摘要：鉴于目前污水处理工艺冗长、复杂，处理后的污水水质难以达到注入水质指标的情况，开展了综合物理除油加磁过滤技术污水处理现场试验，取得了较好的效果。综合物理除油加磁过滤技术对于含聚污水的除油及除悬浮物效果比较理想，在含聚浓度较低时，含聚污水可以达到“5.5.2”水质指标;磁过滤加砂滤工艺处理普通污水，悬浮物粒径中值偏大，总体出水未稳定达到“5.1.1”水质指标。
关键词：含油污水;综合物理除油;磁过滤;砂滤
随着中、低渗透油层的开发以及三次采油的深入开展，各种助剂广泛使用，污水成分日益复杂，污水处理难度增大，采用传统工艺处理难以满足油田注入水质的需要。鉴于目前污水处理工艺冗长、复杂，处理后的污水水质难以达到注入水质指标的情况，开展了综合物理除油 (OPS) 加磁过滤技术(CoMag)污水处理现场试验，取得了较好的效果。
1 技术原理
1.1 综合物理除油技术原理及特点
综合物理除油技术 (OPS) 是综合了加压溶气气浮除油(悬浮物)和聚结除油(机杂)原理的一种高效物理法含油污水处理技术。该气浮除油技术是在含油污水中产生大量细微气泡 (直径 10 μm 左右)，使水中颗粒粒径为0.25～25 μm 的悬浮油珠及固体颗粒黏附到气泡上，使得其密度降低而一起浮到水面，从而达到去除污水中的污油及悬浮固体颗粒的目的。采用气浮，可提高悬浮油珠及固体颗粒浮升速度，缩短处理时间。
含油污水进入OPS处理装置时，首先进行平铺分离，交叉入气液混合物，气液混合物中的气体从 0.6～0.8 MPa压力下释放出来，膨胀形成大量微小的气泡 (直径10 μm 左右)，在旋流气浮作用下携带部分油滴及悬浮物上浮到水面，剩余的油和悬浮物随污水向下进入正弦形集聚除油系统。在运动过程中微小乳化油珠(直径0.25～25 μm)经反复碰撞、摩擦，击破油包水 (O/W) 或水包油 (W/O)的表面张力，使油水更进一步分离出来;当油粒聚集直径增大到一定程度(直径>25 μm)后被小气泡携带上浮至水面，从而被收集送至集油池中，悬浮物 (机杂) 则沉积在处理槽底部送至集污池中，清水流至缓冲区后被泵输走。
1.2 磁过滤技术原理
磁过滤技术 (CoMag) 是利用外加磁场的磁粉增强絮凝作用以达到高效沉降和过滤目的的一种高效的分离微粒和超微粒的技术工艺。磁粉与工作介质之间巨大的密度差使得絮体迅速下沉，并在此过程中磁性絮状物夹带着所有固体颗粒迅速沉淀，包括残油和进入系统的污泥。
2 现场试验
为了试验OPS及磁过滤技术处理污水的效果，在 2008～2009 年先后开展了普通污水及含聚污水的中型试验。 2
.1 含聚污水中试
某含油污水深度处理站始建于 1983 年，2004 年对该站进行了流程改造。目前，该站设计能力为 8 000 m3 /d，站内采用气浮选→一级核桃壳过滤→ 两级石英砂过滤的四段主处理工艺 ，出水水质始终无法达到要求，对该油田的正常生产造成影响。试验工艺流程见图1。
(1) 试验效果。来水含油量在64.8～2 809 mg/L 波动范围下，其含油量指标平均为26.6 mg/L，最高为 34 mg/L，最低为 17 mg/L，去除效率为 94.8%; 悬浮物指标平均为32.0 mg/L，最高为90 mg/L，最低为19.8 mg/L，去除效率为78.9%以上。CoMag磁过滤设备对于含聚污水的过滤效果总体较好，在来水含油量平均为 26.6 mg/L 时，其含油指标平均为 2.9 mg/L，最高为11.4 mg/L，最低未检出，去除效率接近90%;悬浮物指标平均为2.9 mg/L，最高为 8.5 mg/L，最低未检出，去除效率为90.8%以上。
(2) 试验结论。试验表明，OPS—CoMag处理低浓度含聚污水，可以达到“5.5.2”指标。在不加药的条件下，OPS有较高的破乳效率，且整个处理时间非常短。
2.2 普通污水现场试验
某污水处理站投产于 2004 年，设计能力为 20 000 m3 /d，采用横向流、核桃壳一级过滤流程。由于该站污水来水含油量较低，而OPS主要针对含油量较高的情况，因此舍去OPS段，选择CoMag系统+SFL型砂滤罐 (两级) 工艺方法进行中型现场试验，试验规模为1 000 m3 /d 。
现场试验来水为沉降罐后，出水接至核桃壳。 试验工艺流程如图2。
2009年9～10月，进行了污水处理试验，试验处理的水质经大庆油田设计院水化室化验。来水含油量平均为 114.7 mg/L 时，其含油指标平均为 1.81 mg/L，最高为 9.81 mg/L，最低未检出，去除效率为98.8%;悬浮物指标平均为2.77 mg/L，最高为 7.21 mg/L，最低为 0.5 mg/L，去除效率也达到 92.6%。 SFL型砂滤罐对普通污水的处理效果一般，其出水含油指标平均为0.96 mg/L，最高为5.17 mg/L，最低未检出，去除效率为47%;悬浮物指标平均为 0.34 mg/L，最高为0.98 mg/L，最低为0.2 mg/L，去除效率为87.7%。初步试验表明，采用 CoMag 系统+SFL 型砂滤罐工艺处理沉降罐后的含油污水能够达到含油量≤ 1 mg/L、SS≤1 mg/L、d50≤2 μm 的指标，接近 “5.1.1”标准，未稳定达标，主要是粒径中值不合格。
3 效益分析
(1) 采取OPS—CoMag处理技术，虽然一次性投资较高 (较常规工艺高59.3万元)，但注入水达到指标要求，同时具有较好的经济效益。
(2) OPS—CoMag处理工艺与常规工艺运行费用对比表明，OPS—CoMag工艺由于增加了溶气泵等，其电费比现有工艺高，但是药剂费明显降低了，应用 OPS—CoMag 可节约运行费用 32.65 万元/年。
(3) OPS—CoMag工艺处理时间比常规工艺少 6 h，由于处理时间短，占地面积较常规工艺也减少了1 700 m2 。
4 结语
(1)综合物理除油加磁过滤技术对于含聚污水的除油及除悬浮物效果比较理想，在含聚浓度较低(<60 mg/L) 时，含聚污水可以达到“5.5.2”水质指标;磁过滤加砂滤工艺处理普通污水，悬浮物粒径中值偏大，总体出水未稳定达到“5.1.1”水质指标。
(2) 综合物理除油技术 (OPS) 除油效率较高，平均在95%以上，而且对于来水含油变化的适应性较强，处理水质好于现有污水站的两级沉降工艺，适合作为含油量高、波动较大的污水一级处理工艺使用。
(3) 磁过滤技术 (CoMag) 作为二级处理工艺，除油率可达90%，悬浮物去除率平均在80%以上;作为一级处理工艺，对于普通污水处理效果理想，其除油率达到98%，悬浮物去除率达到92%，在来水稳定的条件下，好于现有污水站三段工艺，接近整个四段工艺，但是其抗冲击能力不强。
(4)磁过滤技术由于具有较高的除油及悬浮物效率，可以在“5.1.1”水质处理中作为膜处理工艺的前端预处理技术，加以深入研究。——论文作者：王法芹
本文来源于：《油气田地面工程》设计油田生产、建设、施工和设计领域权威应用杂志。每年发表相关科技文章500余篇。文章内容贴近生产实际，具有较大的应用借鉴价值。设有：理论研究 、油气采输 、注水污水、环保节能、计量自控、建筑电信 、施工设计、数字油田等栏目。
