气浮技术在海洋石油含油污水处理中的应用及发展趋势.docVIP

气浮技术在海洋石油处理中的应用及发展趋势 ,形成整体密度小于水的浮体，依靠浮力作用一起上浮到水面，以完成固-液、液-液分离的净水方法。 传统的气浮处理可分为溶气气浮法、诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法等四大类。在海上油田含油污水处理中应用广泛的气浮方法主要有溶气气浮法和诱导气浮法。随着海洋石油开发的不断深入和三次采油技术的应用，开采的原油中含水率越来越高，海上的污水排放和注水标准也在不断的提高，常规的溶气气浮和诱导气浮净化技术已很难适应现有的生产环境。因此，油水分离效率高，占地面积小和质量轻的高效气浮处理技术是当前海上气浮处理技术的发展趋势。近年来，以旋流紧凑式气浮技术发展最为迅速，关注度也最高。 气浮分离原理 气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附污水中的油污，使其随气泡浮升到水面，气泡破裂后，油滴聚集、聚结后去除。气浮的分离分为三个过程： 1）、气泡产生的过程。即在水中产生足够数量的微小气泡。 2）、气泡和悬浮物附着过程。气泡与悬浮物碰撞、粘附后形成稳定的气固液三相接触体。 3）、分离过程。气泡带着悬浮物上升聚集，气泡破裂，悬浮物聚集然后排出。 各种气浮处理方法最本质的区别，在于水中形成气泡的方式选择、气泡的大小控制、强化浮选过程中微气泡与油滴碰撞等。 常规气浮方法 目前在海洋平台含油污水处理当中应用最广泛的气浮净化方法有：喷射诱导气浮法、溶气气浮法。 喷射诱导气浮 喷射诱导气浮在现今的海洋平台油田含油污水处理当中已得到了广泛的应用。它采用四个喷射器及对应的四级浮选腔，来水经过浮选腔时，喷射器利用高速喷射的水流来吸入气体，气体在喷射器内形成微细气泡。气泡在浮选腔内上升过程中粘附油珠和固相颗粒，升至液面，由撇油器将其清除，达到除油渣的目的。喷射诱导气浮的的优点是在于动力设备少、结构简单，可实现全封闭运行。 图1 喷射诱导气浮工作原理 在实际应用过程中，也暴露了许多问题：1）返回20~30%的水，占据浮选室体积，缩短了进口来水的停留时间，不利浮选。2）文丘里管进气量难于调节，并且喷射速度很大，容易造成乳化3）如果循环泵选用离心泵，离心泵转速在1500r/min~3000r/min，也容易造成乳化4）气泡直径通常在100μm以上5）运行中需大量使用化学药剂。据多个海洋平台的使用情况反映，该气浮装置的处理效果欠佳。 溶气气浮 溶气气浮根据加压方式不同可分为四种：全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法、部分回流溶气气浮法和加压溶气气浮法。目前海上油田应用最成熟、最广泛的是加压溶气气浮。 加压溶气气浮是依靠水泵将经气浮设备处理后的一部分净水回流加压进入溶气罐，同时通过空压机的压力将空气压入溶气罐，空气在一定的压力下溶入水中，然后通过释放器将溶气水压力恢复到常压，释放出大量的微气泡。其特点为：气泡直径小（一般为20~100μm）；溶气压力高，溶气量大；可人为控制气泡与含油污水接触时间。如图2所示溶气气浮工艺流程图。 1-溶气泵 2-空压机 3-通气阀 4-放净阀 5-溶气罐 6-控制阀 8-污水进口9-稳流区放空口 10-释放器 11-接触区放空口 12-分离区放空口 13-气浮池(①稳流区 ②接触区 ③分离区 ④收污区 ⑤清水区) 14-排污口 15-清水出口 16-刮渣机 17-溢流口 18-液位传感器 19-电磁阀 图2.溶气气浮工艺原理图 溶气气浮的缺点是：1）动设备多，存在噪音和油污等，动力消耗大 2）返回20~30%的水，同样占据浮选室的体积，3）运行过程中需要大量的药剂。4）停留时间长（15~30min），占地面积大。据多个海洋平台的使用情况反映，该气浮装置的处理效果尚可，但维修维护不方便，运维成本高。 新型气浮技术 随着对含油污水处理要求的提高，尤其是部分海洋区块进入高含水期，出现了多个含水率高达90%的油田区块，常规气浮装置越来越难以满足生产污水处理的要求，占地面积小的高效水处理设备的研制就显得极为关键。 从20世纪90年代以来，旋流气浮技术得到越来越多的重视。1983年，J.D.Miller等设计第一台用于油水分离的充气水力旋流器[1]。国内褚良银，陈文敏等也对充气水力旋流器进行了相关研究[2]。近年来气浮与低旋流离心力场组合技术得到很大的进展，出现了一批紧凑型组合处理设备。如Epcon、Siemens、Veolia Cophase等公司的紧凑型气浮装置CFU，Gibson的IGF旋流气浮技术。 近年来国内外以旋流气浮为核心技术的气浮净化技术得到了长足的进展，并有多处的成功应用案例，并对如下几种具有代表性的气浮新技术进行介绍。 CFU（紧凑式旋流气浮） 目前在海上油田现场应用业绩最为突出的当