旋流气浮分离技术在电脱盐切水处理中的应用

本文作者：1.中国石油化工股份有限公司沧州分公司-赵蕊；2.深圳科力迩科技有限公司-简小文

[摘要] 中国石油化工股份有限公司沧州分公司常减压装置处理原油时受原油来源地广且时常变化等多方面影响，导致电脱盐污水合格率偏低、油含量超标等问题，对装置环保运行及后续处理造成严重冲击，影响下游污水处理装置平稳运行。采用旋流溶气气浮技术可以有效降低污水油含量，保证电脱盐外排污水达标排放，具有很好的经济效益和环境效益。

[关键词] 电脱盐脱水；油含量；旋流溶气气浮

一、 项目背景

沧州炼化常减压电脱盐处理原油来源国内有锦州、胜利等地原油，国外有阿曼、帕兹弗洛等原油，由于原油来源地广且时常变化，容易导致现有电脱盐装置切水含油不稳定，含油量时常有超标，正常出水含油都在1000mg/L 以下，时常有超标，有时含油高达5510mg/L，更严重的甚至出现油太多无法检测。造成的影响有如下几个方面：

（1） 大量原油进入污水处理厂，给污水处理厂造成巨大的负担，严重影响到污水厂处理正常设施运行，致使污水处理厂整个处理设施超负荷运行、各单元处理水质指标超标，同时造成污水处理厂运营成本增加。

（2）大量原油进入污水处理厂与其它污水混合后，此股污油由于混合其它污水且添加大量化学药剂，导致该股回收污油乳化严重，且含大量悬浮物、泥砂、金属离子、絮体等，属油品较差的重质污油，一旦回炼将进一步加大回炼设备处理难度，长此以往，不断累积又会严重影响到正常原油炼制，导致装置排出污水含油偏高，进一步恶化水质。

（3）电脱盐装置切水中油含量较高，且乳化严重，目前这股高含油污水未经预处理直接送入污水处理厂，在给处理厂造成严重冲击的同时，产生大量高含水、难度处理污油泥，大幅增加了公司污油泥处理费用。

二、 污水概况

常减压装置电脱盐切出污水经换热和冷却后进入后续处理，现场一级换热后水温为90℃,二级换热后水温为60℃,污水水质较差，水色呈黑色，含油量最高可达到20%以上，污水乳化严重，同时含有大量细微悬浮物，含盐量和矿化度高，对设备腐蚀性大，大幅增加下游污水处理厂的运行压力和成本。

三、 解决方案

针对上述废水处理难点，对市场上现有的各项处理技术进行调研，经过对多项处理技术的收集与对比分析，最终选择高效聚结压力除油器和CDFU（高效旋流气浮装置）结合的新型电脱盐预处理技术。该技术目前在中石油独山子石化电脱盐污水、吐哈油田和中海油渤海海上平台含油污水等多处项目都有投产应用。

CDFU-Cyclonic Dissolved gas Flotation Unit即高效旋流气浮装置，将旋流离心分离技术与溶气气浮分离技术有机结合的新一代高效旋流气浮装置。该装置通过应用旋流和溶气产生的微纳米气泡综合作用，极大地提高了浮选效果，缩短了浮选时间，实现了高效、快速除油，该装置适用于各类难处理含油（含悬浮物）污水。工艺简图如下图1所示。

3.1 工作原理

电脱盐切出含油污水经换热冷却后,进入高效聚结分离器,污水中浮油、分散油和部分乳化油在分离器中聚集、聚结成大油团,快速从污水中分离进入集油包排出,初步油水分离后污水仍然含有大量乳化油再进入高效旋流溶气气浮进行进一步处理,乳化油被超微气泡扑捉后在旋流作用下不断集聚、聚结破乳形成油团快速从污水中分离,破乳聚结后污油排出,处理后污水进入污水处理厂管网进行进一步处理。

四、 处理效果分析

4.1 运行数据分析

新增电脱盐预处理设施投用后，对含盐污水净化的效果较好，在线表一直稳定正常运行至今，同时除了水质外观得到了大幅改观外，在水质分析数据上看也有大幅改观，影响含盐污水外排主要水质指标为COD和油含量。高效气浮设施投用前后分析数据对比，如下表和图7、8所示：

图7 含盐污水电脱盐预处理设施投用前后石油类分析数据变化趋势图

图8 含盐污水电脱盐预处理设施投用前后COD分析数据变化趋势图

污油静置脱水后含水率最高10%,最低2.5%（图9）,污油实现了回收焦化再利用。

图9 电脱盐预处理设施投用后污油含水量变化趋势图

4.2 经济效益核算

4.2.1 成本核算

①电费：每吨污水处理用电成本0.130元/吨

②氮气消耗：每吨污水处理用气成本0.104元/吨

③化学药剂（PAC）消耗：纯物理分离工艺，无化学药剂消耗。

④吨水处理综合成本：每吨污水处理综合成本=电费+氮气费=0.234 元/吨。

4.2.2 收益核算

新型电脱盐预处理设施采用纯物理分离工艺，不加入任何化学药剂，通过超微气泡高效捕捉乳化油滴并在微气泡表分子间的作用下破乳，回收污油杂质少，含水率低，污油可直接进焦化装置处理。

投用前后平均除油来计算原油回收

投用前平均值：236.54mg/L，投用后出水平均值：53.60mg/l，平均降低了182.94mg/L，下降了77.34%；

全年回收污油79.03吨，全年回收污油费用约15.81万元，按2000元每吨计；全年节约污油泥危废处理费，按2700元每吨计（焚烧工艺处理费）约为106.69万元

即全年环保收益总计为122.5万元。

五、 总结

新型电脱盐预处理设施投产稳定运行后，含盐污水外排水质稳定，石油类平均值由投用前的236.54mg/L降低至53.60 mg/L，平均值降低了182.94mg/L，下降了77.34%；COD平均值由投用前的1382.32mg/L降低至938.31mg/L，平均值降低了444.01mg/L，下降了32.12%。

另一方面污油静置脱水后含水率最高10%,最低2.5%，污油实现回收焦化再利用，最大化的利用了石油资源，减少原油损失；并且降低对下游水厂的处理负荷。实现经济效益与环境效益的双赢。