多功能超细化污水处理装置的研制及应用

第15卷第13期2015年5月l67l一1815(2015)l3—0067—05科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．15No．13May2015⑥2015Sci．Tech．Engrg．多功能超细化污水处理装置的研制及应用刘静静(中石化胜利油田滨南采油厂工艺所，滨州256601)摘要针对平方王油田污水特点，设计了一套多功能超细化污水处理装置，该装置通过在污水中混入一定量空气，利用多相流中气液分布与传质原理，可同时解决污水水质改性、预氧化脱硫脱铁等问题，将腐蚀与水质不稳定性问题，在站内的预氧化过程中一并加以解决；现场试验结果表明，CO：去除率65％以上，预氧化脱硫率100％，二价铁、总铁脱除率大于90％，污水pH值提高0．9左右，效果明显。具有较广的推广价值。关键词酸性污水多功能污水处理装置现场试验中图法分类号TE357．61；文献标志码B胜利油田滨南采油厂的平方王油田生产井伴生气即为CO，造成该油田采出水中富含CO：，(污水中游离CO2含量在200—400mg／L，HCO3一在3240mg／L左右)，污水pH值低5．9～6．4，腐蚀速率高(空白污水腐蚀速率0．6mm／a左右)，设备流程、注水管网腐蚀严重，沿程水质不稳定。为解决平方王油田污水的腐蚀问题，曾进行过化学改性试验，但效果不理想，试验期间加碱量最高至8t／d时，pH仅升至6．8，腐蚀仍不达标，由于加碱量大，现场结垢严重，污泥量大。试验结果表明，依靠化学药剂进行水质改性，不适合这种高含CO的酸性油田污水。目前平方王油田污水依靠投加大量的缓蚀剂来抑制腐蚀，但引起腐蚀的根本因素——C0并没有消除，注水流程末端腐蚀现象依然存在。因此，探索利用其他有效方法，去除CO、提高污水的pH值，解决腐蚀与水质不稳定等问题，实现井口水质达标十分必要¨。1多功能超细化污水处理装置研制1．1高效超细化气液混合反应技术的理论基础CO在水溶液中的气液平衡符合亨利定律，CO在水溶液中的亨利常数比CH和0小，其溶解能力远大于CH和O，故可通过空气与污水的快速?昆合，达到去除CO，的目的。通过空气与污水的快速超细化混合，CO从污水中快速解吸，引发的化学反应有：2014年11月26日收到作者简介：刘静静(1981一)，女，工程师，硕士研究生。研究方向：油田化学。E·mail：ljjw199@163．COB。CO2+H20—}H2CO3H+HCO3一(pH6．5)(1)HCO3一+H2OH2CO3+OH一—}c02T+H2O(pHT7．5)(2)体系中有CO存在时，反应式(1)起主导作用，H使水呈酸性，当CO去除后反应式(2)起主导作用，水呈碱性。水由酸性转为碱性后，还会伴随发生沉淀反应式(3)和式(4)：Fe+20H一Fe(OH)，0Fe+3OH一——Fe(OH)』(3)HCO3一+OH一—}C03一+H2OCa+CO3—}CaCOlVlg+C03—MgC03(4)另外，空气中的0：进入污水形成溶解氧，引发氧化反应，起到脱硫除铁和杀菌作用，反应式(3)和式(5)。s一+1／202+H20—}s(除硫)+20H一(5)依据麻省理工学院Lewis和Whitman的双膜理论，假定气液相界面两侧各存在一个静止的膜，即气膜和液膜，两相间的物质传递速率取决于通过气膜与液膜的分子扩散速率。其传质速率的经典公式为传质速率=KgA(P一Pg)=K。A(c一c)。式中K为与温度有关的速度常数，压差(P一P)或浓度差(C一C)为推动力，但对油田污水来说该差值变化很小，A为气液相接触面积。在三因素中，增大常数K和压差的可能性小，而只有提高气液两相接触面积，是加快CO传质(解吸)速度的最有效方法，当气泡达到微米级时，13期刘静静：多功能超细化污水处理装置的研制及应用69得CO的解吸显现相对稳定状态。这说明所用反应3之间，反应器的长度和气液比据此设计。有一定耐冲击能力，可适应来水流量的适度2现场试验变化。一／，，／J_J表1污水流量变化对反应器动态稳定性的影响Table1Theinfluenceofwaterflowchangesonthereactordynamicstability流量压力降，流速、停留时间R数。00-1(m·)AD，／ItfD．(-．_-1hAMPam)t／s⋯⋯0．0521．185．50．0581．225．30．O641．245．20．0701．285．10．0761．350．0831．324．910．0901．364．80．0971．384．70．1041．424．6O．9O0．93O．95O．98l1．O21．051．071．1O1．3气液配比研究快速多功能预氧化所需要的气液比由污水的pH值提高幅度决定，在化学平衡上，依据亨利定律，CO：向气相转移的分率越高，p