胜利油田气浮磁分离污水处理技术现场试验

付法栋 边江 于丹丹 石念军 蒋文明

1中国石化胜利油田分公司采油工程处2中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院3中国石油大学（北京）机械与储运工程学院4中国石化胜利油田分公司孤东采油厂

胜利油田气浮磁分离污水处理技术现场试验

付法栋1边江2于丹丹3石念军4蒋文明2

1中国石化胜利油田分公司采油工程处2中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院3中国石油大学（北京）机械与储运工程学院4中国石化胜利油田分公司孤东采油厂

在胜利油田坨一污水站进行气浮磁分离污水处理技术现场试验，结果表明：OPS+ CoMag系统对污油和悬浮物含量不同的污水处理效果均比较理想，OPS装置和CoMag装置出水的含油量、悬浮物、粒径中值等主要水质指标优于设计指标；OPS技术对于污油和悬浮物含量高的污水具有较高的去除效率，适合作为沉降罐的下一道处理工序，处理含油率高（波动值较大）的污水；CoMag技术作为气浮处理以后的二级处理工艺，对污油和悬浮物含量低的污水具有很高的去除效率，但其可处理浓度范围较小。

气浮；磁分离；污水处理；试验；流程；去除率

胜利油田作为国内第二大石油生产基地，目前已进入开发后期，为了使油田产量保持稳定，注聚合物驱油的三次采油技术已经成为采油的主要手段。与传统的清水驱油相比，注聚合物驱油技术采出污水的物化性质更为复杂，携带固体悬浮物能力更强，同时对化学处理药剂的损耗更大[1-3]。传统的污水处理设备和方法已难以满足生产要求，迫切需要一种能够有效处理含聚污水、效率高、成本低的污水处理新技术。

气浮磁分离污水处理（OPS+CoMag）是国内刚开始应用的污水处理技术，OPS（气浮处理技术）在不加药的前提下，采用加压溶气气浮除油和聚结除油原理实现除油，改变了除油系统对药剂严重依赖的现状；CoMag（磁分离工艺），通过投加磁粉与絮凝剂，产生高密度絮体携带污油加速沉降，实现污水除油。在胜利油田开展OPS+CoMag污水处理现场试验，取得了较好的效果。

1 工作原理与工艺流程

污水处理主要采用OPS装置和CoMag技术工艺，工艺流程如图1所示。

OPS装置的工作原理：含油污水进入OPS装置，在装置中旋流的作用下实现初步的油水分离，分离之后的部分油滴、悬浮物与微小气泡在旋流气浮下发生黏附形成聚团，由于密度差的存在，聚团上浮到水面，实现与水的分离；剩余的油滴与悬浮物进入集聚除油系统进行进一步处理，其中一部分直径为1～30mm的小油滴在运动过程中，互相之间不断碰撞、摩擦，进而使其表面层被破坏，循环往复之后，油滴不断聚集生长，当直径＞25mm后被小气泡携带上浮到水面，从而实现分离。悬浮物沉积在装置底部，随后进入集污池[4]。

CoMag处理工艺工作原理：由OPS装置处理分离过后的水首先进入混合反应罐，此时向罐中加入絮凝剂、聚合物及超细磁粉，与来水混合后经充分搅拌产生高密度的磁嵌合絮状体，之后流入澄清罐中。由于澄清罐为锥形体，这些絮状体在密度差的作用下会迅速沉降，沉降到底部的磁性絮状物被抽出，同时夹带在其中的所有固体颗粒也一并排出，至此得到经过初步处理的上清液。将上清液输送至磁过滤器中对液流进行冲洗，进一步去除细小絮体及悬浮颗粒物后排出，若出水达标，则进行回注。污泥中的磁粉经磁鼓分离器回收并循环至反应池，污泥则进入处理系统作进一步处理。

图1 OPS+CoMag技术工艺流程

2 流程改造

为提高OPS+CoMag技术工艺的污水处理效果，在胜利油田坨一污水站进行了流程改造，改造后的现场污水处理流程见图2。

图2 改造后的污水处理工艺流程

3 试验效果

3.1 设备试运及整改阶段

根据系统进水含油情况进行了两个阶段的水质检测。

低含油进水阶段：此阶段系统进水为2座3000m3污水罐的出水，进水含油量平均为166mg/L，悬浮物含量为34mg/L，检测数据见表1。

表1 低含油进水阶段OPS+CoMag系统出水水质检测结果

高含油进水阶段：此阶段停运1座3000m3污水罐，进水含油量平均为557mg/L，悬浮物含量为35mg/L，检测数据见表2。

表2 高含油进水阶段OPS+CoMag系统出水水质检测结果

由表1、表2可知，试运行阶段OPS+CoMag系统对污油和悬浮物的处理效果总体较好，在污油和悬浮物含量较高时过滤效果更为明显。在低含油进水阶段，污油去除率为98.5%，悬浮物去除效率为77%；在高含油进水阶段，污油去除率高达99.3%，悬浮物去除效率高达82.9%。可见，该工艺的污油去除率及悬浮物去除效率都很高，污水处理效果十分明显。

3.2 设备评价验收阶段

在设备正常运行阶段，进行连续33天的处理效果跟踪检测。对每天的污水取样进行编号，编号方式为0～32，然后进行含油和悬浮物含量检测。运行期间OPS装置和CoMag装置出水水质化验结果见表3，OPS装置和CoMag装置出水水质设计指标见表4，通过对比判断OPS+CoMag系统是否达到预期效果。

表3 评价验收阶段OPS+CoMag系统出水水质检测结果

表4 OPS+CoMag系统出水设计指标

从系统除油及除悬浮物效果曲线可以看出：OPS+CoMag系统对污油和悬浮物含量不同的污水均具有较好的处理效果，说明该系统的适应能力较强，处理浓度范围大。

从表3、表4可以得出，OPS+CoMag系统出水的含油量、悬浮物、粒径中值均优于设计指标；在不加药的情况下，OPS装置的除油效率和除悬浮物效率分别达到95.1%和53.9%；在加药的情况下，CoMag装置的除油效率可达97.0%，除悬浮物效率和除聚合物效率更是高达96.1%和100%。经过整个装置处理后，出水中COD的去除效率达到89%，CoMag装置出水溶解氧未达到设计指标。

4 经济分析

当处理流量为4500m3/d时，对OPS+CoMag系统的耗电费用、加药费用、清水消耗费用、磁粉损耗费用及总运行费用进行统计分析，并与常规处理工艺的运行成本进行对比。结果表明：OPS+CoMag系统的电费较高，但加药费用明显降低，总运行费用大幅减少。采用OPS+CoMag污水处理系统，虽然一次性投资较高，但实际处理能力达到设计要求，且处理时间短，处理系统占地面积小，总体上具有较好的经济效益。

5 结论

在胜利油田坨一污水站对OPS+CoMag系统进行现场试验研究，得出以下结论：

（1）OPS+CoMag系统对污油和悬浮物含量不同的污水处理效果均比较理想，经过该系统处理后，污水中的含油量、悬浮物、粒径中值、COD等主要水质指标均优于设计指标，说明该工艺系统对现场的处理工况有一定的适应能力，系统的污水处理效果明显。

（2）气浮处理技术(OPS)对于污油和悬浮物含量高的污水具有较高的去除效率，适合作为沉降罐的下一道处理工序，处理含油率高（波动值较大）的污水；磁分离工艺(CoMag)作为气浮处理以后的二级处理工艺，对污油和悬浮物含量低的污水具有很高的去除效率，但其可处理浓度范围较小。

[1]周卫东，佟德水，李罗鹏．油田采出水处理方法研究进展[J]．工业水处理，2008，28（12）：5-8．

[2]王慧云，刘爱芹，温新民．影响油田采出水界面电性质的因素[J]．中国石油大学学报：自然科学版，2008，32（3）：143-146．

[3]李国珍，肖华，董守平．油水分离技术及其进展[J]．油气田地面工程，2001，20（2）：7-9．

[4]王法芹．综合物理除油加磁过滤技术处理含油污水[J]．油气田地面工程，2012，31（8）：48-49．

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.010