气浮法污水处理技术 6页

油田化学















,,,,







一





气浮法污水处理技术贾文荤杨承志
中国石油天然气总公司勘探开发科学研究院
法污水处理技术原理和常用的三种气浮装豆。,提共简介了气浮针时我国原油和污水性质研制,,了一套室内模拟气浮装里同时研究了一套室内气浮工艺技术为快速筛选浮选剂应用于油田莫定了。,基拙通过实验证明了提高气浮效率的关健是把握气泡尺寸而药剂类型及用童又与气泡大小有立接。,。关系通过与原用美国药剂性能的时比研制并合成了

系列污水处理剂气浮法污水处理技术在国外已广泛应用于油田、炼厂、日用化工及其它工业污水处理
它与我国油田目前应用的沉降法污水处理不同,这一技术使气体呈微气泡状混入含油及各种杂质的污水中,微气泡的大小与加入的气浮药剂及工艺条件有关
气泡上浮时与水中微小固体颗粒及微油滴粘附在一起,使油、固体颗粒上浮至水面,被撤油器从水面撇除

,,可气浮法污水处理技术的优点是机械设备装置体积小占地面积小以由可拆卸的单元组成,能适应单井、井组、联合水处理站的工作条件,日处理水的能力可小至几百大至几。、,,千米处理后的油固体机械杂质进入管汇输油系统无须象沉淀技术那样定期清池排除污泥而占用农田
处理后的水可以用于密闭处理以减少暴氧机会
目前我国海洋石油公司、茂名炼油厂、辽河油田、大港油田、胜利油田等陆续引进美国气浮设备
根据各油田报告,设备运转可靠,处理效率高
但是,气浮药剂仰赖进口,价格,。昂贵经常不能保证供应我们研制了一套室内模拟气浮设备,针对我国原油和污水性质研究了一套工艺技术,通,
过同美国药剂的性能研究对比研制并合成了

系列气浮法污水处理剂气浮原理气浮速度取决于气泡或分散的悬浮颗粒
固体颗粒和油滴
从水中的重力分导



和
,,






考虑了气泡和油滴的大小应用


定律导出了油滴聚并系数
与气泡尺寸
‘,
〕
的关系式



卜




二〔


〕〔

卜一












〕

其中

。





卜
乙
。

二

一




一

,


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式中
聚并系数
油滴和气泡的半径
油滴密度,液体密
—
—
,—,—度计算和试验都证明气泡尺寸减小将使
值增加对于给定的气体流量随着气泡数,,

量的增加气泡尺寸减小油的去除率增加分析表明油的去除率与



成正比通



。。讯联系人母
北京中国石油夭然气总公司石油勘探开发科学研究院采收率所贾文苹

牙\n,

《雷诺数假定气泡的大小相同则气泡半径同气泡上升速度之间有下列关系
在

。





、

·,‘··



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二





,

其中
为一个气泡在无限边界液体中的上升速度




一

。

一
。











重力视气体流速
气体体积流速除以气浮柱的横断面积
气体浓度分数—。——



内加速度液体密度液体粘度由实测气体速度和体系体积的膨胀就可以由上式计算气泡—尺寸。根据气泡尺—寸的大小可以筛选最佳的工艺技术条件,同时可以初评药剂的优劣。当然药剂的最终确定,尚须根据油田原油性质、水质及工艺条件而定。气浮装置,
污水气浮装〔
,根据微气泡产生的方式置可分为溶气气浮装置和诱导气浮装置溶气法受温度影响严重,一般适应温度为
℃左右
温度过高,则溶解气量下降,浮选回收油的效。、、。



和天然气率太低气浮法常用的气体为空气采用天然气可以避免氧气在水中的溶解和氧气对气浮室及后续设备的腐蚀


溶气气浮装里,
主要设备为压气泵和气浮室
圆形或方形
见图
在压力下
一般为
一


即

一



将气体和要浮选的污水混合气体通过压力泵剪切成小气泡以强化在水中的溶解
混气水进入气浮室降压后释放出微小气泡,上浮气泡将油滴和机械杂质带至水面,由扫
·,,油臂连续撇除这种装置处理能力为

一

米
天米“一般清除油的效率较高易于密,,,,闭隔氧但易受进水和环境温度影响由于在压力下工作总投资较高泵及其它设备的操作费用也高。

诱导气浮装里,
该装置以机械混合的方式利用气浮药剂的作用将气体混入污水中形成微气泡根据混气方式又可分为二种


转
动型机械混气气浮装置装置的关键设备是在气浮室的中央装备电机传动的,,、
—转动叶轮叶轮的旋转使水产生一切向速度并形成负压使气水得以混合根据处理水量可


‘图
溶气气浮法流程示意图图
机械式混气气浮装置示意图
不溶解气体

混凝剂

气体

工除油器刮板

主管

空气———————泵

废水

扫油臂

水贮存器

入口

浮油层

分离出来的油
——————净化水

浮体

污泥

气浮室
螺旋浆

分布器—
———


\n以将若干个混气气浮室
图

组合成
一整套装置
,

喷射型混气气浮装且本法采用喷射装置使要处理的污水在喷射过程中节流降压,,
而将气体引入水中进入气量
气水比
通过喷射器的针阀调节见图
转动型机械式气浮装置的浮选效果比喷射式好,气体分布均匀,化学药剂投量小,因此使用较为普遍。气浮塔勺


多孔篇板

二

卜几’上气体流
计图
喷射器型气浮室示意图图
模拟试验流程
喷嘴流量控制阀

管汇

液面

—气体吸入口

—喷咀没入段
—
撤油器

—溢流堰

污—油出口

喷咀—角———气浮工艺技术条件的研究气浮效率除受污水含盐度、原油性质等因素影响外,还取决于气水比,气量、气泡大小、气泡上升速度等因素
气泡的大小还与气浮剂的类型、用量等有关,直接决定气浮效,〔‘,“’。,
率因此控制气泡尺寸是提高气浮效率的关键

摸拟试验装里模拟试验按图
所示装置流程在常温下进行
该装置由空气压缩机、配气阀、流量计和,



气浮塔组成气浮塔为容量升的带刻度玻璃管柱下部熔焊一陶瓷烧结多孔隔板作为气体分散器,

气流速度的影晌,、,取一升盐水溶液置于气浮塔中加入不同类型不同浓度的气浮剂以不同流速
通入空,,,
。气测量溶液体积的变化
△

根据式


计算气泡尺寸试验数据和结果列入表由,衷
气流速度的影晌表
可见在药剂

一加入量相同的条,件下气流速度增加时气泡尺寸有增大的趋




二二


、也

边王

一

△

几
阳

,
向因此为了获得最佳的气泡尺寸气流速玉口‘
”
月


艺




加招加




,




!度不宜太高将进气速度控制在

毫升
分





就可以得到理想的气泡尺寸





泣二朋

药荆类型的形响





,








表列出了在气流速度为
毫升
分


,







投药量为
时用

系列的药剂和美。下




!国药剂




所作的试验结果各种药剂的






起泡性能有明显不同美国药剂




最


\n,,

一
和

一
好我们研制的稍差一些但已比较接近
药荆投加t的影晌.,表3列出了GF一c和GF一E投加量的影响数据高投加量情况下药剂效能的下降是.一个需要探讨的间题衰2药荆类通的形晌(加.12ppm)衰3药荆投加l的影晌△V(ml)fsr、(卜m)加址(ppm)△y(ml)f’r‘林口)药荆药剂(.夕J户产d。.O.矛O,曰Q一0GFA犯3501313GFC04897913巧4820劝19759t20126048535835书25..GF旧7710.01510055.。2GFC004890045~.一。GFE120727GFD00438039。~。GFE0037260006166.一00515120006美国M333224气浮污水处理的除油除机杂效率在模拟试验装置上控制气泡尺寸的工艺流程条件确定之后,研究了清除水中污油(原油).和固体悬浮颗粒的效率.1含油污水制备摸拟,配制含1‘x10‘ppmNaCI和5X108ppmCaCI:的高含盐度的模拟地层水按设计量.棍入原油.2摸拟水样和洲试方法aCI14x10‘、,a:ppmx1CI50配制含NC勺pm的高含盐度的模拟地层水按试验设计,.量混入原油用油污水中所含的机械杂质配制固体颗粒悬浮液,.用721型分光光度计测定含油模拟水样的透光度计算除油效率通过与不同含量的硅.藻土悬浮液的对比,测定水中悬浮固体的含量.‘.3除油效率试验中控制气流速度、停留时间、污水原始含油量以及药剂用量等.除油效率以处理后..除去污油量占原始含油量的百分比表示试验药剂为GF一E和美国M332.,,图5为不同气流速度时的除油效率污水原始含油量100Pm停留时间60分钟投药量.,GF一50PmE在气流速度10Oml/min时的除油效率在85肠以上气流速度增加时无明显变化,在本模拟试验装置上,在相同情况下M3332的除油效率较低..,图6为药剂投入量的影响在本模拟试验装置及选定的工艺条件下加入20一SOppm,,.GF一E就达到足够高的除油率增加M3332投入量没有使除油率得到改善反而趋于下降.一不同停留时间的影响见图7在本试验条件下GFE的除油效率在浮选停留时间为20分钟时即达到较高值,而M332则需要120分钟以上.,.一在不同污水原始含油量的对比试验中GFE气浮剂也显示出较高的效能.4除机杂效率、图8分别描绘出GF一E和M3332药剂的加入量停留时间和气流速度对去除固体悬浮物。,.、的效率的影响在本模拟试验装置上在投药量50ppm气流速度10ml/min停留时间30分钟一,.时GFE型气浮剂可使固体机械悬浮物的去除率在90帕以上M3332的去除效率则接近于零..232\n·场。八GF咖洲产~、卜一~,一~~~..刁口一扫‘一一一/一GF一、一次口言一次宁503332M片,in,U皿1/mGPPm图5不同流速U时的除油效串、图6不同浮选剂用量G时的除油效率爪一一一岌经丢二孟。下七U)哟G讨T,、‘”‘“下而/尸}灭厂。‘p片、.次’次/一一.印厂厅/一/一306090120,nTmi,;,n;,。Gppmt口iUml/mi图7不同气浮时间T的除油效率爪、、图8不同药量G不同气浮时间T不同流速U时的除杂效率伟六、结论.,,1室内实验和理论计算表明气浮过程中气泡尺寸受许多因素的影响适当选择气浮.,剂可以使气泡尺寸足够小我们研制的气浮剂GF系列产品在基本性能上有的已接近美国.M3332气浮剂.,2有原油和固体悬浮物存在时在相同条件下国产气浮剂GF系列的除油效率和去固.体机杂悬浮物的效率都优于美国M3332气浮剂.,.3我们研制的室内模拟气浮装置和工艺技术可供各油田进行室内药剂筛选工作使用今考文欲1.Hiernen:,P.C.:“胶体与表面化学原理”,周祖康、马季铭译,北京大学出版社,198‘年版第101页。,.,..:.。.。,,,zeaanateane“29751ayDdRliffJCnt夕517RGAChE.:“”,,,,~3韩玉生美国采用叶轮式气浮工艺处理油田污水华铭石油设计1989NoZ3641。,。.,..:.,,,4arasenoanrea1911174iJdylREAICEJ717MhMTbH.arruee,.:em,”.e云.,,,5MiGChE夕S196924875。,..:。.,,,6ene川”e1962693iiDJChE9Si17Nkl1989(年10月18日收到)。.eonnueon(下转第239页tidp239)..‘233\n难测定,给现场应用带来一定困难参考文献.:,,,,1巨全义油田化学29874Nolg一5、:,,,。,一2.朱清泉蒲德华等高分子材料科学与工程19895N理5459。,3184861989SPE.:“”,,,4师树义等大港港西试验区聚合物调剖和注入性试验石油钻采工艺堵水技术专集1988.:,,,,,o一5巨全义等油田化学29907NZ15父2831751990(年3月2日收到)一PERFORMANCEEVALUATIONANDAPPLICATIONOFBS2EAS一STABILIZERFORBARIUMSTRONTIUMIONSINFORMATIONANDPRODUCEDATERSWuanu一,GHiu,uuan一enan。:。arc,n:r,too二cra:。;:a,:ZhJQYiRJi(刀lI诬r:fEP!诬d,DeveloP切e”tCha,z夕口艺n夕Pe￡role“优刀xPlorat主。”Bureau)ung一uan,ue一uaoor:eare儿:t“te,e”gduU”。er:ZhQiQPDH(P了ymRehl主tCh￡玄zyoc诬e:,f国。。aodTech,010夕C儿。,:口du)AbstraetThestabilizerforBa+十anr+十nnerazeaters,一ZE,5eoPoseoasPe-dSimilidwBS1mdfeasneszeaeeaeeooe:asasenreon,anoraneos-illyythidmliidplymbiigditgiphp五ateandsurfaeeaetiveandotheradditives.ThelaboratoryPerforrnaneoevaluationshowsthatthisnewwater-treatingagenteaninhibitgenerationofbarium/strontiumsulfatessealeandofealeiumsuatesealeaswell,eausesnooraonaae,5noeorrosve,anoesnoner-lffmtidmg1tiddtitereorentereretoterater一treatngeoeaseoonusenangng01fbifdwihhwihmilmmlydiChqi】Fieldinordinaryeoneentrations.Inhiglzsolutioneoneentrations,however,BS一2Ewillreaetae。一,withbterieide1227andbopree于pitatedeasorptonoZEanyoteThdifBSmilfh,.eopoyerntnporousea5sgneanteotestson一2Einmeteringandlmiiimdi1iifiThfildBSneetonstatonsannprouengesaresueeessu.一iiididiwllflBS2E15tobeusedinsteadofj一,.,.Vioeo953NaleoeoUSA。.eon七1nuedfromp233)(上接第233页OILYWASTEATERTREATINGTECHNIQUEBYUSINGWAIRFLOATATIONMETHOD一aen一eanann一,二e,:,centJiWLdYgChegzhi(DePartto厅O尸S诬if云c尸esearelj。I,:st玄t::teofPetrole“。:厅二oral。。日”eve,:ento。夕)Pl诬了Dlo夕BiijAbstraetTheprineiplesofpurifyingwastewatersbyusingairfloatationmethodandt五reekindsofsueequipmenteommonosodinpraetieoareintrodueodriefly.Alaoratorydevieehlybbforsim以atngaroatonroeesstoPur0犷Produeeaters5eonstruete,oneliifliPify11dw1dwhiheeroraneooaseresoneeveoooaaonaens一,一,一,一,anthpfmfifwlydlpdflttigt(GFABCDd一5evauaeoarsonaneane,,aneeenooeaE)1ltedinmpiwith八merihemiealM3332dththlgileononsoaerreaenosoeeeasaronvesae·ditifwtttmtwitthhmilitigtdtssowntatsoeliIihlimgraesooatatonagentoar:smaroreeto.9.dfGFfliiil王os认度3332inbasieeharaeteristies(e。。gcnerateanoneoe,一,rthesizeofbubbld)dfthmGFEgivesmuehhigherateofdeoiling.85an‘oenatnSospendedsolids(anoes()%)1flimii琴>90多石)thM3332d,,239