多相流泵溶气气浮处理含油污水的实验研究_张东锋

doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2010.04.013多相流泵溶气气浮处理含油污水的实验研究张东锋1;2何利民1王鑫1范欣1(1.中国石油大学(华东)储建学院;2.海洋石油工程股份有限公司)摘要:在传统加压溶气气浮工艺的基础上,引入多相流溶气泵,结合逆流式气浮分离柱,设计了溶气泵加压溶气气浮实验装置;以自配含油污水为处理对象,研究了处理量、回流比、絮凝剂、进水含油量、进水含盐量及气浮柱高度等因素对气浮除油效果的影响。实验结果表明,系统最佳运行参数为:处理量约800L/h,回流比约25%,PAC投加量约40mg/L,处理后的出水含油量为25mg/L左右,除油率>85%;另外,系统对进水含油量的波动具有很强的适应能力;水中的无机盐分影响气浮的除油效果,但在一定范围内其影响程度很小,可以忽略。关键词:油水分离;溶气气浮;含油污水;除油率随着水泵技术的不断发展,气液混合泵在气浮系统中的应用开始受到越来越多的关注,其集传统的压缩空气加压溶气气浮中的空压机、溶气罐、回流水泵于一体,具有设备投资少,占地面积小和无噪声污染等优点。近年来出现的多相流溶气泵为制造更高质量的微气泡提供了新的途径。多相流溶气泵属于气液混合泵的一种,但其作为专业的溶气设备,具有溶气效率高、产生的气泡直径小和运行稳定等优点。本文在压缩空气加压溶气气浮实验研究的基础上,提出将多相流溶气泵引入溶气系统,结合自行设计的逆流式气浮分离柱,研制了新型的溶气泵加压溶气气浮实验系统,并对采油污水的处理进行了全面的实验研究。1实验装置1.1实验工艺流程溶气泵加压溶气气浮工艺流程见图1。图1实验工艺流程图1-污水储罐;2-污水提升泵;3-气浮分离柱;4-溶气泵;5-溶气水扩张管;6-溶气水释放阀;7-进水流量计;8-回流水流量计;9-气体流量计;10-排水口;11-排渣口;12-泵前加药口;13-泵后加药口;14-排气阀;15-取样口;16-真空度调节阀;17-真空表1.2主要实验设备(1)多相流溶气泵。EDUR多相流泵,又称溶气泵,是溶气泵加压溶气气浮系统的主要溶气设备。(2)气浮柱。逆流式气浮分离柱,简称气浮柱,是主要的气浮分离设备。2实验结果及分析2.1溶气系统性能测试结果一定条件下,溶气系统产生的溶气水释气量越大,气泡直径越小,说明产生气泡的实际数量越多。气泡密度越大,越有利于提高气浮处理效果。通过不同工况下对溶气水释气量及气泡平均直满足规范要求和安全运行的需要。照此方法进行沉降计算,该管道的沉降作业已顺利施工。整个施工过程主要分为开挖、沉降和回填三个步骤。现场开挖采用机械开挖和人工开挖相结合的方式,开挖过程中管道弯头处发生变形,现场采取了相应的阻止位移的措施,并对管道的防腐层进行了检测和补伤。此外,由计算公式可得,在各项应力中,由内压引起的纵向应力及由温差引起的纵向应力对开挖沟长影响较大,为保证管道安全,沉降过程中,应对沉降段管道的运行压力进行控制,尽量降低管道运行压力,同时应在环境温度较高时进行沉降。上述管道于2009年4月份施工,沉降作业时,管道运行压力由正常运行时3.6MPa降至1.9MPa,在保证下游供气的情况下最大限度地降低了施工风险。(栏目主持杨军)28油气田地面工程第29卷第4期(2010.4)径进行测试可知:改变工况,气泡直径变化不大,平均约50μm,完全符合气浮分离的需要;释气量随着溶气泵流量的增加而减小,溶气压力对其影响不大,但压力较小时将导致系统运行不稳定。因此实验中取溶气压力>0.4MPa,此时释气量为50～70mL/L,能够很好地满足气浮分离的需要。2.2气浮分离实验结果实验中采用的含油污水利用裂解柴油配制而成。利用激光粒度仪和分光光度计分别测定水中的油滴粒径分布和含油量。测试结果显示:油滴的平均粒径为5.49μm,其中90%以上的油滴粒径<10μm;含油量约200mg/L。(1)处理量对除油效果的影响。处理量决定污水在气浮柱内的停留时间。停留时间越短,气泡与油滴/絮粒的接触几率越小,也就是说,随着处理量的增大,必然导致分离效果变差,除油率降低。实验条件:回流比50%,PAC投加量40mg/L,平均水温11.8℃。从实验结果发现,随着处理量的增大,出水含油量降低,除油率提高。但当处理量<800L/h时,随处理量的增大除油率降低的幅度较小,出水含油量为30mg/L左右,除油率均>80%。由此说明,溶气泵加压溶气气浮对水力波动的适应能力较强,处理量大。(2)回流比对除油效果的影响。回流比是指用于溶气的净化水流量与处理量之间的比值。从节约能耗的角度考虑,在不影响出水水质的前提下,应尽量降低回流比。回流比的大小通常要通过实验来确定。实验条件:处理量400、600L/h,PAC投加量40mg/L,平均温度12.5℃。从实验结果发现,回流