氣浮法處理油田污水進(jìn)展

第41卷第12期應用化工VoL 41 No. 122012年12月Applied Chemical IndustryDec.2012氣浮法處理油田污水進(jìn)展康萬(wàn)利,張黎明,杜會(huì )穎,于淼中國石油大學(xué)(北京)提高采收率研究院,北京昌平102249)摘要:綜述了氣浮技術(shù)在油田污水處理中的國內外發(fā)展進(jìn)程。氣浮過(guò)程中是否能生成有效的氣泡對氣浮效果起關(guān)鍵作用,根據產(chǎn)生氣泡的方式對氣浮技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)并對其的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比。闡述了氣浮技術(shù)在油田污水處理過(guò)程中的機理,并對應各機理介紹了幾種常用且有效的氣浮設備,最后根據各氣浮方法討論了氣浮技術(shù)的研究方向關(guān)鍵詞:氣浮;油田污水;微氣泡;氣浮機理;氣浮工藝中圖分類(lèi)號:TQ1109;TQ09;TE992.2文獻標識碼:A文章編號:1671-32062012)12-2147-03Process of handling the oily waste water with floatationKANG Wan-li, ZHANG Li-ming, DU Hui-ying, YU MiaoEnhanced Oil 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 summarized. 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 elaborated, and subsequently introduced some floatation instrument that in common use on the basis of the mechanism. At last, taking about several study direction in floatationKey words: floatation; waste water of oilfield; microbubble; floatation mechanism; floatation craft隨著(zhù)人們對氣浮理論的深入研究,氣浮技術(shù)已入使用,該氣浮方式不僅凈水效果好,而且經(jīng)濟性也成功應用于多個(gè)領(lǐng)域。由于該技術(shù)具有處理裝置簡(jiǎn)有很大提高,從而擴大了其應用范圍。70年代,由單、處理速度快、占地面積小、投資省及使用可靠等于制造出了大量高性能溶氣釋放器,微氣泡產(chǎn)生技優(yōu)點(diǎn),因此逐漸成為一種重要的污水處理技術(shù)。術(shù)大大改善,一定程度上促進(jìn)了氣浮的發(fā)展。70年氣浮法是將待處理的水中通入或設法產(chǎn)生大量代中期到80年代初期,出現了射流浮選技術(shù)氣浮的微細氣泡為載體,當污水中的油滴及雜質(zhì)絮粒與凈水技術(shù)的處理效果顯著(zhù)提高該技術(shù)得到迅猛發(fā)氣泡相互粘附時(shí),便形成整體密度小于水的粒團,粒展。團的浮力大于重力和阻力使其上浮至水面,從而完1.2國內發(fā)展狀況成水中固體與固體、固體與液體、液體與液體分離的我國氣浮技術(shù)的研究始于20世紀60年代,最凈水方法1初投入應用并且取得良好氣浮效果的是射流浮選技術(shù)2,其試驗除油效率可達80%左右。80年代末,1氣浮發(fā)展概況在國外葉輪氣浮機的基礎上,研制了國產(chǎn)的葉輪浮1.1國外發(fā)展狀況選機,經(jīng)投產(chǎn)試運,除油效率達到了90%。對于新氣浮技術(shù)的應用始于礦冶工業(yè),20世紀初期,型氣浮浮選柱的研究也在不斷深入,它是依據氣液美國開(kāi)始將加壓溶氣技術(shù)用于污水凈化方面。但直逆流原理工作的,主要特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、能耗較低、到50年代,氣浮凈水技術(shù)的發(fā)展相當緩慢。其原因占地面積小、維護較容易等。但由于受到設備發(fā)展主要是微氣泡產(chǎn)生技術(shù)不過(guò)關(guān),凈水效果較差。20的限制,還未廣泛使用。因此,總的來(lái)說(shuō),目前國內世紀60年代,部分回流式壓力溶解空氣氣浮開(kāi)始投應用最廣泛的是葉輪氣浮法。收稿日期:20120921修改稿日期:2012-10-18基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(20873181);國家重大科技專(zhuān)項專(zhuān)題項目(20110ZX05016-004)作者簡(jiǎn)介:康萬(wàn)利(1963-),男,吉林長(cháng)嶺人,中國石油大學(xué)教授博士,博士生導師,主要從事提高采收率及油田化學(xué)方面的研究。電話(huà):13589332193,E-mal:kangarli@126.com2148應用化工第41卷2氣浮理論的發(fā)展或設法使水中產(chǎn)生氣泡,使污水中粒徑為0.25根據微氣泡產(chǎn)生的方式,常見(jiàn)的氣浮凈水技術(shù)25m的乳化油和分散在水中的懸浮顆粒粘附在氣主要可分為3類(lèi):溶氣氣浮法(DAF)、散氣氣浮泡上,隨氣泡一起上浮到水面并加以回收從而達到法(CAF)、電解氣浮法(EAF)。此外還有化學(xué)氣浮從含油污水去除油和懸浮物的目的“,但是,有時(shí)法以及其他氣浮凈水技術(shù)。要根據出水水質(zhì)的情況加入浮選劑或混凝劑,以便溶氣浮法是在一定壓力下將空氣通入水中使能使更多的氣泡粘附更多的油滴或懸浮顆粒,最大之溶解并達到飽和狀態(tài),然后再使廢水壓力突然降程度的提高除油率低,這時(shí)溶解于水中的空氣便以微氣泡的形式從水出水水質(zhì)對氣浮效果至關(guān)重要,要想得到好的中釋放出來(lái)以進(jìn)行氣浮廢水處理。主要包括加壓氣浮效果,就必須認清氣浮過(guò)程全面分析能夠引起溶氣法和真空溶氣法。其中前者氣泡均勻、操作簡(jiǎn)出水水質(zhì)變化的因素。以下主要從溶氣壓力停留單、除油率較高,但所需設備龐大、流程復雜。后者時(shí)間氣泡大小絮凝劑種類(lèi)與用量等因素進(jìn)行分氣泡上浮穩定絮凝體不易分散,但該法的溶氣量析小、不易操作、設備結構復雜。3.1溶氣壓力散氣氣浮法是將壓縮空氣直接通入微孔、擴散溶氣壓力的高低決定產(chǎn)生氣泡的大小,從而影板微孔管產(chǎn)生微氣泡或采用水泵吸水管、水力噴響出水水質(zhì)。在氣浮工藝中,一般將壓力控制在射器高速葉輪等向水中充氣產(chǎn)生微氣泡。主要包0.3~0.4MPa時(shí)產(chǎn)生所需氣泡的尺寸足以滿(mǎn)足氣浮法是處理油田污水的新方法工藝簡(jiǎn)單氣泡小x。而且較低的溶氣壓力可以降低電耗節而均勻、除油率比葉輪氣浮法高,但是對設備要求太3.2停留時(shí)間氣浮過(guò)程中,在不同的停留時(shí)間用不同的絮凝高。葉輪氣浮產(chǎn)生的氣泡不均勻,除此之外,其溶氣劑除油率也不同。何華等發(fā)現,當在接觸式停留1.5量大、停留時(shí)間短、成本低,應用更加廣泛。電解氣浮法是向廢水中通入一定的電流,廢水40min時(shí),絮凝劑聚合氯化鋁的除濁率為20%電解出H2、O2和CO2等微小氣泡吸附廢水中微小左右,而絮凝劑硫酸鋁的除濁率只為12%左右。此外,停留時(shí)間并非越短或越長(cháng)越好,針對不同的氣浮懸浮物上浮,以達到凈水的目的。雖然電解法的氣泡小、除油率高,但其電耗很大、成本較高,不適合大實(shí)驗找到合理的停留時(shí)間,也會(huì )帶來(lái)好的氣浮效果規模應用。另外,近年來(lái)發(fā)展起來(lái)一種新型氣浮法浮選3.3氣泡大小氣浮法“。浮選柱是一種立式浮選設備,原理是氣氣泡大小是氣浮效果的關(guān)鍵,不同尺寸氣泡由液以逆流方式實(shí)現浮選除油,可獨立進(jìn)行污水處理于受到的浮力不同,所以它們吸附油滴的能力也不相同。小氣泡浮升速度慢,容易捕捉油滴(尤其是該設備具有去除乳化油能力強、能耗低、占地面積小、易于實(shí)現自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)5,對它的研究也越小油滴),而大氣泡上浮速度快,易于捕捉大油滴來(lái)越深入。但是氣泡過(guò)大過(guò)小都不宜,如果氣泡太大,過(guò)快的浮以上各種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),可以根據不同的油升會(huì )使氣泡不容易吸附油滴,而且氣泡容易破裂,除田污水水質(zhì)處理技術(shù)條件以及經(jīng)濟條件選取適用油效果不好。氣泡過(guò)小,對釋放氣泡的裝置和壓力有更高的要求,而且,也為處理含有過(guò)多小氣泡的浮的方法進(jìn)行油田污水處理。渣帶來(lái)一定難度。一般認為40μm左右的小氣氣浮的整體過(guò)程包括微氣泡的產(chǎn)生、氣泡與油與油滴分離3個(gè)階段。高泡在氣浮中比較穩定。3.4氣水比性能的溶氣器和釋放器能夠保證產(chǎn)生所需的均勻而氣水比是氣浮的重要技術(shù)參數之一。增加污水足夠多的微氣泡,氣泡與油滴能否良好粘附是氣浮中溶氣量,有利于氣浮過(guò)程的進(jìn)行0。但并非氣水過(guò)程的關(guān)鍵,它決定著(zhù)氣浮效果,油氣分離階段則需比越大越好就溶氣氣浮而言,溶于水中的氣體量受要刮渣機的運行。因此,好的產(chǎn)生氣泡的方法只是溫度、壓力等條件的影響,一般水溫高于40℃時(shí)氣氣浮處理的一個(gè)條件,如果上述每個(gè)階段運行都很體在水中的溶解度會(huì )大大降低,這樣反而影響氣浮有效,那么最終的氣浮效果以及除油率會(huì )很高。效果。另外,溶氣量與氣體壓強成正比,提高氣體壓3影響氣浮效果的因素力,可以提高氣水比,但過(guò)高的壓力就會(huì )大大增加運氣浮法,即在含油污水中通入空氣(或天然氣)行成本。當然,增加停留時(shí)間也可提高氣水比,但這第12期康萬(wàn)利等:氣浮法處理油田污水進(jìn)展2149種方法降低了設備的使用效率。氣浮法的趨向。3.5絮凝劑5結束語(yǔ)絮凝劑的投加大大提高了氣浮法處理含油污水氣浮法因具有的各種優(yōu)勢越來(lái)越受關(guān)注。首的效果但絮凝顆粒的性能是決定氣浮結果的關(guān)鍵。先,氣浮過(guò)程中,氣泡與油滴有效粘附所需用藥劑量由于氣泡更傾向于粘附疏水性顆粒,而不易與親水很少,并且部分藥劑可回收再利用。其次含油污水性顆粒結合。若要得到更好的氣浮效果,則需要添被凈化水質(zhì)達標后可用于回注,節約用水量,從而降加疏水性和粘附性強的絮凝劑",使氣泡粘附更多低了生產(chǎn)成本的懸浮顆粒。做為一種高效、快速的方法,氣浮法給油田污水4氣浮工藝及裝置處理帶來(lái)極大效益。與此同時(shí),不同的工藝設備處氣浮法處理含油污水已經(jīng)成為一種趨勢,隨著(zhù)理效果差異較大,氣浮法仍有許多值得注意的問(wèn)題。對氣浮理論和應用的研究,一些氣浮裝置越來(lái)越不①氣浮的核心是如何形成微小氣泡,微小氣泡的形能滿(mǎn)足處理需求因此,對氣浮設備不斷改進(jìn)并且產(chǎn)成質(zhì)量決定氣浮的處理效果,研究制造出能夠產(chǎn)生生了很多新型的氣浮處理工藝和裝置,這為氣浮在所需氣泡、能耗低的裝置,盡量降低出水水質(zhì)的變油田污水處理方面的發(fā)展做出了重大的貢獻。其中化;②對于不同的水質(zhì)氣浮裝置,找合適的絮凝劑常用的且氣浮處理含油污水效果較好的裝置是加壓以使油氣很好的粘附,便于將油滴等懸浮物帶出水溶氣氣浮裝置、葉輪氣浮裝置以及新型浮選柱。面;③油氣分離效果也有賴(lài)于刮渣機,因此,刮渣機4.1加壓溶氣氣浮的性能也有待提高。隨著(zhù)石油工業(yè)的發(fā)展需求,會(huì )加壓溶氣氣浮裝置技術(shù)成熟,凈化效率高在水不斷出現新的氣浮方法與設備,將使我國氣浮處理處理領(lǐng)域應用最為廣泛。該裝置形成的氣泡細小、油田污水技術(shù)進(jìn)新的發(fā)展階段。粒度均勻、密集,氣浮處理效果顯著(zhù)、穩定,氣泡與水中的懸浮物粘附一起浮至水面形成浮渣,再由刮渣參考文獻:機排入浮渣槽,得以去除,清水則由氣浮池下部流[1]李新,王廣豐氣浮工藝與影響凈水效果的主要因素出,實(shí)現固-液分離。整個(gè)工藝過(guò)程及設備比較簡(jiǎn)探討[J].廣州化工,2010,38(3):175-177單,便于維護,可用于多種廢水處理,尤其適用于含[2]張繼武,張強朱友益,等浮選技術(shù)凈化含油污水的油廢水的處理3。21世紀以前的含油污水處理裝現狀及展望[J].過(guò)濾與分離,2002,12(2):8-1置浮選階段大都選用溶氣氣浮法,但由于其運行費3]季林海氣浮法處理含油污水的工藝優(yōu)化研究[D]北用高,操作流程復雜,部分裝置已經(jīng)改為葉輪氣浮京:中國石油大學(xué),20104]劉殿文張文彬浮選柱研究及其應用新進(jìn)展[J國機外金屬礦選礦,2002(6):14-174.2葉輪氣浮[5]劉靜,張建強,張敏,等.充填浮選柱處理含油污水的葉輪氣浮技術(shù)的關(guān)鍵設備為高效渦凹氣浮機,研究進(jìn)展及填料作用分析[J].煤炭技術(shù),200,25氣浮機的電機周邊是帶微孔的散氣盤(pán),利用高速旋(10):1-2.轉時(shí)在水中形成一負壓區,將液面上的空氣吸入水[6]王樹(shù)志,肖安用于污水處理的氣浮技術(shù)[]中國環(huán)中,填補真空,此時(shí),被吸入的空氣被轉盤(pán)葉輪片切保產(chǎn)業(yè),2004(11):3233割成直徑10~100μm的氣泡,并且螺旋型地上升[7]孫亭,劉國榮,李榮強,等氣浮含油污水處理工藝影到水面。該裝置結構簡(jiǎn)單、能耗低、占地少、設備響因素研究[J].過(guò)濾與分離,2010,20(1):15-18性能穩定機械故障幾乎為零。因此渦凹氣浮的應[81]KumH. Development of dissolved air flotation technolo-用越來(lái)越廣,技術(shù)上有取代溶氣氣浮的趨勢。gy from the first generation to the newest( third )one4.3浮選柱DAF in turbulent flow conditions[J. Wat Sci Tech作為一種新型的氣浮裝置,該設備內部沒(méi)有機2001,43(18):1-7.械攪拌器或其他運轉部件,通過(guò)空氣穿過(guò)多孔介質(zhì)[9] Gergory, Zabel t F. Sedimentation and Flotation]New York: McGraw Hil. 2000.或噴射方法產(chǎn)生氣泡。[10]唐善法,劉芬.氣浮技術(shù)處理聚合物驅含油污水研究該氣浮工藝流程是污水從柱頂部進(jìn)入,空氣從[J].石油天然氣學(xué)報,2006,28(4):131-133柱底部進(jìn)入,經(jīng)氣體分布器分散為細微氣泡,上升流1anM,Kmw. Collision efficiency factor of bubble and經(jīng)柱體,從頂部排出,空氣與含油污水充分接觸particle in DAF theory and experimental verification[ J]因而,該設備具有低能耗、高效率、流程便于控制的Wat Sci Tech,2001,43(8):139-144優(yōu)勢,能為含油污水處理帶來(lái)更大效益,成為一種新(下轉第2153頁(yè))第12期楊豐科等:細菌纖維素生物醫學(xué)材料的現狀及展望[7] Wurdinger J, Marsch S, Udhardt U, et al. BASYC( bacteri- 16] Fang B, Wan Y Z, Tang T T, et al. 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