斜板溶气气浮法对油田含油污水的处理实验

浏览: 作者: 来源: 时间:2020-11-07 分类:技术支持

摘要:研究了斜板溶气气浮法对油田含油污水的处理效果。根据不同的工艺参数条件,包括斜板间距、回流比、表面负荷、絮凝剂投加、气泡层厚度等。设计试验,研究斜板溶气气浮法对舍油污水的处理效果变化,确定最优的参数值。针对莱油田的采油污水处理,对比于传统的溶气气浮法,验证了斜板溶气气浮法处理含油污水的持续.稳定的优越效果.处理后水体含油量控制在10 mg/L以下。


油田含油污水,根据油田的地质条件,石油开采工艺、原油性质等特点,虽然略有不同,但是各油田含油废水具有有机物多、悬浮物多、含油量高、矿化度高、水质偏碱性等特征。含油废水来源多、数量大而且污染面广,其对环境将造成很大危害,进人其他水体,将会使水变臭,影响江河湖泊等水体的自净功能,同时污水中还含有对生物有毒物质,导致水中鱼、虾等生物大规模死亡。含油污水还会对土壤造成很大的危害。


目前,油田含油污水的处理中,溶气气浮法(DAF)在世界各国得到广泛应用。溶气气浮法可以快速、高效、可靠、安全地处理含油污水,使用方便,节约成本。溶气气浮法通过对含油污水增加压力并导人空气,使空气充分溶人污水,使污水中空气含量增加导人含有混凝剂的水中,当污水在气浮池中通过释放器突然降至常压时,水中过量的空气将会以微小气泡析出,并将水中杂质、污染物、含油颗粒、悬浮物等带到水面,达到固液分离。


其实验根据溶气气浮法,研究斜板溶气气浮法,设计溶气气浮装置和实验,确定斜板气浮的最佳工艺参数条件,处理油田含油污水,建立安全.有效的油田含油污水处理方法。


一、斜板溶气气浮实验装置与方法

斜板溶气气浮实验装置包括4个部分:

(1)配水系统:包括配水水箱、加压水泵、回流泵;

(2)混凝反应系统:加药装置管式反应器;

(3)溶气释放系统:空压机、溶气罐、溶气释放器;

(4)分离系统:气浮池。

    该斜板溶气气浮装置平面尺寸为850 mm × 400 mm><900 mm,设计流量为0 • 8 m3 / h,接触区的尺寸为300 mm × 400 mm × 530 mm。

    斜板溶气气浮实验装置的特点是在气浮池分离系统中,增加了斜板结构。当溶气水经过释放系统,在气浮池中与待处理的污水混合时,溶气水释放出的微小气泡与污水中的油质、杂质颗粒等混合、黏附。由于在气浮池增加了斜板,可以充分利用浅池原理,使污水中杂质、污染物、含油颗粒、悬浮物与水得到更加彻底的分离,污水处理效果更好。而且由于斜板溶气气浮法气浮池的深度浅,成本低,更容易推广和应用。图1为斜板气浮实验装置中斜板气浮池结构图。图2为斜板溶气气浮实验装置处理含油废水工艺方案。



二、工艺条件对气浮效果的影响

斜板溶气气浮实验过程包括两个阶段:

第一阶段含油污水破乳、混凝阶段;

第二阶段即油粒、悬浮物、杂质和水分离阶段。

实验过程中,研究了在不同的各工艺参数条件下,包括斜板间距、回流比、表面负荷、絮凝剂投加、气泡层厚度等,斜板溶气气浮法对含油污水处理的效果,确定了这些工艺参数的最优值。实验用含油污水由实验室条件下制备得到,利用油田原油和污泥得到的油样50mL,加人300mL水中,并加人6g的石油磺酸钠,水浴加热并高速搅拌30min,制备含油污水。

实验条件:水温25℃,溶气压力0.7MPa,气水体积比为15%,污水的絮凝反应时间为180s,管式反应器中水流速为1m/s。


2.1斜板板间距影响分析

分别研究了斜板间距为45、65、85 mm条件下,斜板间距对溶气气浮效果的影响,结果见图3。实验中均添加有聚合氯化铝(PAC)和阳离子聚丙烯酰胺(PAM),回流比设定为30 ‰,表面负荷为9 m3 / ()2 • h)。由图3可知,当斜板间距为65 mm和85 mm时,随着进水含油量的增加,而出水含油量较小,且保持在一个稳定的水平,其斜板间距为6 5 mm处理效果最优。因此,斜板溶气气浮的斜板间距宜采用65 mm,溶气气浮处理效果最好。


2.2表面负荷影响分析

分别研究了在不同的表面负荷下,斜板溶气气浮法对含油污水的处理效果,结果见图4。试验初始条件为:污水中含油量为270mg/L左右,浊度为65~75 NTU。实验中均添加有PAC和PAM,回流比设定为30%,斜板间距为65mm.


由图4可知,当表面负荷增大时,实验对含油污水中油量的去除效果一直保持稳定。但是,对于含油污水中浊度的去除,则效果较差。但表面负荷大于9 m3/()2 • h)时,处理后污水中的浊度则快速升高,处理效果显著下降。表面负荷低于9 m3/()2 • h)时,则处理后污水中含油量和浊度都很理想。


2.3回流比影响分析

分别研究了在不同的回流比下,斜板溶气气浮法对含油污水的处理效果,结果见图5。试验初始条件为:污水中含油量为230mg/ L左右,浊度为45、55 NTU。由图5可知,当回流比大于30%时,含油污水处理效果较为理想,出水中含油量和浊度都保持在较低水平。当回流比为40‰、50‰时,出水中含油量和浊度已经保持在稳定水平。而当回流比为10%、3 0%时,出水中含油量和浊度则较大,但是随着回流比的增大,出水中含油量和浊度均下降很快。因此,最佳回流比为30‰。


2.4分离区气泡层厚度影响分析

分别研究了在不同的分离区气泡层厚度下, 斜板溶气气浮法对含油污水的处理效果.试验初始条件为:污水中含油量为2 3 0 mg/ L 左右,浊度为65、70 NTUO分离区气泡层中存在着气态、液态和固态《一《相混合,主要作用是使污水中含油物质、悬浮物等与清水分离。由图6可知,当气泡层增大时,出水含油量和浊度变得越来越低。而出水中浊度对气泡层厚度的增加更敏感、更剧烈,气泡层越厚,出水浊度将显著的降低。但是,当气泡层厚度大于15 cm时,出水中含油量变化较小。因此,如果含油污水浊度较大,则分离区气泡层厚度应达到30 cm以上。


2.5絮凝剂影响分析

采用常用的混凝剂聚合氯化铝(PAC)和阳离子聚内烯酰胺(PAM)分别进行了3种试验,结果见表 1。试验初始条件为:污水中含油量为70、130 mg/ L,浊度为6 5、8 5 NTU。由表1可知,添加絮凝剂可以显著地改善气浮效果,而且添加了PAC和 PAM之后,污水处理效果更好。


2.6 斜板溶气气浮与传统溶气气浮处理

效果比较分别研究了在不同的污水初始含油量和表面负荷因素下,斜板溶气气浮法和传统的溶气气浮法对含油污水的处理效果对比,结果见图7和图8。传统溶气气浮法是指在污水和溶气水混合的气浮池中,无斜板结构的气浮装置。由图7和图8可知,在污水初始含油量和表面负荷因素变化时,斜板溶气气浮法对含油污水的处理效果显著优于传统溶气气浮法。



三、斜板溶气气浮装置应用分析

将斜板溶气气浮装置应用于某油田含油污水处理,验证斜板溶气气浮装置实际的含油污水处理效果,同时对比传统的溶气气浮法,验证斜板溶气气浮法的优越性。


3.1实验方法及流程

实验采用处理水量0 • 5 m3 /h的斜板溶气气浮装置进行试验,而含油污水为该油田采出水处理站的进水,其中油的质量浓度不大于200 mg/Lo斜板溶气气浮装置在现场连续进行45 d,每天24 h连续运行,每隔2 h记录装置运行参数,并对污水进行采样分析。预期含油污水处理效果为油的质量浓度不大于10 mg/Lo


3 .2实验结果分析

表2为斜板溶气气浮法和传统溶气气浮法处理污水前后水质变化。由表2可知,针对同一种油田含油污水,斜板溶气气浮法比传统的溶气气浮法处理效果更好,处理效率更高。斜板溶气气浮法处理后得到的水体含油量均值为7 • 3 mg / L,而传统溶气气浮法处理得到的水体含油量均值为26 • 5 mg/Lo 同时,在连续4 5 d的运行过程中,斜板溶气气浮法得到的水体的含油量始终维持在最大值10 • 3 mg/ L、最小值4.2 mg/ L、均值为7 • 3 mg/ L的水平,说明斜板溶气气浮装置处于稳定运行中,含油污水处理效果稳定。


因此,根据本次现场实验结果,可得斜板溶气气浮装置可以有效地处理油田含油污水,污水处理效果稳定且优秀,处理后水体水质满足要求,实现了良好经济效益和环境效益。


四、结论 

本文对斜板溶气气浮法处理含油废水的机理进行了研究,根据试验结果,可知该斜板溶气气浮法处理油田含油污水时的最佳参数:PAC与PAM添加量为6 0mg/L和1mg/L,斜板间距60mm,回流比30%,表面负荷9m3/m2.h,气泡层厚30cm。

通过对某油田含油废水的处理实验验证,结果表明,对比于传统的溶气气浮法,斜板溶气气浮法可以获得更好的处理效果,而且对含油污水的处理能力稳定,连续45d不间断实验表明,在连续运行下,斜板溶气气浮法处理后水体含油量能够一直维持在10 mg/L以下。因此,斜板溶气气浮法可广泛应用于油田含油污水的处理。