新型高效旋流分离器在油田采出水处理中的应用

石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年4月第31卷第2期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Apr．2009Vo1．31No．2新型高效旋流分离器在油田采出水处理中的应用吴红伟(北京金晨科创科技有限公司，北京1o0o88)兰为民，宫志宏，朱锦锋，孙莉蓉(青海油田公司采油三厂，青海茫崖816400)傅绍斌(长江大学石油工程学院，湖北荆州434023)[摘要]新型分离器利用了固液旋流分离以及同向絮凝的原理，其分离效果优于传统的分离器。在尕斯库勒联合站进行的现场中试表明，在没有过滤介质的条件下，分离器能将水中的固体悬浮物含量降至lOmg／L以下，分离器的排泥周期为8h，每次排放的污泥量为分离器内聚集的最大污泥量的7O。[关键词]旋流；固液分离器；水处理；青海油田；尕斯联合站[中图分类号]TE991．2[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2009)02—0378—02青海油田尕斯联合站的来水具有高温、高矿化度以及较低pH值的性质。对这类来水的处理，目前许多污水处理站采用的工艺是加药和过滤，主要是通过过滤罐的过滤作用去除污水中的固体悬浮物，对过滤设备有很大的依赖性。由于需要过滤大量的悬浮物，因此对滤料的过滤性能要求高，反冲洗时耗水量大，而且一段时间后须更换滤料。对尕斯联合站的来水进行全面分析以及充分试验后，研制了一种新型的高效旋流分离器。该分离器能将滤前水中的固体悬浮物含量降至10mg／L以下。它具有结构简单、分离效果好、排泥方便、维护成本低等特点。1分离器的现场中试1．1分离器的分离原理该分离器底部设计了2个切向进水口和1个环形导流装置。污水和药剂充分反应后形成泥水混合物，这种泥水混合物通过切向方式进入分离器，在环形装置内产生旋流。旋流中由于污泥颗粒的比重大于水，因此颗粒所受的向心力大于相同质量的水。当颗粒所受的向心力大于颗粒运动过程中所受的液体阻力时，颗粒会慢慢移向分离器的内壁L1]，并在重力的作用下下沉到分离器的倒锥形底部。另外，在旋流过程中颗粒相互之间发生碰撞，产生同向絮凝[2]，这样颗粒更容易变大，也就更容易从水中分离出来。1．2现场中试现场中试流程为：来水先进入一个简易的调储罐，再经一个小的提升泵进入预处理器；在预处理器中，来水依次和3种药剂进行反应，充分反应后的来水再进入分离器；在分离器中，水和污泥实现分离，分离后的水经一次石英砂过滤后排放掉。现场中试流程示意图如图1所示。试验中，在不同时刻从分离器的出口处取水样进行分析，主要分析其中固体悬浮物的含量。2结果和讨论2．1来水物性试验污水为青海油田采油一厂尕斯联合站水区一次分脱来水。污水的主要物性数据见表1。从表1的数据可看出，尕斯联合站污水是一类典型的高温、高矿化度、低pH值的油田污水。提升泵图1现场中试流程示意图[收稿日期]2008—12—04[作者简介]吴红伟(1982一)，男，2004年大学毕业，硕士，现主要从事油田采出水处理的研究工作。第3l卷第2期吴红伟等：新型高效旋流分离器在油田采出水处理中的应用·379·2．2分离器的分离效果设计的现场中试流程的处理量为0．5m。／h，在这一处理量条件下，调节预处理器中3种药剂的加量，使污水与药剂进行充分、有效地反应，反应后的污水进人排空后的分离器。当分离器的出口有水流出时开始计时。运行过程中，每隔一段时间从分离器的出口处取样进行蔷固体悬浮物含量的分析。试验数据如图2所示。从图2中可以看出，运行时间少于3h时，分离器出口处的水样水质较差。约3h后，水样中固体悬浮物的含量可降至10mg／L以下，已达到滤前水质要求。连续运圈2固体悬浮物含量与取样时刻的关系行至12h时，水质又开始变差。进分离器前，泥水混合物中污泥的含量约为900mg／L，从分离器出来后，水中污泥含量可降至80mg／L以下，并且随着运行时间的增加，污泥含量进一步降低。这些数据说明，通过分离器内部的旋流作用，可以分离水中绝大部分污泥。当运行时间增加时，分离器底部的污泥浓度也增加，污泥颗粒之间的同向絮凝作用也增强，泥水分离效果也就越好。对于该分离器，泥水分离效果最好时固体悬浮物的含量可降至10mg／L以下。当运行时间过长时，聚集在分离器内的污泥会因为其体积太大而从出水口溢出，水质也就变差，这时就须排掉一部分泥。2．3分离器的排泥表2分离器排泥试验数据当分离器出水水样中的固体悬浮物含量由10mg／L以下上升到10mg／L以上时，就要进行排泥操作。排泥时不能将罐内的污泥排得过多，否则会由于罐内污泥浓度过低而影响污泥颗粒间的同向絮凝作用。如果排泥量过少，排泥周期则缩短，排泥次数增加，这样会给实际操作带来不便。连续运行时，每次排放一定量的污泥后，观察分离器出水水质并记录到下一次须排泥时所需要的时间，这样就可得到相应的最大排泥周