含聚污水处理工艺整体改造思路

孟迪 邵天泽 李颖

（1.中海石油环保服务（天津）有限公司；2.中国石油大庆炼化分公司）

含聚污水处理工艺整体改造思路

孟迪1邵天泽1李颖2

（1.中海石油环保服务（天津）有限公司；2.中国石油大庆炼化分公司）

目前含聚污水的处理还没有形成一套成熟的技术体系，现场生产单位对设备升级和技术革新的要求十分迫切。文章通过将各单项技术组合应用，在单项技术研发的基础上，形成可将物理化学或者生物方法有机结合的含聚污水工艺整体改造思路，达到更好的处理效果。

含聚污水；微波破乳；微气浮；电催化氧化

0 引 言

自渤海部分油田采用注聚合物增产措施以来，油田产量衰减得到有效抑制。同时，由于全国各省市陆续出台了新的污水综合排放标准，环保监督机构对污水排放要求日趋严格，指标更为苛刻。按照要求，处理厂将于2013年9月开始执行DB 21／1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》一级排放标准。

1 流程现状

处理厂生产污水处理系统分为物化段和生化段，生产污水原流程见图1。原流程污水排海不能达到DB 21／1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》一级排放标准。

图1 生产污水流程示意

设计物化段的主要功能是去除浮油、乳化油和悬浮物，而生化段的主要功能是去除溶解油，降低COD。随着油田注聚措施的开展，两段工艺分别出现了不同的问题。

在物化段，由于聚合物吸附性较强，携带的泥沙量较大问题，从而导致进入生化段的污水含油率较高，进而造成整个生化段处于半瘫痪状态。其中，硝化池曝气管断裂脱落，已失去曝气功能；MBR池内部膜丝断裂，无法曝气，造成出口水质不稳定。目前，只能依靠大量化学药剂来维持出水水质。

2 整体改造思路

针对处理厂含聚污水的特性，通过将各单项技术组合应用，解决原流程中出现的各种问题，见图2，最终使排海水质达到DB 21／1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》一级排放标准。

图2 生产污水流程改造示意

2.1 微波破乳装置

将微波技术应用在环境污染治理，尤其是水处理方面，是近几年新兴的研究领域［1］。然而目前很少有将微波运用于油田采出废水处理的研究报道，此试验装置为微波技术在油田采出废水处理领域应用进行的有益探索。

根据含聚污水的物性分析结果，在微气泡旋流浮选处理前对其进行破乳，可以减少药剂投入量，提高微气浮的除油效率，而实现破乳的技术为微波破乳。该试验装置的破乳机理主要是微波加热后，一方面污水黏度显著降低，促使油滴碰撞的机会增加，使油滴积聚增大，加速了油滴上浮的速率；黏度降低又促进污水在微波场中的致热效应，因而油和水的分离时间可以大大缩短。另一方面极性水分子反复旋转，破坏了原来油-水界面的双电层结构，促使zeta电位急剧降低，使油滴聚合的机会增加，从而也加速了破乳［2］。

2.2 微气泡旋流浮选装置

近几年来，许多学者广泛开展了气浮技术处理含聚污水的研究工作，并取得了一些进展。

通过研究发现，影响原流程中的气浮除油效果的一个重要原因是该设备所产生的气泡粒径偏大。气浮法通过气泡黏附油滴和悬浮物进行分离，但不是所有尺寸的气泡都能黏附住油滴与悬浮物，尤其是粒径为10～100μm的油滴与悬浮物，如果气泡的粒径大于被吸附油滴和悬浮物的粒径，将减少黏附的几率，此外还会因惯性力冲碎油气聚集物，在气浮区产生剧烈扰动［3-5］。

针对原气浮气泡粒径偏大的问题，提出了微气泡旋流浮选技术，利用该技术可产生粒径5～10μm微气泡，而微气泡在浮选区不会产生扰动。浮选气通过具有无数网孔的滤芯，在水中产生小气泡。携带小气泡的含油污水进入微气泡发生器，在导流结构的作用下，形成高速旋转水流。在该高速旋转水流的切割下，一部分小气泡被分割成5～10μm的微气泡，并且在离心力的作用下实现气泡筛分。粒径稍大的气泡集中于旋转水流的中心，形成气泡柱。在回压作用下，气泡柱与水呈逆向流动，会经微气泡发生器内的进口端导流结构的中心处的出口排出。含微气泡的含油污水则沿着微气泡发生器内的旋流管壁流动，经下部出口排出，生成微气泡溶气水［6-8］。

2.3 电催化氧化设备

电化学技术在废水处理中的应用非常广泛，具有处理效率高，操作方便，适用范围广，可控性强，易实现自动化，环境兼容性好等优点［9-12］。

通过改善处理厂现有生化系统并增设1套臭氧发生器和1套电催化氧化装置。通过臭氧的强氧化作用和电催化氧化作用，在去除一部分COD的同时，打断高分子聚合物，提高污水的可生化性，并结合生化处理技术，实现污水达标排放DB 21／1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》一级排放标准。

本试验装置的电催化氧化作用可分为直接氧化和间接氧化。其中直接氧化原理是利用电极在电场作用下，分解H2O，产生具有强氧化能力、且对有机物无选择性的羟基自由基（·OH），从而使许多有机污染物特别是生物难降解的有机物分解为CO2、H2O和其他简单化合物。而间接氧化是通过阳极电解产生各种含氯的氧化剂，如次氯酸和次氯酸根等媒介来氧化污染物。

3 结束语

通过上述技术组合，可解决污水排海不达标的问题：

◆微波破乳装置在减少药剂投入量的同时，可提高微气浮的除油效率；

◆对比原气浮出口含油300 mg／L，微气泡旋流浮选装置可将出口含油降至50 mg／L左右；

◆通过增设电催化氧化装置，可将污水COD降至50 mg／L左右。

从油田含聚污水处理流程和发展趋势来看，靠单一的处理技术很难解决污水达标排放或回注的问题，油田含聚污水的处理方法还需进一步创新、完善和组合。

［1］ 王鹏.环境微波化学技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

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1005-3158（2014）02-0028-02

2013-05-20）

（编辑 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.009

孟迪，2004年毕业于天津科技大学海洋科学与工程学院海洋科学专业，现在中海石油环保服务（天津）有限公司从事油田采出水处理相关工作。通信地址：天津市塘沽区渤港北一路中海石油环保服务有限公司水务管理中心，300455