2.2.1 工艺运作状况 NB35-2 CEP 污水处理系统设置 2 台喷射诱导气浮器（CEP-X-3001A/B） ，该 装置是接收上游斜板除油器（CEP-V-3001）来的处理后的生产污水，进行进一 步的处理。收集的污油被送入污油罐（CEP-T-3001） ，处理后的水被核桃壳供给 泵 （CEP-P-3003A/B/C） 送入下一级处理装置核桃壳过滤器 （CEP-F-3001A/B/C） 。 设计参数：设计处理量为 222m3/h(每台)，操作压力为 0.05mpa，出口含油不 大于 100ppm。 设备组成：该设备由进水区、气浮区、收渣（油）区、出水区、液位监测系 统和循环泵组成。 运作状况：运行效果较差，实际处理出水指标高出设计指标，为后续处理设 备——核桃壳滤器造成较大处理压力。 2.2.2 存在的技术问题 （1）混合室表面水流方向从中间收油槽流向罐壁，且散流式气液混合气泡 较大，上升过程中易于破碎并形成强紊流，极度影响气浮收油效果。 （2）设备内部收油槽锯齿高度不匀，导致锯齿收油效果一般，且浮渣收集 效果不稳定，导致收集的浮渣中含水量过大，应根据进入口的布液情况和收油的 实际液面轨迹做核算并调整，以达到达到不一样隔室各锯齿均匀收油。 （3）清水室喇叭口调节混合室的液位难于有效实现，部分石油类富集在清 水室顶部，随着水量的加大，导致出水中石油类含量高，部分回流液中石油类二 次乳化； （4）P3002A/C 循环泵设计参数难于进行相对有效调节，不能适应水量变化负荷 的影响，应进行更新，同时避免运行期间的振动剧烈所造成泵和电机损坏。

  2.1 总体工艺概述 NB35-2 CEP 污水处理系统负责全油田的生产水处理工作，最大解决能力 10656m3/d。通过生产水处理系统处理后达到回注水水质标准：含油15ppm；悬 浮固体含量5.0mg/L；悬浮物颗粒直径中值 3.0μm；含油量15mg/L；硫酸盐还 原菌（SRB）为 0 个/ml；铁细菌（TGB）少于 10 个/ml，满足排海和油田注水的 要求。 生产水处理系统基本工艺流程为：从自由水分离器、热处理器以及电脱水分 离出来的生产污水→立式撇油器→喷射诱导气浮机→核桃壳过滤器→净化水缓 冲罐→注水增压泵→注水泵→地层，多余的合格污水排海或输往 WHPB 用于油 田回注水。 主 要 设 备 包 括 ： 立 式 撇 油 器 （ CEP-V-3001 ） 喷 射 诱 导 气 浮 机 ； （CEP-X-3001A/B） ；核桃壳过滤器（CEP-F-3001A/B/C） ；污水泵（P-3001A/B） ； 气 浮 循 环 泵 （ P-3002A/BC/D ） 核 桃 壳 供 给 泵 （ P-3003A/B/C ） 污 油 泵 ； ； （P-3005A/B） 反冲洗泵 ； （P-3006A/B） 污油罐 ； （T-3001） 净化水缓冲罐 ； （T-3002） ； 污水罐（T-3003） 。 通过污水处理系统各级单元监测多个方面数据显示：各级设备正常运行处理稳定，都在发 挥着本身的污水处理作用。 污水系统含油总去除率达到 97%， 悬浮物总去除率达

  本项目只对一套喷射诱导气浮机（CEP-X-3001B）做改造。 （1）改变气浮机内上隔板位置及高度，降低下隔板高度； （2）缩短原有最后一道挡板的高度； （3）新增出水挡板，设置调节锯齿堰板控制水位； （4）新增气浮出水挡板前的收油槽； （5）改造气浮机内喷射出口； （6）拆除原有气浮循环泵； （7）安装及固定新增的气液混合泵； （8）安装及固定新增气液混合泵的配套装置（包括气流分离罐、压力表、 线）安装气液混合泵进水、出水管线）安装气液混合泵进气管线）安装气液分离罐排气管线 新增主要设备

  （1）NB35-2 CEP 污水处理系统水质分析——中海油能源发展有限公司采油技 术服务分公司 （2）NB35-2 CEP 喷射诱导气浮装置相关图纸——中海油能源发展有限公司采 油技术服务分公司 （3）NB35-2 CEP 含油污水处理系统现场调研技术总结报告——天津水运工程 勘察设计院

  考虑到气浮设备为卧式罐体结构，实际的过水表面为为 8.5×1.76=14.96≈

  15.0m2，则： 设计解决能力下的表面负荷：222.0/15.0=14.8m3/m2.h 实际运作情况下的表面负荷：100.0/15.0=16.67m3/m2.h 根据相关规范要求，分离室表面负荷率取 5.4～9.0m3/m2.h，计算根据结果得出，在 设计处理负荷下，其表面负荷为 14.8m3/m2.h，大于分离室的表面负荷率，实际 运行时负荷较大，导致出水水质大于设计出水水质的要求。 而在目前实际处理水量下，其表面负荷基本满足设计负荷的要求，经过系统 内部适当完善、调整后基本满足处理要求。 5.3.2 水流上升流速和气浮分离室下向流速 根据改造后的气浮内部结构， 分别计算气浮内水流上升流速和气浮分离室下 向流速，选取合适的流速能够保证汽、液和微粒的充分接触和微粒的上浮分离。 1）气浮内过水断面上升流速计算 根据气浮池的内部组成，核算过水断面面积，混合部分的过水断面面积为： A=0.45×2.12=0.954m2 设计解决能力下的过水断面上升流速：222.0/（0.954×3600）=64.6mm/s 实际运作情况下的过水断面上升流速：100.0/（0.954×3600）=29.1mm/s 2）气浮分离室下向流速计算 根据气浮的内部组成，核算过水断面面积，气浮分离区的过水断面面积为： A=2.10×1.252.625m2 设计解决能力下的过水断面上升流速：222.0/（2.625×3600）=23.5mm/s 实际运作情况下的过水断面上升流速：100.0/（2.625×3600）=10.6mm/s 结算根据结果得出： 气浮内水流上升流速和气浮分离室下向流速均超出原有设计规范 的取值范围，数据明显偏大，导致池内混合段流速较大，气浮分离段内下向流分 离速度也偏大，明显印证了 3.1 节计算中出现的表面负荷过大的计算结果，分析 其原因， 主要为该设备的结构布局及设备参数选取上均未能充分考虑到含油废水 处理的实际需求。

  5.2.3 需气量 V 的确定 根据亨利定律，推导出需气量 V 的公式为:

  式中：V—需气量，m3/h； S1—空气裕量系数； K—标况下空气的溶解度，29.3mg/L。 Qg=QR/ae￠ 式中：Q—气浮池设计水量，m3/h； R/—实验条件下回流比 （对于污水处理， 15～30%， 取 考虑取为 20%） ； ae—试验条件下的释气量（取 60L/m3） ，L/m3；

  5.3.3 气液混合泵及回流量的选取 根据设计要点中的参考数据， 选取合适的回流比和气固比是保证出水水质满 足要求的必要条件。 考虑到立式撇油器的去除负荷及出水实际监测数据，回流比选定为 20%，按 最大设计解决能力做综合考虑，选取 80FP 型的气液混合泵，该泵的技术参数 为 45.0m3/h 的实际过流量，气液比为 1：9（气液比约为 1:9(吸气量为 8～10%） ， 则实际的溶气量为 5.0m3/h，经过立式撇油器处理后的含油污水的悬浮物含量为 200～300mg/L，总固体含量约为 222.0×300=66.0kg/h；则气固比约为 0.0017， 基本契合设计参数的范围，为此经过改造后的气液混合泵能够完全满足处理的要求。 结合真实的情况， 尽可能维持现有的内部布局不变的情况下， 挖掘设备的潜力， 为此在保留两个机位、四处喷射口的情况下，更新两台气液混合泵将原有的四处 喷射口做改造串联在一起。内部为保持布水的均匀性，在每个喷射口处布设两 个 TV-Ⅲ释放头，将混合后的气液均匀布置在设备内部，利用水中污染物的去除 分离。 5.4 改造设计完善中的主要技术问题探讨 影响溶气气浮系统出水水质的一个主要的因素是气浮前的絮凝预处理。 良好的 絮凝效果对气浮系统很重要，絮凝预处理对气浮系统的作用大多数表现在：①原 水中的胶体颗粒通常带负电荷(表面 Zeta 电位一般在-10 mV 左右)；而水中微气 泡表面的 Zeta 电位通常在-100mV 左右；二者之间较强的静电排斥力对它们的碰 撞、粘附起阻碍作用。而絮凝预处理则可明显降低胶体颗粒表面的 Zeta 电位； 故能减弱由静电排斥作用产生的不利影响；②絮凝过程中，絮体颗粒从周围水体 吸附了大量有机污染物而使其表面的憎水性能增强， 有利于它与微气泡的粘附结 合；③絮凝过程形成的絮体颗粒尺寸比原胶体状污染物大得多，有利于它与微气 泡发生碰撞。絮凝预处理的效果可通过絮体颗粒大小来控制，故气浮前絮凝预 处理后絮体颗粒应控制在这个范围。

  到 90%。但系统出水中的主要指标悬浮物、石油类不能达到排放标准的要求。具 体超标缘由分析如下： （1）固体悬浮物含量超标原因 1）油田产出液中固体颗粒物较多，且粒径较小，在表面负荷过大的情况下 难于去除； 2）水中的悬浮固体颗粒直径较小（2.553μm） ，核桃壳滤料孔隙度较大，不 能有效的过滤水中的悬浮物； （2）含油量超标原因 1）污水系统设备处理效果不佳，斜板除油器和气浮（X-3001A/B）收油不 能达到处理效果； 2）气浮处理效果差，出水含油高，极度影响总系统的处理效果。 3）核桃壳过滤对石油类的去除能力较为有限，受来水水中石油类含量过大 的影响，致使出水石油类含量过高。

  式中：p—选定的溶气压力，取 3.43×10 Pa（3.5kgf/cm3） ； η—溶气效率，取 80%； KT—溶解度系数，取 3.32×10-2。 选用气液混合泵，根据所选泵的技术参数复核实际回流比。 5.2.6 释放器的选择和布置 根据 p=3.43×105Pa，回流量为 44.4m3/h，选择 TV-Ⅲ型释放器。当 p=3.43 ×105Pa 时，单只出水量 q=5.54m3/h，则单个气浮池内的释放器个数为：8 只， 则每个进气口安排两只释放器，单只释放器的技术参数为￠25，5.54m3/h，工作 直径为￠800mm，能够完全满足过水断面充分混合、均匀布气的需要。 5.3 气浮过流流速和表面负荷计算 5.3.1 气浮表面负荷的核定 根据现有喷射诱导气浮设备的规格尺寸和内部组成， 单套气浮设备的设计处 理能力为 222.0m3/h，目前实际解决能力为 100.0m3/h，进行表面负荷校核时，其 数据应满足常规处理的需要，同时也能满足最大设计能力条件下的合格处理。 1）表面负荷的校核 采用如下计算公式进行计算： q=Q/A （6）

  式中：Va—空气的溶量，g/L； Kt——解系数(20℃时，K=0.024)； η—加压溶气系统的溶气效率〔较高的为 80%～90%)； P—溶气压强，绝对压强，Pa; Po—大气压强，绝对压强，Pa; Qr—加压溶气水量，m3/h; SS—水中悬浮物颗粒的含量， （经过处理后一般为 400mg/L ); mg/L Q—污水水量，m /h。 气固比的确定有两种方法:①试验法，根据所需处理水的水质和水量，参照 相应的水质标准做可行性试验，选取或测定出 as；②经验选取法，as 的典型经 验选取范围在 0.005～0.06。 结合经验数据对于含油废水 as，取 0.04 左右较为贴切， 此时对应的出水 SS 150 rng/L，浮渣含固率3%。 5.2.2 回流量 Qr 的确定 当气固比 as 确定后，由式(1)可得出:

  5.1 气浮设计要点 （1）根据试验结果选择恰当的溶气压力及回流比（溶气水量与待处理水量 之比值） 。通常溶气压力采用 0.2～0.4MPa，回流比取 5%～10%； （2） 根据试验选定的絮凝剂种类及其投加量和完成絮凝的时间及难易程度， 确定絮凝的形式和絮凝时间。通常絮凝时间取 10～20min； （3）接触室应对气泡与絮粒提供良好的接触条件，其宽度还应考虑安装和 检修的要求。水流上升流速一般取 10～20mm/s，水流在室内的停留时间不宜小 于 60s； （4）接触室内的溶气释放器，需根据确定的回流水量、溶气压力及各种型 号释放器的作用范围确定合适的型号、数量，并力求布置均匀； （5）气浮分离室应根据带气絮粒上浮分离的难易程度确定水流（向下）流 速，一般取 1.5～2.5mm/s；即分离室表面负荷率取 5.4～9.0m3/m2.h； 5.2 主要技术参数计算 5.2.1 气固比 as 的确定 确定回流比和需气量，首先要确定气固比。气固比就是溶气水中经减压释放 的溶解空气总量与原水带入的悬浮固体总量的比值。气固比的选用涉及到设备、 动力及出水水质等诸多因素。 合适的气固比应该达到释气量足以浮起原水中的全 部悬浮物的要求。具体计算过程见式(1)。 a s  Va K t (P  P0 )Qr /( SSQ)