胜利油田孤东采油厂 朱益飞

　　1 引言

　　随着油田开发进程的加快，油田废水日益增多，严重地污染了生态环境。油田废水水质复杂，含有石油破乳剂、盐、酚、硫等污染环境物质[1]。油田废水一般具有以下特征：含油量高（1000mg/L）；矿化度高（20000-50000mg/L）；PH值偏碱（7.5-8.5）；废水中含有细菌（硫酸盐还原菌SRB5-10μm）等。油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分[2]。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，处理工艺应有所选择。为此，我们在调研的基础上，提出了采用《曝气射流水质稳定技术在油田污水处理中的应用》这一试验研究应用方案，并收到良好的现场应用效果。

　　2 国内常用的几种气浮除油技术比较

　　目前国内常用的气浮除油技术有：混凝气浮除油技术、加压溶气气浮除油技术和射流气浮除油技术三种。混凝气浮除油技术，其工作原理是化学混凝气浮法，先调节污水PH值，然后加入混凝剂和助凝剂，以气浮法产生浮渣形成去除污水中不溶性有机物和盐，并去除大部分石油类，但需投加混凝剂，工艺复杂，成本高。压溶气气浮除油技术的特点是将被处理污水用水泵加压送入专门装置的溶气罐，在罐内使空气充分溶于水中，然后在气浮池中经释放器突然减到常压，这时溶解于水中的晕饱和空气以微细气泡在池中逸出，将水中悬浮物颗粒或油粒带到水面形成浮渣排除之。该技术虽然不需要加任何絮凝剂，但需要加压泵、空气压缩机、射流器、高压溶气罐等复杂设备，投资大，且耗电量大，污水处理成本高。而射流气浮除油技术是通过射流泵以高压射流方式增强污水的溶气能力，促使微气泡均匀分布，以提高除油效率。该技术通过压力控制，可产生需要的气泡直径，气泡直径变化范围在10～100μm，比表面积大，吸附能力强，操作方便，污水处理过程运行平稳且费用少[3][4]。

　　3 曝气射流水质稳定技术工作原理

　　新型涡凹曝气机（曝气头）是通过散气叶轮，将"微气泡"直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮升作用下"絮团"浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离；不需要清理喷嘴，不会发生阻塞现象[5]。该技术主要由潜水泵、射流器、散流器、吸气管和软管五部分组成。在传统射流机理基础上融合了先进的散流技术，采用射流曝气方式[6][7]。

　　运行时，水泵叶轮在潜水电机带动下高速旋转，将泥水混合物推入射流器形成射流，在射流周围产生负压区，将空气通过吸气管吸入射流喷嘴负压区，在射流器的喉管内进行气、水、泥充分混合，又通过射流器的扩散管将射流的动能逐步转变成压能后进入散流器。在散流器内，气、水、泥混合物进一步混合，迫使气体继续剪切、粉碎并乳化，保证绝大部分氧充分溶解于水中。同时，在射流流体压力的作用下，射流携带氧分子和微小气泡，从散流器的喷嘴中倾斜向下喷出、扩散，形成对水体和对生化池底部污泥冲击、搅拌后，由池底缓缓上升至水面，微气泡在水中停留时间一般长达30秒以上，使空气中的氧充分被溶解和吸收，提高了氧转移效率和充氧能力。

　　该系统能使泥水与空气在射流器内产生较高的负压和强烈的紊动、搅拌、剪切，促使液膜与气膜高频振荡，使气泡直径大幅度减小，气泡数目增多，增大气泡的比表面积，同时也使气液膜变薄，能极大地降低传质阻力，使氧分子更好地从气相转移到液相。射流在高速前进过程中，在分散器内高速旋转的作用下，具有较高的角速度，使射流具有较强的穿透力，使微小气泡在水中行程远，增强搅拌、推流与增氧能力。

　　4 曝气射流水质稳定技术的特点

　　（1）高效溶氧。独特的散流器设计，使吸入的空气与泥水混合均匀，产生气泡细小且数量繁多，溶氧率高。氧转移效率高达30%，比传统的鼓风曝气提高35%。

　　（2）搅拌充分。高速旋转的气、水、泥混合物（即活性污泥）穿透力强，使氧在水中转移效率高，同时达到良好的搅拌效果，可保证活性污泥混合均匀，保持活性污泥呈悬浮状态。同时，由于搅拌混合推流作用强烈，提高了曝气池的容积利用率。

　　（3）运转无噪音。该技术设计为水下运转方式，无噪音，改善了工作环境，可布置在生活小区的污水处理设施中。

　　（4）系统简单，性能可靠。该技术无需鼓风曝气法中的风机房和复杂的空气管路系统，系统简单，无堵塞现象，无需空气过滤装置，运转稳定。射流器和散流器均采用耐腐蚀的高密度聚乙烯工程塑料制造，潜水泵采用机械密封，运行可靠。

　　（5）易安装，少维护。该技术整体性好，安装方便，且节省运行费用和占地面 ，可根据曝气池结构特点、待处理水的水量、水质指标变化等任意调节空气量、灵活选择安装位置、布置方式、喷射角度、潜水深度等。该技术通常将射流器安装在散流器上，潜水泵单独布置，并采用软管连接，以便水泵吊出维护，避免设备维护时放空池水，同时，搬运、吊装、拆卸更方便。由于射流器和散流器属于静止设备，无须运转维护，潜水泵选用专业厂家产品，质量易于保证，因此，该系统基本不需要频繁维护，一般对潜水泵每年例行维护一次。

　　（6）适用范围广。该技术适用范围广，可用于工业废水处理和生活污水处理，也可用于河道、湖泊等地表水的处理、地下水除铁除锰的给水处理，可用于原油污水处理，可用于活性污泥法曝气池曝气搅拌、调节池均质搅拌、污水处理厂的曝气沉砂、好氧池曝气、混凝池搅拌、化学法的反应池搅拌均合等场合。

　　5 曝气射流水质稳定技术的特点

　　经反应池加药反应后的污水与溶气罐内形成的溶气水在接触池混合，一同进入气浮池，由于溶气水中含有大量的微气泡会与污水中的油粒结合，使油粒的密度变得很轻而被微细气泡托浮到水面，从而将油和水分离，浮油将被刮渣机刮至集油池，从集油池流出进入原油回收罐，清水流入清水罐，经过滤器过滤后进入注水罐，清水罐中溢流阀控制气浮罐的清水进入清水罐的量，以便保证气浮罐最佳刮油水位。

　　6 现场应用情况

　　东一联污水站1988年12月于建成投产，设计污水处理能力4*104m3/d，实际处理污水4.4*104m3/d，主要采用重力沉降加过滤处理工艺。

　　东一联污水站采用重力沉降处理工艺，油站来水和分水器来水经两座5000m3一次除油罐和两座3000m3二次除油处理后，进缓冲罐经水外输泵外输到注水罐。目前污水超负荷运行，一次除油罐除油率较高，平均80%左右，二次除油罐收油困难，除油率较低，平均20%左右，缓冲罐单罐运行，容积小基本没有除油功能[2]。

　　该技术于2016年1月在胜利油田孤东采油厂东一联污水站投入先导应用试验，通过开展高效气浮含聚污水处理技术先导试验，试验污水量2.6m3/h，高效气浮污水处理装置与专用药剂联合使用，取得很好的污水除油处理效果，处理后污水水质可以达到标准水质要求，最优成本4.5元/立方米，污泥产生量为9.1千克/立方米。即使专用药剂投加种类不全或不投加专用药剂时，仍能满足过滤器50 mg/L的要求。按照短流程、低成本、抗冲击的原则，调研污水预处理技术，分别开展预处理+过滤技术现场试验，两级过滤水质达到标准要求，一级过滤悬浮物控制在20mg/L左右，气浮除油基本控制在100mg/L左右，投加除油剂后污水含油可以达到50mg/L以下，取得良好先导性试验研究效果。

　　在前期开展含聚污水处理技术先导试验研究的基础上，针对该站污水中2.429μm以下的颗粒占到79.4%～96.72%，大颗粒悬浮物基本被去除，但砂床过滤器对粒径小于4μm悬浮物去除效果不佳的实际情况（悬浮物去除率仅为54.8%），提出采用先进的“气浮+聚结+过滤”的技术优化方案，实施污水过滤工艺技术改造，最终达到污水悬浮物控制在20mg/L，污水含油控制在50mg/L以下的四级水质质量标准，满足油田回注水的水质质量要求。

　　7 实施效果

　　表1为改造后污水站外输污水水质指标统计表。

　　从表1中可以看出，该污水处理站实施综合污水处理技术优化改造后，外输污水水质得到明显改善，污水站进水平均含油为454.4mg/L，与改造前相比得到大幅下降，平均外输污水含油量达到40.6mg/L，平均除油率达到91.1%，平均外输污水悬浮物含量为19.4mg/L，外输污水水质达到国家四级水质质量标准要求，污水水质治理取得理想效果。

　　8 结束语

　　加强油田污处理技术试验应用研究是一项十分重要的工作。实践证明，曝气射流水质稳定技术技术先进，具有溶氧效率高，搅拌充分，运转无噪音，易安装少维护，适用范围广，处理成本低，除油效率高等优点，按照“先除油后除悬浮物”的污水处理思路，实施污水站分类治理的效果是明显的，应用曝气射流水质稳定技术再投加除油剂后污水含油可以达到污水水质处理目标，最终达到攻克油田含聚污水处理技术难题的目的是切实可行的。

　　参考文献

　　[1] 毕毅,高磊,隋东.油田水质管理信息系统的开发与应用[J].石油工业技术监督,2007,23（12）:29-31.

　　[2] 朱益飞,董玉忠,杨梅.花孤东采油厂污水处理现状及对策分析[J].石油石化节能,2013,3（11）:55-58.

　　[3] 魏飞,张雅杰.气浮法处理含油污水的试验研究[J].电力环境保护杂志,2005,15（1）:34-35.

　　[4] 马自俊. 乳状液与含油污水处理技术[J].北京:中国石化出版社,2006:236-243.

　　[5] 佟瑞宏,陈庚顺.新型带式压滤机在污水处理中的应用[J],辽东学院学报:自然科学版,2007,27（1）:43-46.

　　[6] 王永树,吴成强.射流气浮除油技术在焦化废水预处理过程中的应用[J],柳钢科技,2008,15（1）:43-45.

　　[7] 朱小萍,吴章发.射流气浮除油技术在剩余氨水处理中的应用[J],江西煤碳科技,2007,16（4）:66-67.

　　作者简介

　　朱益飞，高级工程师，1989年7月毕业于华东石油学院（生产过程自动化专业），从事油田技术质量监督工作。