣機刮至集油池，從集油 池流出進入原油回收罐，清水流 入清水罐，經(jīng)過濾器過濾后進入 注水罐，清水罐中溢流閥控制氣 浮罐的清水進入清水罐的量，以 便保證氣浮罐最佳刮油水位。
穩(wěn)定技術(shù)特點
高效溶氧。獨特的散流器 設計，使吸入的空氣與泥水混合 均 勻， 產(chǎn) 生 氣 泡 細 小 且 數(shù) 量 繁 多， 溶 氧 率 高。 氧 轉(zhuǎn) 移 效 率 高 達 30%，比傳統(tǒng)的鼓風曝氣提高 35%。 攪拌充分。高速旋轉(zhuǎn)的氣、水、泥混合物 ( 即活性污泥 ) 穿透 力強，使氧在水中轉(zhuǎn)移效率高， 同時達到良好的攪拌效果，可保 證活性污泥混合均勻，保持活性 污泥呈懸浮狀態(tài)。同時，由于攪 拌混合推流作用強烈，提高了曝 氣池的容積利用率。 運轉(zhuǎn)無噪音。該技術(shù)設計為 水下運轉(zhuǎn)方式，無噪音，改善了 工作環(huán)境，可布置在生活小區(qū)的 污水處理設施中。 系統(tǒng)簡單，性能可靠。該技 術(shù)無需鼓風曝氣法中的風機房和 復雜的空氣管路系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單， 無堵塞現(xiàn)象，無需空氣過濾裝置， 運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。射流器和散流器均采 用耐腐蝕的高密度聚乙烯工程塑 料制造，潛水泵采用機械密封， 運行可靠。 易安裝，少維護。
該技術(shù)整 體性好，安裝方便，且節(jié)省運行 費用和占地面 ，可根據(jù)曝氣池結(jié) 構(gòu)特點、待處理水的水量、水質(zhì) 指標變化等任意調(diào)節(jié)空氣量、靈 活選擇安裝位置、布置方式、噴 射角度、潛水深度等。該技術(shù)通 常將射流器安裝在散流器上，潛 水泵單獨布置，并采用軟管連接， 以便水泵吊出維護，避免設備維 護時放空池水，同時搬運、吊裝、 拆卸更方便。由于射流器和散流 器屬于靜止設備，無須運轉(zhuǎn)維護， 潛水泵選用專業(yè)廠家產(chǎn)品，質(zhì)量 易于保證。因此，該系統(tǒng)基本不 需要頻繁維護，一般對潛水泵每 年例行維護一次。 適用范圍廣。該技術(shù)適用范 圍廣，可用于工業(yè)廢水處理和生 活污水處理，也可用于河道、湖 泊等地表水的處理、地下水除鐵 除錳的給水處理，可用于原油污 水處理，可用于活性污泥法曝氣 池曝氣攪拌、調(diào)節(jié)池均質(zhì)攪拌、 污水處理廠的曝氣沉砂、好氧池 曝氣、混凝池攪拌、化學法的反 應池攪拌均合等場合。
現(xiàn)場應用
東一聯(lián)采出液水質(zhì)處理站 1988 年 12 月于建成投產(chǎn)，設計 采出液水質(zhì)處理能力 4×104m3/ d， 實 際 處 理 采 出 液 水 質(zhì) 4.4×104m3 /d，主要采用重力沉 降加過濾處理工藝，目前主要工 藝流程： 該技術(shù)于 2016 年 1 月在勝 利油田孤東采油廠東一聯(lián)采出液 水質(zhì)處理站投入先導應用試驗， 通過開展高效氣浮含聚采出液水 質(zhì)處理技術(shù)先導試驗，試驗采出 液水量 2.6m3 /h，高效氣浮采出 液水質(zhì)處理裝置與專用藥劑聯(lián)合 使用，取得很好的采出液水除油 處理效果，處理后采出液水質(zhì)可 以達到標準水質(zhì)要求，最優(yōu)成本 4.5 元 / 立方米，污泥產(chǎn)生量為 9.1 千克 / 立方米。
即使專用藥 劑投加種類不全或不投加專用藥 劑時，仍能滿足過濾器 50mg/L 的要求。按照短流程、低成本、 抗沖擊的原則，調(diào)研污水預處理 技術(shù)，分別開展預處理 + 過濾技 術(shù)現(xiàn)場試驗，兩級過濾水質(zhì)達到 標準要求，一級過濾懸浮物控制 在 20mg/L 左 右， 氣 浮 除 油 基 本控制在 100mg/L 左右，投加 除油劑后采出液水含油可以達到 50mg/L 以下，取得良好先導性 試驗研究效果。 在前期開展含聚采出液水質(zhì) 處理技術(shù)先導試驗研究的基礎上， 針對該站采出液水中 2.429μm 以下的顆粒占到 79.4%-96.72%， 大顆粒懸浮物基本 被去除，但砂床過 濾器對粒徑小于 4μm 懸浮物去除 效果不佳的實際情 況（懸浮物去除率 僅 為 54.8%）， P+E 提出采用先進的”氣浮 + 聚結(jié) + 過濾”的技術(shù)優(yōu)化方案，實施污 水過濾工藝技術(shù)改造，最終達到 采出液水懸浮物 20mg/L，采出 液水含油控制在 50mg/L 以下的 四級水質(zhì)質(zhì)量標準，滿足油田回 注水的水質(zhì)要求。
實施效果
該 采 出 液 水 質(zhì)處理站實施 綜合水質(zhì)處理技術(shù)優(yōu)化改造后， 外輸水水質(zhì)得到明顯改善，采出 液水質(zhì)處理站進水平均含油為 454.4mg/L，與改造前相比得到 大幅下降，平均外輸水含油量達 到 40.6mg/L，平均除油率達到 91.1%，平均外輸水懸浮物含量 為 19.4mg/L，外輸水水質(zhì)達到 國家四級水質(zhì)質(zhì)量標準要求，采 出液水水質(zhì)治理取得理想效果。 加強油田采出液水質(zhì)處理技 術(shù)試驗應用研究是一項十分重要 的工作。實踐證明，曝氣射流水 質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)先進，具有溶氧效率 高，攪拌充分，運轉(zhuǎn)無噪音，易 安裝少維護，適用范圍廣，處理 成本低，除油效率高等優(yōu)點，按 照“先除油后除懸浮物”的采出 液水質(zhì)處理思路，實施采出液水 質(zhì)處理站分類治理的效果是明顯 的，應用曝氣射流水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 再投加除油劑后采出液水含油可 以達到水質(zhì)處理目標，最終達到 攻克油田含聚采出液水質(zhì)處理技 術(shù)難題的目的是切實可行的。
東一聯(lián)采出液水質(zhì)處理站采 用重力沉降處理工藝，油站來水 和分水器來水經(jīng)兩座 5,000m3 一 次除油罐和兩座 3,000m3 二次除 油處理后，進緩沖罐經(jīng)水外輸泵 外輸?shù)阶⑺?。目前采出液水質(zhì) 處理超負荷運行，一次除油罐除 油率較高，平均 80% 左右，二次 除油罐收油困難，除油率較低， 平均 20% 左右，緩沖罐單罐運行， 容積小基本沒有除油功能。該技術(shù)于 2016 年 1 月在勝 利油田孤東采油廠東一聯(lián)采出液 水質(zhì)處理站投入先導應用試驗， 通過開展高效氣浮含聚采出液水 質(zhì)處理技術(shù)先導試驗，試驗采出 液水量 2.6m3 /h，高效氣浮采出 液水質(zhì)處理裝置與專用藥劑聯(lián)合 使用，取得很好的采出液水除油 處理效果，處理后采出液水質(zhì)可 以達到標準水質(zhì)要求，最優(yōu)成本 4.5 元 / 立方米，污泥產(chǎn)生量為 9.1 千克 / 立方米。即使專用藥 劑投加種類不全或不投加專用藥 劑時，仍能滿足過濾器 50mg/L 的要求。
按照短流程、低成本、 抗沖擊的原則，調(diào)研污水預處理 技術(shù)，分別開展預處理 + 過濾技 術(shù)現(xiàn)場試驗，兩級過濾水質(zhì)達到 標準要求，一級過濾懸浮物控制 在 20mg/L 左 右， 氣 浮 除 油 基 本控制在 100mg/L 左右，投加 除油劑后采出液水含油可以達到 50mg/L 以下，取得良好先導性 試驗研究效果。 在前期開展含聚采出液水質(zhì) 處理技術(shù)先導試驗研究的基礎上， 針對該站采出液水中 2.429μm 以下的顆粒占到 79.4%-96.72%， 大顆粒懸浮物基本 被去除，但砂床過 濾器對粒徑小于 4μm 懸浮物去除 效果不佳的實際情 況（懸浮物去除率 僅 為 54.8%）， P+E 提出采用先進的”氣浮 + 聚結(jié) + 過濾”的技術(shù)優(yōu)化方案，實施污 水過濾工藝技術(shù)改造，最終達到 采出液水懸浮物 20mg/L，采出 液水含油控制在 50mg/L 以下的 四級水質(zhì)質(zhì)量標準，滿足油田回 注水的水質(zhì)要求。
實施效果
該 采 出 液 水 質(zhì)處理站實施 綜合水質(zhì)處理技術(shù)優(yōu)化改造后， 外輸水水質(zhì)得到明顯改善，采出 液水質(zhì)處理站進水平均含油為 454.4mg/L，與改造前相比得到 大幅下降，平均外輸水含油量達 到 40.6mg/L，平均除油率達到 91.1%，平均外輸水懸浮物含量 為 19.4mg/L，外輸水水質(zhì)達到 國家四級水質(zhì)質(zhì)量標準要求，采 出液水水質(zhì)治理取得理想效果。 加強油田采出液水質(zhì)處理技 術(shù)試驗應用研究是一項十分重要 的工作。實踐證明，曝氣射流水 質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)先進，具有溶氧效率 高，攪拌充分，運轉(zhuǎn)無噪音，易 安裝少維護，適用范圍廣，處理 成本低，除油效率高等優(yōu)點，按 照“先除油后除懸浮物”的采出 液水質(zhì)處理思路，實施采出液水 質(zhì)處理站分類治理的效果是明顯 的，應用曝氣射流水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 再投加除油劑后采出液水含油可 以達到水質(zhì)處理目標，最終達到 攻克油田含聚采出液水質(zhì)處理技 術(shù)難題的目的是切實可行的。
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