微氣泡旋流氣浮裝置處理含聚污水

　　大慶油田開發(fā)后期進人三次采油階段，隨著聚合物驅(qū)規(guī)模的不斷擴大，對聚驅(qū)采出水的處理形成了自然沉降一混凝沉降/傳統(tǒng)氣浮一壓力過濾(重力沉降+過濾)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+過濾的處理工藝，存在受來水水質(zhì)變化造成處理效果和效率不高，最終出水達標率不高的問題。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)定達標是本試驗的主要目的。試驗采用了分離效率高、運行穩(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，并開展了現(xiàn)場試驗。

　　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。該裝置運行時首先是被處理的含聚采出水依靠重力或增壓泵提升，經(jīng)過管道靜態(tài)混合器(主要是考慮加藥時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水管線沿切線方向進人微氣泡旋流浮選器內(nèi)，同時與微氣泡發(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)合作用下進行油珠和雜質(zhì)的聚集、黏附，從而快速高效地實現(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，進入到氣體注入器中，同時空壓機產(chǎn)生的帶壓氣體經(jīng)濾清器過濾后也進人到氣體注入器中，并在氣體注人器中實現(xiàn)氣水混合，之后再進入到微氣泡發(fā)生器中，在高速旋流狀態(tài)下實現(xiàn)對氣泡的切割細化及篩分，最終生成帶有大量微細氣泡的溶氣水(微氣泡水)。微氣泡旋流氣浮裝置的工藝流程見圖1。

　　2、現(xiàn)場試驗

　　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，試驗進行了處理量、回流比、溶氣水氣液比、加藥量的優(yōu)化試驗。

　　中試試驗地點選擇在某采油廠杏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，以此作為中試試驗裝置處理的進水，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

　　試驗在不加藥并固定溶氣水氣液比的條件下選擇了3種處理量進行試驗，結(jié)果見表1?，F(xiàn)場測試聚合物質(zhì)量濃度為260～280mg/L，以下同。

　　由表1可見，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，在回流比變化不大的條件下，處理量低，相對污水在容器中的停留時間長，溶氣水壓力高(釋放微氣泡粒徑更細小)，對油和懸浮固體的去除率高;同樣條件下，裝置對油的去除效果優(yōu)于對懸浮固體的去除。

　　2.2 回流比的優(yōu)化試驗

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

　　由表2可見，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，但過大提高回流比，出水含油量相對增高?？芍?，溶氣水壓力的提高對除油有利，對含聚污水中的細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

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

　　由表3可見，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，現(xiàn)場觀察溶氣水大氣泡量增多，且出水含油量相對增大。由此可以得出，過大增大氣液比，不利于細小油滴的黏附去除，且出水含油量相對增高，適合的溶氣水氣液比為1：10。

　　2.4 加藥量的優(yōu)化試驗

　　現(xiàn)場試驗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比。其中VM3O55+PAC按VM3055、PAC投加量為1：1同時投加，加藥后測試結(jié)果見表4。

　　由表4可見，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，會增加后續(xù)處理負荷。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)場觀察加藥后罐體上部浮渣急劇增多，且快速聚集，流動性差，現(xiàn)有的收油方式和排渣管易堵，故沒有選擇提高處理量進行試驗。

　　3、運行費用

　　在測試工況下，根據(jù)中試試驗裝置進行了直接運行費用的測算，結(jié)果見表5。

　　從表5可以看出，不投加藥劑的運行費用遠遠低于投加藥劑的費用，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，且噸處理費用較低。

　　4、結(jié)論

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

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

　　(2)投加PAC、VM3055藥劑均能達到提高除油效果的目的，而將PAC和VM3055復(fù)配投加經(jīng)濟性更好，并在投加質(zhì)量濃度8Omg/L時，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，但需與停留時間綜合考慮;最佳的溶氣水氣液比為1：10;不加藥工況時，排油渣比小于2%，加藥工況時，排油渣比小于3%。

　　(4)不加藥工況，微氣泡旋流浮選裝置試驗時水處理費用為0.1元/rn3，加藥工況下水處理費用選擇投加VM3055+PAC的方式為0.66元/m3。(來源：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)