气浮法处理油田污水进展

第41卷第12期应用化工Vol. 41 No. 122012年12月Applied Chemical IndustryDec. 2012气浮法处理油田污水进展康万利,张黎明,杜会颖,于淼(中国石油大学(北京)提高采收率研究院.北京昌平102249)摘要:综述了气浮技术在油田污水处理中的国内外发展进程。气浮过程中是否能生成有效的气泡对气浮效果起关键作用,根据产生气泡的方式对气浮技术进行分类并对其的优缺点进行对比。阐述了气浮技术在油田污水处理过程中的机理,并对应各机理介绍了几种常用且有效的气浮设备,最后根据各气浮方法讨论了气浮技术的研究方向关键词:气浮;油田污水;微气泡;气浮机理;气浮工艺中图分类号:TQ 110. 9;TQ 09;TE 992.2文献标识码:A文章编号:1671 -3206(2012)12 -2147 -03.Process of handling the oily waste water with floatationKANG Wan-li , ZHANG Li-ming ,DU Hui-ying , YU Miao( Enhanced 0il Recovery Institute , China University of Petroleum ( Beijing) , Beijing 102249 , China)Abstract : The development of the floatation used in the wastewater treatment in the oilfield was summa-rized. It's crucial to produce some bubbles which are valid for the floatation effect during the floatationprocess. Making a classification of the floatation according to the way of producing bubbles and then com-paring each method of their advantages and disadvantages. The mechanism of floatation has been elabora-ted , and subsequently introduced some floatation instrument that in common use on the basis of the mech-anism. At last , taking about several study direction in floatation.Key words : floatation; waste water of oilfield ; microbubble; floatation mechanism ; floatation craft随着人们对气浮理论的深入研究,气浮技术已人使用,该气浮方式不仅净水效果好,而且经济性也成功应用于多个领域。由于该技术具有处理装置简有很大提高,从而扩大了其应用范围。70 年代，由单、处理速度快、占地面积小、投资省及使用可靠等于制造出了大量高性能溶气释放器,微气泡产生技优点,因此逐渐成为-.种重要的污水处理技术。术大大改善,-定程度上促进了气浮的发展。70年.气浮法是将待处理的水中通人或设法产生大量代中期到80年代初期,出现了射流浮选技术,气浮的微细气泡为载体,当污水中的油滴及杂质絮粒与.净水技术的处理效果显著提高,该技术得到迅猛发气泡相互粘附时,便形成整体密度小于水的粒团,粒展。团的浮力大于重力和阻力使其上浮至水面,从而完1.2国内 发展状况成水中固体与固体、固体与液体、液体与液体分离的我国气浮技术的研究始于20世纪60年代,最初投人应用并且取得良好气浮效果的是射流浮选技净水方法。术2,其试验除油效率可达80%左右。80年代末，1气浮发展概况在国外叶轮气浮机的基础上,研制了国产的叶轮浮1.1国外 发展状况选机,经投产试运,除油效率达到了90%。对于新气浮技术的应用始于矿冶工业，20世纪初期,型气浮浮选柱的研究也在不断深人,它是依据气液美国开始将加压溶气技术用于污水净化方面。但直逆流原理工作的,主要特点是结构简单、能耗较低、到50年代，气浮净水技术的发展相当缓慢。其原因占地面积小、维护较容易等。但由于受到设备发展主要是微气泡产生技术不过关，净水效果较差。20的限制,还未广泛使用。因此，总的来说，目前国内世纪60年代,部分回流式压力溶解空气气浮开始投应用最广泛的是叶轮气浮法。收稿日期:2012-09-21修改稿日期:2012-10-18中国煤化工基金项目:国家自然科学基金资助项目(20873181);国家重大科技专项专题工MHCNMHG作者简介:康万利(1963-),男,吉林长岭人,中国石油大学教授,博士,博士生导师,主要从事提高采收率及油田化学方面的研究。电话: 13589332193 ,E - mail: kangwanli@ 126. com应用化工第41卷2气浮理论的发展或设法使水中产生气泡,使污水中粒径为0.25 ~根据微 气泡产生的方式,常见的气浮净水技术25 μm的乳化油和分散在水中的悬浮颗粒粘附在气主要可分为3类'):溶气气浮法(DAF)、散气气浮泡上,随气泡- -起上浮到水面并加以回收,从而达到法(CAF)、电解气浮法(EAF)。此外,还有化学气浮从含油污水去除油和悬浮物的目的01 ,但是，有时法以及其他气浮净水技术。要根据出水水质的情况加入浮选剂或混凝剂,以便溶气气浮法是在一定压力下将空气通人水中使能使更多的气泡粘附更多的油滴或悬浮颗粒,最大之溶解并达到饱和状态.然后再使废水压力突然降程度的提高除油率。低,这时溶解于水中的空气便以微气泡的形式从水出水水质对气浮效果至关重要,要想得到好的中释放出来,以进行气浮废水处理。主要包括加压气浮效果.就必须认清气浮过程,全面分析能够引起溶气法和真空溶气法。其中.前者气泡均匀、操作简出水水质变化的因素。以下主要从溶气压力停留单除油率较高，但所需设备庞大、流程复杂。后者时间气泡大小、絮凝剂种类与用量等因素进行分气泡上浮稳定、絮凝体不易分散,但该法的溶气量析。3.1 溶气压力小、不易操作、设备结构复杂。散气气浮法是将压缩空气直接通入微孔扩散溶气压力的高低决定产生气泡的大小，从而影板微孔管产生微气泡.或采用水泵吸水管、水力喷响出水水质。在气浮工艺中,一般将压力控制在射器高速叶轮等向水中充气产生微气泡。主要包0.3- 0.44 MPa时产生所需气泡的尺寸足以满足括机械鼓气气浮叶轮气浮、射流气浮。其中,射流气浮需要。而且,较低的溶气压力可以降低电耗,节气浮法是处理油田污水的新方法.工艺简单气泡小约成本。而均匀除油率比叶轮气浮法高,但是对设备要求太3.2停留时间高。叶轮气浮产生的气泡不均匀,除此之外,其溶气气浮过程中,在不同的停留时间用不同的絮凝量大停留时间短成本低,应用更加广泛。剂除油率也不同。何华等发现，当在接触式停留1.5电解气浮法是向废水中通入-定的电流,废水~4.0min时，絮凝剂聚合氯化铝的除浊率为20%电解出H2、O2和CO2等微小气泡吸附废水中微小左右，而絮凝剂硫酸铝的除浊率只为 12%左右。此悬浮物上浮,以达到净水的目的。虽然电解法的气外,停留时间并非越短或越长越好,针对不同的气浮泡小、除油率高,但其电耗很大成本较高,不适合大实验 找到合理的停留时间，也会带来好的气浮效规模应用。另外,近年来发展起来一种新型气浮法:浮选柱3.3气泡大小 .气浮法"。浮选柱是一种立式浮选设备,原理是气.气泡大小是气浮效果的关键,不同尺寸气泡由液以逆流方式实现浮选除油,可独立进行污水处理。于受到的浮力不同,所以它们吸附油滴的能力也不该设备具有去除乳化油能力强.能耗低、占地面积相同。小气泡浮升速度慢,容易捕捉油滴(尤其是小易于实现自动控制的优点'9 ,对它的研究也越小油滴)， 而大气泡上浮速度快,易于捕捉大油滴。来越深入。但是气泡过大过小都不宜,如果气泡太大,过快的浮以上各种方法各有优缺点,可以根据不同的油升会使气泡不容易吸附油滴，而且气泡容易破裂,除田污水水质、处理技术条件以及经济条件选取适用油效果不好。气泡过小.对释放气泡的装置和压力的方法进行油田污水处理。有更高的要求,而且,也为处理含有过多小气泡的浮气浮的整体过程包括微气泡的产生气泡与油渣带来一定难度。- 般认为,40 μm)左右的小气滴(絮凝粒)的粘附、气泡与油滴分离3个阶段。高泡在气浮中比较稳定。性能的溶气器和释放器能够保证产生所需的均匀而3.4 气水比.足够多的微气泡，气泡与油滴能否良好粘附是气浮气水比是气浮的重要技术参数之一。增加污水过程的关键，它决定着气浮效果,油气分离阶段则需中溶气量,有利于气浮过程的进行响。但并非气水要刮渣机的运行。因此,好的产生气泡的方法只是比越大越好.就溶气气浮而言,溶于水中的气体量受气浮处理的一-个条件,如果上述每个阶段运行都很温度.压力等条件的影响, -般水温高于40 C时,气有效,那么最终的气浮效果以及除油率会很高。体在水中的溶中国煤化工而影响气浮3影响气浮效果的因素效果。另外,MHCNMHG提高气体压力,可以提高小比，但过向的压力肌云大大增加运气浮法.即在含油污水中通人空气(或天然气)行成本。当然,增加停留时间也可提高气水比,但这2149第12期康万利等:气浮法处理油田污水进展种方法降低了设备的使用效率"。气浮法的趋向。3.5絮凝剂5结束语絮凝剂的投加大大提高了气浮法处理含油污水气浮法因具有的各种优势越来越受关注。首的效果，但絮凝颗粒的性能是决定气浮结果的关键。先,气浮过程中,气泡与油滴有效粘附所需用药剂量由于气泡更倾向于粘附疏水性颗粒,而不易与亲水很少,并且部分药剂可回收再利用。其次,含油污水性颗粒结合。若要得到更好的气浮效果,则需要添被净化水质达标后可用于回注,节约用水量,从而降加疏水性和粘附性强的絮凝剂121,使气泡粘附更多低了生产成本。的悬浮颗粒。做为-种高效、快速的方法,气浮法给油田污水4气浮工艺及装置处理带来极大效益。与此同时,不同的工艺设备处气浮法处理含油污水已经成为一种趋势,随着理效果差异较大,气浮法仍有许多值得注意的问题。对气浮理论和应用的研究,一些气浮装置越来越不①气浮的核心是如何形成微小气泡,微小气泡的形能满足处理需求,因此,对气浮设备不断改进并且产成质量决定气浮的处理效果,研究制造出能够产生生了很多新型的气浮处理工艺和装置,这为气浮在所需气泡、能耗低的装置,尽量降低出水水质的变油田污水处理方面的发展做出了重大的贡献。其中化;②对于不同的水质、气浮装置,找合适的絮凝剂常用的且气浮处理含油污水效果较好的装置是加压以使油气很好的粘附，便于将油滴等悬浮物带出水溶气气浮装置叶轮气浮装置以及新型浮选柱。面;③油气分离效果也有赖于刮渣机,因此,刮渣机4.1加压溶气气浮的性能也有待提高。随着石油工业的发展需求,会加压溶气气浮装置技术成熟,净化效率高,在水不断出现新的气浮方法与设备,将使我国气浮处理处理领域应用最为广泛。该装置形成的气泡细小、油田污水技术进人新的发展阶段。，粒度均匀密集,气浮处理效果显著、稳定,气泡与水参考文献:中的悬浮物粘附--起浮至水面形成浮渣,再由刮渣机排入浮渣槽,得以去除,清水则由气浮池下部流[1] 李新,王广丰.气浮工艺与影响净水效果的主要因素出,实现固-液分离。整个工艺过程及设备比较简探讨[J].广州化工,2010 ,38(3):17S-177.单,便于维护,可用于多种废水处理,尤其适用于含2]张继武，张强朱友益,等.浮选技术净化含油污水的油废水的处理”。21世纪以前的含油污水处理装现状及展望[J].过滤与分离,2002 ,12(2) :8-11.1 .置,浮选阶段大都选用溶气气浮法,但由于其运行费[3] 季林海.气浮法处理含油污水的工艺优化研究[D].北京:中国石油大学,2010.用高,操作流程复杂,部分装置已经改为叶轮气浮[4]刘殿文,张文彬.浮选柱研究及其应用新进展[J].国机叫。外金属矿选矿,2002(6) :14-17.4.2叶轮气浮叶轮气浮技术的关键设备为高效涡凹气浮机,[5]刘静，张建强,张敏,等.充填浮选柱处理含油污水的研究进展及填料作用分析[J].煤炭技术, 2006,25气浮机的电机周边是带微孔的散气盘,利用高速旋(10):1-2.转时在水中形成一负压区 ,将液面上的空气吸人水[6]王树志,肖安用于污水处理的气浮技术[J].中国环中,填补真空,此时,被吸人的空气被转盘叶轮片切保产业,2004(11) :32-33. .割成直径10~ 100 μm的气泡，并且螺旋型地上升[7] 孙亭,刘国荣,李荣强,等.气浮含油污水处理工艺影到水面5)。该装置结构简单、能耗低、占地少、设备响因素研究[J].过滤与分离,2010 ,20(1):15-18.性能稳定,机械故障几乎为零。因此，涡凹气浮的应[8] Kium H J. Development of dissolved air flotation technolo-用越来越广,技术上有取代溶气气浮的趋势。gy from the first generation to the newest ( third) one(DAF in turbulent flow conditions)[J]. Wat Sci Tech,4.3浮选柱200 ,43(18):1-7.作为一种新型的气浮装置,该设备内部没有机[9] Cergory R, Zabel T F. Sedimentation and Flotation[ M].械搅拌器或其他运转部件,通过空气穿过多孔介质New York: McGraw Hill ,2000.或喷射方法产生气泡6]。该气浮工艺流程是污水从柱顶部进入,空气从10]唐善法,刘芬.气浮技术处理聚合物驱含油污水研究[J].石油天然气学报2006 28(4).131-133.柱底部进入,经气体分布器分散为细微气泡，上升流[1] Han M中国煤化工r of bble and经柱体,从顶部排出,空气与含油污水充分接触"7!。particleTMHC N M H G veifcation{J].因而,该设备具有低能耗.高效率、流程便于控制的Wat Sci Tech ,2001 ,43(8) :139-144.优势,能为含油污水处理带来更大效益,成为- -种新(下转第2153页)第12期杨丰科等:细菌纤维素生物医学材料的现状及展望2153[7] Wurdinger J, Marsch s, Udhardt U ,et al. BASYC( bacten-[16] Fang B, Wan Y Z,Tang T T,et al. Proliferatin and osteo-al synthesized cellulose)- the vitalization of amicroves-blastic dilentiation of human bone marrow stromal cellssel- prosthesis in the rat[ J]. 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