射流气浮装置在污水处理中的应用

射流气浮装置在污水处理中的应用
【摘要】油田采出水是伴随着采油作业采出的经原油脱水分离后的含油污水，这部分污水不仅含有石油类，还含有固体悬浮物、化学药剂等多种成分。

需要对油田含油污水作高效除油净化处理，使之达到回注要求。

沙埝油田前端除油工艺过去主要是采用重力沉降法，这对于含油≤40um的乳化油是难以奏效的，也就造成2010年以前油田污水处理综合达标率一直很差。

因此针对此含油污水特性，在污水处理系统全面改造中选用了气浮除油装置。

从2011年1月使用以来，效果良好。

【关键词】沉降；含油污水；气浮；机杂；浮选剂；絮凝剂
1基本沉降理论
沉降是含油污水处理不可缺少的关键工艺。

根据Stocks方程：
r___颗粒半径；η___介质粘度；ρ___水的密度；ρ0___油/固体颗粒密度
可以得出：沉降（浮升）速度与两相密度差成正比，与油珠/颗粒直径的平方成正比，加快沉降速度可以提高原油和固含的去除率，因此增大两相密度差和油珠/颗粒直径可提高沉降（浮升）速度从而提高分离效率。

2气浮技术概况
2.1气浮的基本原理
气浮技术是在污水中通入空气或者其他气体产生气泡，污水中的油珠和悬浮颗粒附着在气泡上，油珠和颗粒密度大幅度减小，两相密度差迅速增大，并随气泡快速上浮到水面，然后用机械方法撇除，从而使悬浮杂质得以分离的一种处理方法。

2.2气浮处理技术的分类
根据产生气泡的方法不同，气浮处理技术可以分为电解凝聚气浮法、叶轮式气浮、溶气气浮和射流气浮等。

射流气浮装置是近年来出现的一种新型油田污水处理设备。

射流浮选法是利用喷射泵的原理，采用污水或净化水为喷射流体，当水从喷嘴高速喷出时，在喷嘴的吸入室形成负压，气体被吸入吸入室，水高速通过混合段时，携带的气体被剪切成微细气泡；在浮选室，气泡上浮，并附着在油珠和固体颗粒上，将其带至水面。

维修方便，操作安全，具有很大的应用前景。

3气浮技术在沙埝油田的应用
3.1气浮工艺选择
3.1.1沙埝油田污水处理概况
沙埝油田实际污水处理量960m3/d，处理的污水需要达到A3级指标，所采用的工艺基本为传统的除油+沉降+粗滤+精滤工艺。

从近年的水质情况看，虽然水质综合达标率不断上升，但其中的固含、粒径中值等主要水质指标达标率仍比较低，2010年分别只有41.58%、29.87%，含油达标率虽然较高，但仍存在前端分理效率不高，造成后端过滤负荷过大、滤料清洗再生困难等问题。

根据近些年的研究和认识，要提高出水水质，必需提高前端固含和含油的分离效果。

3.1.2沙埝水体特点
沙埝油田地层水性复杂，沙埝含油污水中油珠的平均粒径为2.514μm，以分散油和乳化油形式存在于水体中，目前的重力沉降难以奏效。

此外，沙埝站采出水约90％的固体颗粒粒径小于10μm，属于泥质成分，自然沉降1米需要3.2小时以上（属于比较稳定的胶体体系），根据除油罐停留时间，约90％的固体颗粒依靠自然沉降无法去除。

3.1.3气浮工艺的选择
根据沙埝联合站水体特点，结合气浮工艺技术特点，选取气浮工艺可进一步提高污水中小粒径乳化油和泥质固含的去除率，因此确定在沙埝联合站开展气浮应用试验。

Petreco立式密闭射流混气气浮，其原理是：净化水从气浮循环泵到吸气口被加压，加压的水通过射流器在气体吸口产生真空，氮气被吸进水流，然后这气水混合物与进入的污水结合，通过一个分散器将气体均匀分散并形成非常小的微米数量级的气泡，从而保证了气体与整个水流充分混合。

然后气泡与水中的油的和悬浮物粒子絮结，再经凝聚器增加油珠碰撞几率，提高分离效果，最后在分离仓实现油水分离。

3.2气浮技术在沙埝联合站的应用
沙埝联合站在改造前采用前端两级混凝沉降，后端粗滤精虑的污水处理工艺。

沙埝站于2010年进行改造，新流程于2011年1月建成投入试运行。

沙埝气浮型号为VF-2000，该气浮的设计处理能力为2000m3/d，实际处理量在1400m3/d。

投入使用初期，处理效果并不理想，主要原因是浮选剂水溶性差。

针对这个问题，对浮选剂进行筛选。

表1为沙埝浮选剂筛选情况，由表1可以看出，不加浮选剂时，气浮出水含油量为44.6mg/L，除油率仅有20%；浮选剂FLW163用量为10ppm时效果最好，气浮出水平均含油量为5.1mg/L，除油率可达69.5%。

未能达到设计要求。

后期使用絮凝剂JH-801，却受到了较好的效果。

污油去除率由44.1％上升到65.8％，机杂去除率由26.5％上升到54.4％。

（后端处理效果提升更为显著，精滤器出口含油和机杂下降超过80％）
总体来说，该系统有以下特点：
（1）系统是密闭的，可以常压也可以带压进行；（2）气源采用非腐蚀性氮气，可以循环利用；（3）系统中加有分散器和凝聚器，提高气体分散度和气浮效率；（4）可与浮选剂配合使用以提高除油效果；（5）撇油实行自动控制，间歇式撇油从而减少油的循环；（6）气浮处理后含油控制在10-20mg/L，为后端过滤处理打好了基础。

4认识与建议
（1）气浮可以部分代替自然除油、斜板除油和混凝除油技术，简化了污水处理流程，减少了占地面积，还可使污水在罐内的停留时间大大缩短。

按照Petreco公司设计条件，可以按照三相分离器来水直接进气浮装置运行处理。

（这样可以节约大量投资）。

今后可进一步试验，为其他油区的设计使用提供依据。

（2）沙埝使用浮选剂处理效果不理想，分析其原因可能有三点：一是没有合适的浮选剂，当来水水质差时，含油、固含去除率不高，未能达到设计指标，需进一步进行药剂的筛选和药剂量的调试，制定出合理的加药方案；二是当时没有考虑到浮选剂和杀菌剂的配伍性。

两者配伍有冲突，所以几次小样试验效果均理想，而使用效果均不理想。

三是气浮出口水质受来水波动影响较大，需要加强前端处理设施管理，及时排污改善来水水质来提高气浮效率。

（3）由于几种浮选剂均为高分子聚合物，水融性能较差，再次选型首先应解决实际性、可靠性问题。

絮凝剂可起到一定的浮选作用，絮集效果的好坏是第一位要考虑的，絮集物只要成型稳定，上升可被撇除，下降可以定期排污排除。

暂时可保留现加药方案。

参考文献：
[1]徐振华，赵红卫，方为茂.气浮净水技术的理论及应用[J].四川化工，2005（04）.
[2]马量.涡凹气浮在炼油污水处理中的应用探讨[J].石油化工设计，2005（04）.。