旋流分离技术在污水处理中的应用

北极星环保网讯:摘要：以油田含油污水处理为背景，分析含油污水处理采用的旋流分离工艺的优缺点，为油田生产保驾护航。

关键词：旋流分离，污水处理

1概述

某油田污水处理厂污水处理系统于1975年建成投产，初期的污水处理工艺比较简单，加药系统比较单一，其主要的污水处理工艺是在污油回收、污水沉降净水、污水过滤的基础上进行的。整个工艺围绕着如何降低污水中铁离子和机杂含量方面展开的，污水处理能力2000m?/d，处理后水质基本满足了污水回注要求。

整个污水处理工艺进入一段运行以后，存在的问题逐渐暴露出来，尤其是油田进入后期开发以后，对注水水质要求越来越高，特别是油田的后期综合含水不断上升，油田产液量不断增加导致污水量也随之增加，油田污水水质逐年变差，为了使油田污水处理工艺满足油田后期开发的要求.

在1992年、1996年、2003年对原来的污水处理工艺进行了较大规模的工程改造，完善了污水排污系统，新增二级精细过滤器，使得污水处理规模达到3000m?/d，但实际处理量只有1000m3/d。从2007年1月至9月期间统计，污水厂处理水质达标56.7%，处理污水全部反输回注，实现了零排放要求。

但是，随着油田开发的进一步发展，生产已开发到了高含水阶段，油田产出的污水量越来越多。污水处理厂已不能满足油田持续高效开发的要求。分析其主要原因是缺少简单、实用、多能、高效的污水处理装置。同时还存在如下问题：

1）污水处理效果不稳定，时好时坏，污水处理后铁离子和机械杂质两项主要指标最高值与最低值之间偏差较大，过滤后水质指标经常不达标。

2）污水中悬浮物的消除主要靠过滤来完成，过滤器超负荷运行，表面吸附赃物较多，滤料失效问题严重，严重时甚至发生滤料板结现象，而单靠反冲洗有时很难进行有效的清除，使过滤器的正常过滤和吸附性能变差，影响了悬浮物的去除效果。

3）过滤器在长期使用过程中，内防腐失效及反冲洗冲击造成滤料层破碎、过滤吸附性能下降。

4）加药类型陈旧、用量及方式不尽合理，其缓蚀阻垢剂、絮凝剂、杀菌剂都加在同一个罐内，造成药剂相互抑制，减弱了效果。

5）管线腐蚀严重，由于原敷设管线只做了外防腐，没有做内防腐，加之输送介质为污水，造成管线腐蚀较快。

6）由于缺少水质监测仪，水质处理各环节情况无法及时跟踪。

结合以上实际情况，考虑有必要建设一套新的污水处理装置以满足生产、环保的要求，采用先进的旋流分离技术，主要针对含油污水中的污油、悬浮物进行处理，要求处理后的水质达《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》SY/T5329中相关标准。

2旋流分离器工作原理及特点

2.1旋流分离器工作原理

旋流分离技术的关键设备是旋流分离器，是基于离心沉降作用。工作时，待分离的两相混合进料液以一定的压力进入旋流器后，产生强烈的向下旋转运动（外旋流），由于轻质相和重质相存在着密度差，以及所受的离心力、向心浮力和流体曳力大小不同，同时受离心沉降作用，大部分重相被甩向器壁，沿壁面重力下沉至第一级旋流器下端的同轴线上连接的第二级旋流器导向叶片入口，部分轻质相沿中心管做上升旋转流动（内旋流）至一级溢流口；同时，一级底流进入第二级旋流器的料液进行再次分离，而二级溢流经二级溢流管最终由一级溢流口排出，底流液由底流口排出，从而达到两相分离的目的。

含油污水由一级污水提升泵从切向入口注入旋流分离器，在旋流分离器内高速旋转，产生几千倍于重力场的离心力场。在离心力的作用下，密度大的相——水被甩向四周，并顺着壁面向下运动，作为底流排出；密度小的相——油被带到中间并向上运动，作为溢流排出，就达到了油水分离的目的。

使用旋流分离器处理含油污水时，当污水中的油滴粒径大于60?m时被分离的可能性为99%，而当油滴粒径小于10?m时，被分离的可能性则降至50%左右。因此，旋流分离器能够去除含油污水中的浮油（粒径大于100?m）和大部分分散油（粒径为10一100?m），进一步的去处污水中的浮油。

2.2旋流分离技术的优缺点

旋流分离技术被认为是一种高效节能型分离技术，旋流分离与沉降分离技术的比较见下表。

综上所述，旋流分离器具有以下特点：设备结构简单；成本低，包括制造成本低，占用空间小，只有平板式隔油池的4%左右，重量轻、维护费用少、能耗低（不到碟片式离心机的10%）、无须任何辅助分离介质；安装灵活方便，工作连续、可靠、操作维护方便，自动化程度搞，一但设计、调试验安装好，就可自动、稳定地工作，污油去除率高，适应性好，生产及调节范围宽，并联可增加生产能力（能提高污水处理量，而且扩容方便），串联可保证产出水的水质。

但旋流分离技术也有不足之处：对于悬浮物的去除效果不是很理想，往往达不到设计值，这就要求在旋流分离器后再进行悬浮物的去除，一定程度上就增加了技术难度，工艺流程变得相对复杂，自动化程度要求更高，投资也就更大。

以下是对西部某油田联合站和某油矿采油厂污水站处理工艺的调研情况：

（1）西部某油田联合站

该联合站污水站2010年12月投产，设计规模1000m3/d，目前负荷率约60%。原水矿化度50000mg/L左右，采用旋流分离技术，原水经除油罐除油后再经提升进入预反应器、旋流分离器，出水进入好水罐回注。

该联合站原水含油量不高，悬浮物含量较高，达到276mg/L。对产出水进行化验，处理效果不好，旋流分离器出水悬浮物含量高达43mg/L，粒径中值达到12.56μm。

（2）西部某油矿采油厂

该采油厂污水站与2008年12月投产，后经改造，采用旋流分离技术，设计规模1000m3/d，目前负荷率60%左右。

该采油厂原水水质很差，悬浮物含量高达2000mg/L。经检验产出水不合格，旋流分离器出水悬浮物高达50.2mg/L，粒径中值12.56μm。

3结论

（1）旋流分离技术在处理含油污水时能有效去除含油污水中的浮油和大部分分散油，污油去除率高。

（2）旋液分离器完全密闭，减少有毒有害气体对环境的污染。

（3）旋流分离技术对悬浮物的去除效果不理想，为保证处理后的水质，应在旋流分离器后再设置过滤器主要针对污水中的悬浮物对进行进一步处理。

延伸阅读：

高效传质分离技术在污水处理领域又放大招

30种污水处理常用工艺中6大主流工艺特点介绍

探究城市污水处理中含油污水处理技术

石油化工废水处理技术现状