斜板溶气气浮处理油田采出水的试验研究

Posted 2023-01-12 间距

篇首语：重要的不是发生了什么事情，而是要做哪些事来改善它。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了斜板溶气气浮处理油田采出水的试验研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

以某油田采出水为原水，研究了气浮池内部下向流斜板装置与回流比对气浮运行效果的影响。试验结果表明，斜板装置与回流比均对气浮效果影响很大，而且加入斜板装置对油田采出水中的含油量、SS的净化效率高。斜板板间距为60mm，回流比为30%的情况下，出水油、SS的质量浓度分别小于9、14mg/L，出水水质能够达到《石油化工水污染物排放标准》(GB428119-1984)的最高容许排放浓度的第一级排放标准。
在石油开采过程中，伴随着原油和天然气的采出，通常会产生大量的含油废水，含油废水处理的关键是实现油水分离以去除其中的油分。常用的油水分离方法有重力沉降、离心沉降、气浮、凝聚过滤、吸附、膜分离等，各种方法都有各自的优缺点和特定的适用范围[1-2]。由于气浮技术工艺成熟、成本低廉、处理量大，可去除粒径较小的分散油和部分溶解油，已成为油田采出水处理的优选工艺。但气浮工艺出水水质不稳定，受原水水质影响较大，而油田采出水的水质水量一般变化均较大，这样就大大缩小了该工艺的应用范围。我们针对该问题对普通气浮池做了改进，根据浅池理论，在气浮池分离区内部加入下向流斜板装置，并对该斜板溶气气浮池的运行效果进行了较为系统的研究。
1.材料与方法
1.1原水水质及出水要求
原水取自某油田采出水处理站的进水，油的质量浓度不大于200mg/L，SS的质量浓度为120～400mg/L，pH值为7.02～7.38。处理后的出水要求达到《石油化工水污染物排放标准》(GB428119-1984)的最高容许排放浓度的第一级排放标准，即悬浮物、油的质量浓度分别不大于100、10mg/L。
1.2工艺流程及试验装置
试验在某油田采出水处理站进行，工艺流程见图1。试验装置设计流量为0.5m3/h，试验装置10h连续运行，每个小时进行装置巡检与装置运行参数记录，同时进行3次水样采集和水质分析。

气浮池尺寸为880mm×400mm×910mm，内部斜板装置斜长为450mm，为了流体在板间保持层流设计斜板间距为60mm，倾角为60°，溶气释放器采用宽流道高效防堵释放器，消能过程采用一段直径约为10mm的软管。试验运行参数如表1。

2结果与讨论
2.1无斜板装置时的运行效果
首先，进行分离池中不设斜板装置的气浮运行效果试验。试验在回流比R为20%、30%、40%的3种情况下进行。对原水的处理效果见图2。由图2可知：①当回流比为20%和30%时，出水稳定，但是当进水水质较差时，出水含油量较高，不能满足出水要求。②当回流比为40%时，出水水质良好，出水满足要求，油与SS的平均去除率分别能够达到94.5%和93.9%，出水ρ(油)≤10mg/L，ρ(SS)≤15mg/L。③回流比越大，油和SS的去除率越高，耗能也随之增大。④在气浮池运行过程中，浮渣需要及时清理，在浮渣层增厚的过程中会出现明显的落渣现象，影响出水水质。

2.2有斜板装置时的运行效果
气浮池中加入斜板装置后的运行效果见图3。当加入斜板装置后，系统对采出水的净化效果有明显的改善：①当R=20%时，出水水质受进水水质的影响较大，当进水水质较差时，出水含油量不能满足要求。②当R=30%时，出水理想，能够达到出水要求，油和SS的去除率分别能达到94.8%和94.2%，出水ρ(油)≤9mg/L，ρ(SS)≤14mg/L。③当R=40%时，虽然出水效果很好，但耗能也随之增大，经济上不如R=30%时可行。

从图2、图3中可看出，回流比与斜板装置都是影响气浮池处理效果的重要因素。在有斜板装置的情况下，当R=30%时已可满足出水要求，出水效果优于无斜板情况。悬浮物去除率也大为增加。
2.3斜板间距对去除率的影响
当斜板间二次絮凝的泡絮结合体在斜板间上浮过程中，由于固液两相间的相互扰动，板间距过小则絮体和水流之间的缓冲层过小，使之很难上浮至浮渣层，势必恶化气浮效果，板间距过大也不能体现出斜板的层流布水的优点。因此，从这两方面考虑，必定存在一个最佳的斜板间距。
在斜板气浮的情况下，回流比为30%，其它参数如表1，检测板间距分别为40、60、80mm情况下的出水情况。板间距与除油率和SS去除率的关系见图4、图5。

从图4中可以看出，当板间距为40mm时，气浮的除油率不稳定，这是由于板间距过小，使二次絮凝的絮团不能上浮，而是随水排出造成的。而当板间距为60mm和80mm时除油率较稳定，一直保持在94%～97%，出水含油量较低。
从图5中可以看出，当板距在40mm时SS的去除率开始一直呈上升趋势，而在4h之后呈缓慢下降趋势，表明斜板表面有粘附聚集絮体的作用。运行开始的一段时间内，聚集在斜板板壁上的絮体没有随水排出，而经过了一段时间，当絮体越来越大，成为絮团，受水的剪切力增大，最终随水排出。而当板间距为60mm时，SS的去除率一直稳定在92%～96%，出水水质良好；在板间距为80mm时，虽然去除率很稳定，但均低于板间距为60mm时的去除率。
试验表明，在板间距为60mm情况下，斜板可以保持层流布水，水流流速适中，大大提高了分离效率。
3结论
(1)分离区斜板的加入，可以使絮体在斜板内部浮上的过程中发生二次絮凝反应，增大颗粒的尺寸，提高分离效率，改善出水水质。
(2)最佳斜板间距为60mm，当变宽或者变窄都会因为水力条件的影响而最终影响出水水质。
(3)加入斜板后，高效溶气气浮处理油田采出水效果好，出水水质稳定，在R=30%时，出水中油和SS的质量浓度分别不大于9和14mg/L，达到《石油化工水污染物排放标准》(GB428119-1984)的最高容许排放浓度的第一级排放标准。