王蘭潔 甘琦 潘兵濤 劉云鶴

1長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院2長慶油田采油一廠3長慶實業(yè)集團(tuán)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(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院2長慶油田采油一廠3長慶實業(yè)集團(tuán)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(yīng)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；無藥氣浮；除油；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(jìn)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(kuò)大的生產(chǎn)需求與日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)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(jì)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(xué)藥劑和濾料的消耗，是一種先進(jìn)的清潔生產(chǎn)工藝，對促進(jìn)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(yù)先設(shè)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(jìn)入反應(yīng)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(yīng)罐壓力，保壓反應(yīng)，進(jìn)入氣浮桶進(jìn)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(jìn)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(dāng)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(yīng)罐中。調(diào)整反應(yīng)罐壓力并保持在0.35MPa進(jìn)行保壓反應(yīng)，氣浮處理后的含油污水最后進(jìn)入氣浮桶進(jìn)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(yīng)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(dāng)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(yīng)器的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)罐壓力并保持在0.35MPa。分析反應(yīng)時pH值對處理效果的影響，確定最佳反應(yīng)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(shè)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(jìn)行實驗。由實驗結(jié)果可知，進(jìn)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(dāng)進(jìn)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(jìn)水的水質(zhì)要求（含油量≤30mg/L），應(yīng)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(yīng)性。同時，采用現(xiàn)場藥劑進(jìn)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(dāng)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(shè)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(yīng)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(jìn)展[J]．上海環(huán)境科學(xué)，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(yīng)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(jī)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(hù)，2000（1）：34-36.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.030