某海上油田污水处理装置升级过程中出现的问题及处理方法

(长江大学 湖北 武汉 430100)

一、油田生产污水处理流程概述

井口产出的油水混合物经过分离器重力沉降分离后，每个分离器分离出的水通过管线汇合到撇油罐进行聚集缓冲，少量油经过撇油罐油槽撇掉，污水通过污水增压泵将污水压力从3bar提高到9.5bar，然后进入水力旋流器，通过水力旋流管旋流处理后，处理后的水经过水力旋流器出口排出(水出口压力5.6bar),经过液位调节阀后进入下一级处理单元，污油经过溢油端排放进闭排系统，这里主要控制好水力旋流器的油水端压差比(压差比=(入口压力-溢油压力)/(入口压力-出口压力))，一般通过旋流器后处理的污水含油值可以达到30ppm左右。水力旋流器出口的水流向气浮选处理装置，气浮选污水处理装置分两级处理，一级气浮选罐压力控制在1.2bar，二级压力控制在1bar，经过两级处理后检测合格直接排海。

二、气浮选污水处理装置的工作原理

微气泡旋流气浮装置在运行时，吸气泵从微气泡旋流气浮器的出水端抽取水流，从微气泡旋流气浮器的顶部抽取保压气，经吸气泵初步混合后，再进入微气泡发生器，生成带有大量微细气泡的溶气水，然后将该溶气水引入微气泡旋流气浮器的旋流混合区，与来液含油水进行混合，使微细气泡溶气水与含油水进行充分混合接触，使微细气泡与小粒径的分散油、乳化油尽可能的发生接触和粘附，形成油气聚集物。由于旋流混合区的底部和分离区的底部互不相通，含油气聚集物的水只能向旋流混合区的上方流动；继而翻过旋流混合筒的顶部进入分离区，由于微细气泡随着水压压力减小，体积不断膨胀，所受浮力也相应增大，因此，在分离区，粘附有微细气泡的油气聚集物由于其整体密度远小于水，被稳定地被浮选出水面，而实现油滴在微气泡旋流气浮器内与水的分离。被分离了油滴的水相液体从微气泡旋流气浮器的底部流出，进入下级工艺单元。在旋流气浮器内，经浮选收集的油相液体作为浓油污水排出，进入闭式排放系统。进入闭排系统的油相液体排量将不超过350m3/d。浮选所用的气体为气浮器的保压气。微气泡发生器排出的剩余气体则进入微气泡旋流气浮器，实现重复循环使用，少量尾气排出后，可进入平台废气处理系统。浮选所用的保压气体为生产现场的天然气(可燃气)或氮气，可根据现场安全需要选用。

图1 气浮选罐内部结构简图

图2 气浮选污水处理装置简图

三、气浮选污水处理装置在使用过程中出现的问题及解决方案

油田人员通过化验发现，运行一段时间后，气浮选污水处理效果变差，主要体现在出口污水含油值相比入口含油值降低少，除油效率低。经过现场人员详细分析，排除其他因素影响外，根据现场操作人员和厂家工程师共同研究发现存在如下问题并及时提出了相对应的整改措施。

该油田含油污水处理两级气浮项目设计处理量为80～450m3/h，正常流量为334m3/h，现平台处理水量约为180m3/h，根据现场反馈的各仪表的数据显示分析，可能有如下原因，并赋予解决方法。

(一)问题：回流水量大

原因：按照设计回流量约为处理量的10%，现水量约为180m3/h，回流量应为18m3/h左右，而现场的回流水为50m3/h左右，即回流量为处理量的28%。两套气浮串联，相当于50%的水一直在回流，这部分水多次经过溶气泵的循环切割，可能导致油滴粒径在多次切割下变小，处理难度增大。

解决办法：

a.试着先关闭第一级溶气泵，即不用溶气泵，靠时间重力分离。

b.调节第二级溶气泵回流水量，将溶气水量控制在15～20m3/h

(二)问题：溶气水注入压力低

原因：溶气水生成系统压力越高，溶气水质量越好，由于溶气水注入压力低，溶气水释放到气浮罐中很快消散，影响溶气水的效果。

解决办法：将溶气水释放压力逐渐提高，即关小溶气水释放阀门，从现在的500kPa逐渐每次调高50kPa的压力，停留1分钟左右，用透明的玻璃瓶取溶气水取样口的水，观察溶气水效果，水流平稳，呈乳白色，能明显看到气泡上升的界面，且停留时间大于30s以上。可试着调到最大压力不超过1MPa，看哪个压力下的溶气水效果最好，且停留时间最长。

(三)问题：大气泡释放阀开度大

原因：大气泡开度大，导致大部分溶气水从顶部排出，造成系统泄压，影响溶气水效果。

解决办法：先关闭大气泡释放阀，再慢慢打开，约1/3阀门开度左右，管路震动小时停止。

(四)问题：收油设定液位未能使油连续排出，液面处浮油层无法实时排除的话，有可能受水流影响，返混到水体中，从而影响出水指标

解决办法：重新测定运行液位，保证浮油层能实时排出，具体操作为：通过降低水相液位设定值，降低系统运行液位至收油液位无变化(收油液位调节阀事先关闭)，降低收油筒液位降至低报点；小幅度多次调高水相出口液位调节阀设定点值，密切观察收油液位变化(此时收油筒液位调节阀应一直处于关闭状态)，待运行液位升至某点时，收油筒液位开始缓慢升高，升高速率较小，此时的运行液位设定值即为系统正常运行液位，或者叫收油液位。日常运行过程中可以视生产水含油浓度的高低，有针对性的调整该运行液位。例如，生产水含油浓度较高时，可适当提高运行液位SP值，使浮油排量多一些，处理效果会有说改善；同理当出水效果较差时也可以适当调高运行液位设定值。

(五)问题：多相溶气水泵吸气量过大

原因：由于吸气泵吸气气源有一定的压力，气量过大时很容易对吸气泵产生冲击，从而造成气蚀。

解决办法：气量一般为回流水量的6%～10%。在系统启动时，调节吸气阀门时调节幅度不要太大，调节时间间隙也不要太短，一般进行一次调节后应观察1min后再进行第二次调节。

四、总结

针对上述改进措施，我们对污水处理流程进行了一系列调整，通过这些调整，在大水量产出情况下，能够将污水含油率降低到18ppm，相对比之前只使用水力旋流器设备时除油效率大大提高，有效的解决了污水排放问题。

随着国家大力提倡绿色工业的发展理念，油田必须把握好排放指标这一硬性要求，根据现场实践生产需求进行相应改造升级，在一种处理方式不能满足的条件下可以尝试将两种或多种污水处理方法串联起来运行，以达到最佳处理效果。