王蘭潔 甘琦 潘兵濤 劉云鶴

1長江大學化學與環(huán)境工程學院2長慶油田采油一廠3長慶實業(yè)集團有限公司

含油污水的高效無藥氣浮處理

王蘭潔1甘琦2潘兵濤2劉云鶴3

1長江大學化學與環(huán)境工程學院2長慶油田采油一廠3長慶實業(yè)集團有限公司

氣浮處理是油田含油污水普遍采用的一種處理技術(shù)，但隨著油田采出水和煉化廢水水量越來越多，氣浮處理過程的一些不足突現(xiàn)，如氣浮浮渣量大、質(zhì)量差、藥劑成本高，氣浮處理技術(shù)的應用受到制約。含油污水無藥處理技術(shù)通過提高溶氣壓力、增加氣水比、降低pH值，可有效提高含油污水的處理效果。通過實驗研定最佳操作參數(shù)為：壓力0.3MPa，氣水比0.03，pH值7。采用無藥氣浮處理技術(shù)后含油污水出水含油量低于30mg/L，浮渣量比加藥氣浮降低52%以上。

采油；含油污水；無藥氣?。怀?；除渣

氣浮處理以其占地少、效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點，在含油污水處理中占有重要地位。但隨著油田采出水和煉化廢水水量越來越多，氣浮處理過程的一些問題越來越突出，主要表現(xiàn)為[1-4]：①氣浮浮渣量大，浮渣質(zhì)量差，難以脫水處理和無害化處理，對污油回收處理影響大，并易造成后續(xù)過濾單元的濾料板結(jié)和過濾堵塞等問題。由于含油浮渣屬國家明文規(guī)定的危險廢棄物，隨著國家新的排污收費制度正式實施，對這些危險廢棄物的排污收費極高?，F(xiàn)有的氣浮工藝只能從浮渣治理角度進行處理，成本高、效果差。②現(xiàn)有氣浮采用加藥處理，藥劑成本在運行費中比例高，對藥劑種類和用量敏感，工藝的運行管理要求也很高[5]。因此，如何減少浮渣產(chǎn)生、充分回收浮渣中的含油，以及降低氣浮處理費用、提高氣浮和過濾器效率，解決不斷擴大的生產(chǎn)需求與日益嚴格的環(huán)境保護之間的矛盾，已成為石油石化企業(yè)迫切需要解決的技術(shù)難題[6]。

針對含油廢水的特性，開展了氣浮處理含油污水時不加混凝劑、絮凝劑等氣浮藥劑，而是通過產(chǎn)生高質(zhì)量的微氣泡保證氣浮效果，以特殊工藝減少氣浮浮渣體積，提高浮渣中污油的回收率和脫水性能的技術(shù)研究。該技術(shù)從污水處理整體工藝上綜合考慮，以較低的能量消耗成本省去大量的藥劑成本，同時降低了浮渣污油的處理成本，因而含油污水氣浮處理的綜合成本降低，同時提高了氣浮處理技術(shù)的經(jīng)濟和環(huán)保雙重效益。含油污水高效無藥氣浮法處理技術(shù)從源頭上減少含油浮渣等危險廢棄物的產(chǎn)生，降低化學藥劑和濾料的消耗，是一種先進的清潔生產(chǎn)工藝，對促進石油和石化企業(yè)清潔生產(chǎn)具有重要意義。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

含油污水（國內(nèi)某油田采油廢水）、四氯化碳、氯化鈉、硅酸鎂（均為分析純）。在實驗過程中使用Oil—480型紅外測油儀。

1.2 實驗方法

實驗方法如下：①將含油污水加入原水桶，根據(jù)需要調(diào)整原水的pH值；②用水泵將原水從水桶中吸出，在泵的出水管道中將預先設定好壓力的壓縮空氣加入原水中，通過混勻器充分混合均勻后進入反應罐（實驗中，為了與加藥氣浮的處理效果對比，在泵后和加氣前的管路中加入混凝劑或其他藥劑）；③調(diào)節(jié)反應罐壓力，保壓反應，進入氣浮桶進行氣液分離，氣浮浮渣排入浮渣桶，出水排入出水桶；④取氣浮桶下端出水進行水質(zhì)分析，上端浮出的浮渣作浮渣分析。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 壓力對處理效果的影響

分析壓力對處理效果的影響，確定最佳壓力，實驗結(jié)果見表1。由表1可知，在氣浮壓力不斷升高的情況下，含油污水除油率也逐漸升高，所產(chǎn)生的浮渣量也隨之增大。當氣浮壓裂大于0.3MPa時，除油率和浮渣量變化趨于平緩，且出水含油量小于30mg/L。綜合除油率和動力消耗，確定最佳溶氣壓力為0.3MPa。

2.2 氣水比對處理效果的影響

在泵的出水管道將不同體積的空氣加入含油污水中，并通過混勻器充分混勻后再將氣水混合物加入反應罐中。調(diào)整反應罐壓力并保持在0.35MPa進行保壓反應，氣浮處理后的含油污水最后進入氣浮桶進行氣液分離。分析氣水比對處理效果的影響，確定最佳氣水比的范圍，見表2。

表1 不同反應壓力下的無藥氣浮處理效果

表2 不同氣水比下的無藥氣浮處理效果

由表2可知，在實驗范圍內(nèi)，隨著氣水比的增大，出水含油量逐漸降低，浮渣量略有上升，當氣水比大于0.03以后，含油量和浮渣量趨于穩(wěn)定。

2.3 氣浮時間對處理效果的影響

氣水混合物在延遲反應器的反應時間是影響氣浮效果的一項重要因素。實驗考察了氣浮處理時間對處理效果的影響，從實驗結(jié)果可知，增加反應時間有利于提高除油效果，8min后除油率趨于衡定。

2.4 原水pH值對處理效果的影響

在原水桶內(nèi)調(diào)整含油污水的pH值后，調(diào)整反應罐壓力并保持在0.35MPa。分析反應時pH值對處理效果的影響，確定最佳反應pH值。

由實驗結(jié)果可知，在氣浮壓力為0.3MPa的條件下，污水pH值升高，氣浮處理后出水含油量也升高，除油率和浮渣量降低。處理前含油污水pH范圍為3.5～9時，出水含油量都低于30mg/L。綜合考慮浮渣產(chǎn)量、成本和設備防腐性能，確定最佳污水pH值為6.5～8.5。

2.5 原水含油量對處理效果的影響

在原水桶內(nèi)加入不同含油量的污水進行實驗。由實驗結(jié)果可知，進水含油量高時，氣浮處理出水含油量也高，反之，出水含油量低。當進水含油量分別為724.9、816.7mg/L時，出水含油量分別為29.1、31.8mg/L。綜合考慮生化系統(tǒng)處理對進水的水質(zhì)要求（含油量≤30mg/L），應將氣浮處理的含油污水含油量控制在800mg/L以內(nèi)。

2.6 無藥氣浮與加藥氣浮處理效果的對比

分析水質(zhì)變化對處理效果的影響，確定工藝對來水質(zhì)變化的適應性。同時，采用現(xiàn)場藥劑進行加藥氣浮，對比加藥氣浮與無藥氣浮的處理效果。實驗結(jié)果見表3。由表3可知，當原水含油量為213～824mg/L時，無藥氣浮出水含油量與加藥氣浮出水含油量接近，而無藥氣浮浮渣量比加藥氣浮浮渣量減少52.4%～75.1%，無藥氣浮在特定場合具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

表3 水質(zhì)變化對無藥氣浮的處理效果

3 結(jié)論

（1）通過提高溶氣壓力、增加氣水比、降低pH值有利于提高無藥氣浮的處理效果。綜合考慮成本與設備因素，確定最佳操作參數(shù)為：壓力0.3MPa、氣水比0.03、pH值7。

（2）在最佳操作條件下，采用無藥氣浮處理技術(shù)后出水含油量低于30mg/L，浮渣量比加藥氣浮降低52%以上。

（3）添加藥劑可提高氣浮處理效果，在實際處理過程中，加藥氣浮可作為無藥氣浮的備選方案，以適應現(xiàn)場更高處理要求的需要。

[1]李發(fā)永，李陽初，孫亮，等．含油污水的超濾法處理[J]．水處理技術(shù)，1995（3）：145-148.

[2]諸林，潘億勇．含油污水處理技術(shù)進展[J]．上海環(huán)境科學，1997（8）：38-41.

[3]高純璽，馬濤．高梯度聚結(jié)氣浮技術(shù)處理含聚采出水[J]．油氣田地面工程，2013，32（3）：36-37.

[4]包波，高艷麗，吳逸．淺析含聚污水回注對油田開發(fā)的影響及相應對策[J]．油氣田地面工程，2004，23（12）：26-27.

[5]周孫彪，康宜華，牛斌．油田采油污水回注處理技術(shù)回顧與展望[J]．石油機械，2002（12）：38-41.

[6]魏平方，鄧皓，鄒斌．含油污水處理技術(shù)與發(fā)展趨勢[J]．油氣田環(huán)境保護，2000（1）：34-36.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.030