CN110615553A - 一种用烟气深度处理稠油采出水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用烟气深度处理稠油采出水的方法。该方法利用稠油溶解CO₂后体积膨胀的特性，以及流体增压促使CO₂微气泡溶解到污水和油珠中，减压则促使已经溶入污水和油珠中的CO₂重新解析出微气泡从而对油珠的膨化、吸附机理。用稠油田注汽锅炉排放的烟道气（有效成分CO₂）作助剂，将含油密度0.96‑0.98g/cm³、油珠粒径＜10μm已高度乳化的采出水用物理方法进行深度处理。经处理后的净化水达到注汽锅炉回用或环境排放要求，而处理过程中产生的尾气CO₂则密闭收集后循环使用，多余的尾气和废气仍引入注汽锅炉烟道焚烧消解。本发明以污治污，处理效率高、效果好、无二次污染、操作成本低、技术经济性好。

Description

一种用烟气深度处理稠油采出水的方法

技术领域

本发明涉及稠油采出水的处理，具体说是一种用注汽锅炉烟气深度处理稠油采出水的方法。本方法也可以应用于含高密度油珠和微细悬浮物、高度乳化污水的处理。

背景技术

目前，稠油开采主要采用蒸汽吞吐的方法进行。稠油采出水经处理后如作注汽锅炉回用水，水质应达到SY/T0027-2014《稠油注汽系统设计规范》要求，即含油≤2mg/L、含悬浮物≤2mg/L。如作环境排放则须达到含油≤5mg/L、含悬浮物≤5mg/L的标准。以国内目前最大的稠油田新疆油田和辽河油田为例。

（1）新疆油田稠油污水处理技术

新疆油田原油密度大（50°C）0.978g/cm³，粘度高（50°C）(1-115)× 10⁴mPa.s ，采出水温度高85-90°C，采出水含油量高615.2-1025.3mg/L，含悬浮物720-1000mg/L。水型NaHCO₃，矿化度2000-3500mg/L。采出水高度乳化，粒径小于10μm的油珠占77.2%。目前，新疆油田稠油采出水处理采用的是混凝沉降净水技术。形成了“离子调整旋流反应法技术”和“重核—催化强化絮凝净水技术”两项专有特色技术。

离子调整旋流反应法技术通过加入以Ca²⁺和Zn²⁺为主要成分的离子调整剂，调整污水的PH值，使乳状液破乳，悬浮固体颗粒聚并，油、水、渣迅速分离，水质得到净化，并通过改变离子调整剂的配方以适应油田采出水水质的变化以及不同油田的采出水处理。药剂的总量控制在200mg/L以内，净水剂费用不大于1.8元/M³。经工程应用，离子调整旋流反应法技术更适合于浅层稠油采出水处理。

重核—催化强化絮凝净水技术是按照不同的反应顺序及加药时间要求，首先加入相对密度大的金属阳离子，形成较为密实的“重核”，加大絮体的相对密度，利于絮体沉降。然后加入催化剂，选择带有正电荷密度的催化剂，对水中的胶体颗粒进行脱稳预处理，使胶体表面的电位减小，降低水质净化难度。再投加混凝剂和絮凝剂，吸附架桥，使污水形成较大的絮体而沉降，水质迅速得到净化。药剂总加入量控制在220mg/L以内，药剂费用控制在不大于1.9元/M³。经工程应用，重核—催化强化絮凝净水技术则较适合于矿化度高的油田采出水处理。

新疆油田同时还配套研发了污水多功能反应器、加药智能控制技术，改造了斜板沉降罐和聚集除油装置等。但污水的处理效果并不好，污水多功能反应器出口的油及悬浮物含量只可控制在不大于15mg/L，斜板沉降罐改造后出水水质悬浮物、出水含油一般在10mg/L左右。

（2）辽河油田稠油污水处理技术

辽河油田稠油污水水温一般55-65°C，特殊超稠油污水120-140°C。原油密度一般0.92-0.98g/cm³，特殊超稠油0.98g/cm³以上。含油一般500-1000mg/L,特殊超稠油脱出水2000-5000g/L。悬浮物一般500-1000mg/L,特殊超稠油脱出水1%-2%。水型全部为NaHCO₃，总矿化度1500-6000mg/L。

辽河油田引进荷兰产高效溶气浮选机，投加两种药剂—无机混凝剂和有机助凝剂。处理后出水含油基本为10-20mg/L。去除悬浮物效率一般为80%-85%。处理单位水量药剂费2.0元/M³左右。

综上，目前国内稠油、超稠油采出水处理技术达不到SY/T0027-2014《稠油注汽系统设计规范》即注汽锅炉回用水含油2mg/L、含悬浮物2mg/L的水质要求，也不能环境达标排放（5mg/L）。并且现有的稠油、超稠油采出水处理技术存在化学药剂使用量大、成本高、有二次污染的难题。

发明内容

鉴于上述稠油、超稠油采出水处理的难题，本发明旨在提供一种用烟气深度处理稠油采出水的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

1、一种用烟气深度处理稠油采出水的方法，其步骤是：

（1）旋流分离器进行油-水粗分离

用污水泵（1）或离心泵或螺杆泵将40-65°C稠油采出水从污水除油罐中引出，并提升压力到0.8-1.0MPa，用旋流分离器（2）进行油-水分离，除去＞25-30μm大粒径的油滴和悬浮物并稳定水质；

（2）烟气与污水混合和预饱和

旋流分离器（2）粗分离后的底流污水，在压力为0.4-0.6MPa下，用过量的洁净烟气进行混合、溶解和饱和；洁净烟气在0.5MPa压力下，以10-200μm的微气泡形式注入到0.4MPa混合器（3）中，与全流稠油采出水高效混合，随后在预饱和器（4）中达到烟气溶解饱和；

（3）CO₂过饱和

烟气预饱和后的污水流入CO₂过饱和器（5）中，与微气泡发生器（18）微气泡大量发生、后经大气泡分离器（19）筛选的循环尾气CO₂微气泡水进行混合和过饱和溶解，循环尾气CO₂在0.4MPa-0.65MPa下，以≤10μm微气泡形式CO₂溶入到烟气预饱和后的污水中，使大量CO₂游离微气泡与污水混合并吸附污水中的油珠和悬浮物；

（4）污水增压、保压

上述CO₂过饱和污水在密闭水压缸（6）或压力容器中，通过液压系统（7）对污水增压到1.6-4.0MPa，流体增压后保压5-30s，促使污水和油珠被CO₂游离微气泡充分溶入；根据稠油溶解CO₂特性，溶入CO₂后油珠体积会溶胀10-100%；

（5）污水减压

污水在密闭水压缸（6）或压力容器中增压、保压1.6-4.0MPa后的CO₂过饱和污水，经膨胀器（9）或节流阀把污水降压排放到1.2-1.0MPa的稳定罐（10）中，通过控制膨胀器（9）前后压差以平稳解析微气泡；在液压系统（7）与膨胀器（9）或节流阀之间加设胶囊储能器（8）以稳定膨胀器（9）或节流阀的入口压力；

稳定罐（10）中，在1.2-1.0MPa压力下重新解析出来的气体和CO₂过饱和过程中加入的、在污水增压时也未曾溶解到污水中的过量气体从稳定罐（10）上部排出，进入尾气CO₂循环管线，而稳定罐（10）下部排出水质稳定的污水；

（6）加药

视水质情况，通过破乳剂加药系统（24）、絮凝剂加药系统（25）分别向污水中注入少量破乳剂或絮凝剂；

（7）旋流分离器油-水旋流分离

上述污水在0.8-1.0MPa压力控制下，进入旋流分离器Ⅱ（13）进行油-水旋流分离；旋流分离器Ⅱ（13）溢流口排出0.2-0.3MPa的污油泡沫经过气液分离器（15）破沫分离，操作压力为0.2-0.3MPa，气相为尾气CO₂进入尾气循环管线，液相为高浓度污油水去污泥脱水机（16），在常压下去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油；

（8）微气泡气浮分离

从旋流分离器Ⅱ（13）排出0.4-0.6MPa的底流污水，污水含油≤25-20mg/L，进入微气泡气浮分离器（14），在≤0.2MPa或常压下进行气浮分离；

在油—水密度差＞0.05-0.1g/cm³的含油污水处理时，经二级微气泡气浮处理后排出的净水可达到含油量≤5mg/L,含悬浮物≤1mg/L，悬浮物粒径≤1μm的技术指标；净水进入注气锅炉（33）给水系统或环境排放系统。

从微气泡气浮分离器（14）气浮聚结而溢流排出的污油泡沫去污泥脱水机（16），常压操作去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油。从微气泡气浮分离器（14）解析出的尾气CO₂进入尾气循环管线；

（9）尾气CO₂循环

从稳定罐（10）、微气泡气浮分离器（14）、气液分离器（15）排出的尾气CO₂进入尾气循环管线，经尾气干燥器（20）除湿后用尾气循环压缩机（21）在操作压力0.6-0.8MPa为注入尾气储罐（22）中作为尾气CO₂微气泡的气源，尾气CO₂使用时从尾气储罐（22）排出，先经过精密尾气滤清器（23）过滤去除＞2μm的固体颗粒，精密过滤后的尾气CO₂再次被制成大量微气泡，注入到CO₂过饱和器（5）和微气泡气浮分离器（14）中循环使用；

（10）尾气CO₂微气泡发生

用扬程为0.8-1.0MPa高压回流泵（17）抽取回流比为10-15%一部分从微气泡气浮分离器（14）排出的净水，在≤0.2MPa或常压下与精密尾气滤清器（23）过滤后的尾气CO₂在微气泡发生器（18）中过饱和溶气、高效切割制备大量微气泡，经大气泡分离器（19）高效旋流气液分离，操作压力为0.45-0.65MPa，分离其中的大气泡后，产生≤10μm的均匀粒径尾气CO₂微气泡；

（11）烟气和废气的处理

从注汽锅炉（33）烟道中用高压引风机（26）抽出部分烟气，经换热器（27）与装置排放的废气和多余尾气换热降温，通过烟气滤清器（28）去除20μm以上的固体悬浮物颗粒后，用烟气压缩机（29）压缩到0.8-1.0MPa烟气储气罐（30）内，成为装置气源；烟气使用时，从烟气储气罐（30）排出，先经烟气精密滤清器（31）过滤去除10μm以上的固体悬浮物颗粒，以减少水质二次污染，成为洁净烟气，然后再进入烟气混合器（3）与污水混合；

预饱和器（4）中过量的洁净烟气和未溶解于污水的N₂、O₂等气体作为废气，与调节阀（32）排出的装置因富集而多余的循环尾气CO₂一起通过换热器（27）与注汽锅炉（33）烟道抽出的烟气换热，升温后返回锅炉烟道焚烧消解。

本发明的优点和产生的有益效果：

（1）本发明基于烟气（有效成分CO₂）微气泡对稠油油珠的吸附、溶解、体积溶胀特性，以及通过流体增压促使吸附在油珠上的CO₂微气泡溶入油珠，通过流体减压促使已经溶入油珠的CO₂从油珠内部重新解析出微气泡而膨化油珠的机理。上述两项共同作用的结果使稠油采出水中油珠视密度大幅减小，油水两相密度差增加后（大于0.05-0.1g/cm³以上），再利用旋流分离技术和微气泡气浮分离技术，用物理方法深度处理稠油采出水。经处理后的水质达到含油≤5mg/L ，含悬浮物≤5mg/L的技术指标，达到SY/T0027-2014《稠油注汽系统设计规范》标准。

（2）以污治污，技术经济性好

本发明以油田注汽锅炉排放的烟气作工艺介质，采用机械或物理方法解决稠油采出水处理的难题，以污治污、综合治理油田环境污染。

（3）助剂成本低

以锅炉烟道气作助剂属废物利用，就地取材，没有原料成本。鉴于CO₂对原油具有优异的吸附、膨胀性能，根据现场实际情况可不用或只需少量使用常规破乳剂、絮凝剂。

（4）除油效果好

油珠经CO₂溶解溶胀、压力膨化后，视密度减小，用旋流分离器一次处理后污水含油可达20mg/L。再用粒径为≤10μm级的CO₂微气泡气浮分离后，污水含油可降到2-5mg/L以下，达到回用注汽锅炉或环境排放要求。

（5）安全、环保

水处理系统装置全密闭操作、尾气CO₂回收循环利用，废气和多余尾气则引回锅炉烟道焚烧消解，经济实用，既节约水处理成本又无二次污染问题。

（6）处理效率高、装置占地面积小

微气泡—水混合和溶解、旋流分离器的油—水分离、微气泡的发生，完成各过程所需时间都在几秒钟之内。污水增压、保压的水力停留时间设计为5-30秒钟，微气泡气浮分离器的水力停留时间设计为180秒钟。各项设备处理效率高、装置紧凑，橇装式结构，占地面积小。

（7）装置独立性好

原料气CO₂自给自足，CO₂随低压（如0.1MPa）净水排放的量（溶解度＜1.23M³/M³）小于烟气在高压（如0.4MPa）下溶入污水的饱和量（溶解度＜2.5M³/M³），为此本装置在生产过程中将不断富集CO₂，无需考虑原料外来补充的问题，故特别适用于偏远和物资供应保障困难的工区。

（8）动力消耗少、操作成本低

以10M³/h的处理橇为例，需输送污水用10M³/h螺杆泵5.5KW、微气泡发生和混合以及尾气回收循环用220L/min无油静音螺杆压缩机2台2.2KW、污水增压用油压系统40L/min高压柱塞泵4.0KW，1M³/h小型高压回流泵1.1KW，500M³/h高压引风机0.75KW,橇装置内无需其他动力传动机械设备。该橇总消耗功率小于13.5KW，折合水处理操作成本约1.35元/M³。该橇尺寸为2.2×7.0×3m，质量约6000Kg，设备维护检修工作量少。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明以某油田典型的特、超稠油采出水污水除油罐除油后污水为对象，处理量10M³/h，含油不大于1000mg/L，原油密度（50°C）0.9673g/cm³，粘度（50°C）176200 mPa.s，温度大于55°C，NaHCO₃水质，SiO₂＜150mg/L。经处理后的水质达到含油≤5mg/L ，含悬浮物≤5mg/L的技术指标，满足注汽锅炉回用水要求，取得了好的效果。

下面结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：

如图所示，一种用烟气深度处理稠油采出水的方法，其步骤是：

（1）用旋流分离器进行油-水粗分离

用扬程为0.8-1.0MPa污水泵1或离心泵或螺杆泵将40-65°C稠油采出水从污水除油罐中引出，用旋流分离器Ⅰ2进行油-水粗分离。旋流分离器Ⅰ2内的超级水力旋流管的溢流口直径调整为φ2-3mm，除去大粒径（＞25-30μm）的油滴和悬浮物并稳定水质。从旋流分离器Ⅰ2溢流口分离出的泡沫污油和悬浮物泡沫用污泥脱水机16进行液-固分离，污油经脱水后成商品原油，少量固体作固废处置。

（2）烟气与污水混合和预饱和

旋流分离器Ⅰ2粗分离后的底流污水，在压力为0.4-0.6MPa下，用过量的洁净烟气（有效成分CO₂）进行混合、溶解和饱和；为提高混合效果，洁净烟气在0.5MPa压力下1，以0-200μm的微气泡形式注入到0.4MPa混合器3中，与全流（全部处理量）稠油采出水高效混合，随后在预饱和器4中达到烟气溶解饱和；

在污水中溶解度小的N₂、O₂和过剩的烟气通过压力控制排放到废气管道，经换热器27与注汽锅炉33烟道引出的热烟气换热升温后，回注到注汽锅炉33的烟道中焚烧消解。

（3）CO₂过饱和

烟气预饱和后的污水流入CO₂过饱和器5中与微气泡发生器18微气泡大量发生、后经大气泡分离器19筛选的循环尾气CO₂微气泡水（主要成分为CO₂）进行混合和过饱和溶解。循环尾气CO₂在0.45-0.65MPa下，以≤10μm级微气泡形式溶入烟气预饱和污水，使大量CO₂游离微气泡与污水混合并吸附污水中的油珠和悬浮物。

（4）污水增压和保压

上述CO₂过饱和污水在密闭水压缸6（或压力容器）中，通过油压系统7对污水增压到1.6-4.0MPa（根据水质实际情况设定和调整压力），流体增压后保压5-30s，促使污水和油珠被CO₂游离微气泡充分溶入。根据稠油溶解CO₂特性，溶入CO₂后的油珠体积会溶胀10-100%；

（5）污水减压

污水在密闭水压缸6或压力容器中增压、保压1.6-4.0MPa后的CO₂过饱和污水，经膨胀器9或节流阀把污水降压排放到1.2-1.0MPa的稳定罐10中，压力降低使溶解在污水和油珠中的部分CO₂重新解析出游离微气泡，其中从油珠中解析出的微气泡导致油珠发生体积膨化；

通过控制膨胀器9前后压差以平稳解析微气泡，为消除油压系统7对膨胀器9或节流阀）的压力脉冲，保证稳定罐（10）的微气泡解析操作平稳，在油压系统7与膨胀器9或节流阀之间加设胶囊储能器8以稳定膨胀器9或节流阀的入口压力；

稳定罐10中，在1.2-1.0MPa压力下重新解析出来的气体和CO₂过饱和过程中加入的、在污水增压时也未曾溶解到污水中的过量气体（微气泡形式CO₂）从稳定罐10上部排出，进入尾气CO₂循环管线，而稳定罐10下部排出1.2-1.0MPa水质稳定的污水；

（6）加药

视水质情况，在稳定罐10下部排出的污水中，通过破乳剂加药系统24用静态混合器Ⅰ11向污水中注入少量破乳剂破乳剂；通过絮凝剂加药系统25静态混合器Ⅱ 12向污水中注入少量絮凝剂，先破乳、后絮凝；

（7）旋流分离器油-水旋流分离

上述污水在0.8-1.0MPa压力控制下，进入旋流分离器Ⅱ 13进行油-水旋流分离，根据污水处理量，旋流分离器Ⅱ 13由若干支超级水力旋流管组合而成，每一支超级水力旋流管的额定处理量为1M³/h，在0.8-1.0MPa正常操作压力时，溢流比1-5%，压差比1.5—2.5,污水切向进入超级水力旋流管后在锥形段高速旋转，产生500-1000g的离心加速度（g为重力加速度9.81m/s²），超级水力旋流相当于对油珠和悬浮物在污水中的自然重力沉降增加了500-1000倍的分离力量，在油—水密度差＞0.05-0.1g/cm³的含油污水处理时，可旋流分离出＜25μm的油珠和悬浮物。

旋流分离器Ⅱ 13溢流口排出0.2-0.3MPa的污油泡沫（微气泡与油珠和悬浮物的粘附物）经过气液分离器15破沫分离，操作压力为0.2-0.3MPa，气相为尾气CO₂进入尾气循环管线，液相为高浓度污油水去污泥脱水机16在常压下去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油；

（8）微气泡气浮分离

从旋流分离器Ⅱ（13）排出0.4-0.6MPa的底流污水，污水含油≤25-20mg/L，进入微气泡气浮分离器14，操作压力≤0.2MPa或常压下进行气浮分离；气浮分离采用大量≤10μm的循环尾气CO₂微气泡水，压力为0.45-0.65MPa，将微气泡水分成三部分流量（根据实际情况确定流量分配）分别注入到微气泡气浮分离器14的三个不同位置的污水中，分别进行微气泡气浮分离。其中一部分微气泡水从紧靠微气泡气浮分离器14进口端的管道中注入，在管道中与污水充分均匀混合后进入密闭气浮罐。另两部分微气泡水则分别从微气泡气浮分离器14气浮池的中、下部位置均匀分布注入于整个污水流通截面上，即对污水进行二级微气泡气浮；

在微气泡气浮分离器14中参与气浮分离的微气泡有三种，包括微气泡发生器18产生的≤10μm的微气泡，还有CO₂过饱和器5中加入的部分未溶解的微气泡，以及污水从旋流分离器Ⅰ2底流压力0.4-0.6MPa排放到≤0.2MPa或常压操作的微气泡气浮分离器14时因减压而发生溶解气解析的大量30-100μm的微气泡；

在油—水密度差＞0.05-0.1g/cm³的含油污水处理时，经二级微气泡气浮处理后排出的净水可达到含油量≤5mg/L,含悬浮物≤1mg/L，悬浮物粒径≤1μm的技术指标；净水进入注气锅炉（33）给水系统或环境排放系统。

从微气泡气浮分离器14气浮聚结而溢流排出的污油泡沫去污泥脱水机16，常压操作去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油。从微气泡气浮分离器14解析出的尾气CO₂进入尾气循环管线。

（9）尾气CO₂循环

从稳定罐10、微气泡气浮分离器14、气液分离器15排出的尾气CO₂进入尾气循环管线，经尾气干燥器20除湿后用尾气循环压缩机21操作压力0.6-0.8MPa为注入尾气储罐22中作为尾气CO₂微气泡的气源；尾气循环压缩机21可选用无油静音螺杆压缩机或涡旋压缩机；

尾气CO₂使用时从尾气储罐22排出，先经过精密尾气滤清器23过滤去除＞2μm的固体颗粒，以免堵塞微气泡发生设备。精密过滤后的尾气CO₂再次被制成大量微气泡，注入到CO₂过饱和器5和微气泡气浮分离器14中循环使用。

生产装置因富集而多余部分尾气CO₂通过调节阀32控制随时返排到注汽锅炉33的烟道中焚烧和消解；尾气CO₂入锅炉烟道前在换热器27中与烟道抽出的热烟气进行换热升温。

（10）尾气CO₂微气泡发生

用扬程为0.8-1.0MPa高压回流泵17抽取回流比为10-15%一部分微气泡气浮分离器14排出的净水，在≤0.2MPa或常压下与精密尾气滤清器23过滤后的尾气CO₂在微气泡发生器18中过饱和溶气、制备大量微气泡，经大气泡分离器19高效旋流气液分离，操作压力为0.45-0.65MPa，

分离其中的大气泡后，产生≤10μm的均匀粒径尾气CO₂微气泡；

（11）烟气和废气的处理

从注汽锅炉33烟道中用高压引风机26（或单级气环真空泵130mbar）抽出部分烟气（已脱硫脱硝处理），经换热器27与装置排放的废气和多余尾气换热降温，通过烟气滤清器28去除20μm以上的固体悬浮物颗粒后，用烟气压缩机29（可用无油静音螺杆压缩机）压缩到0.8-1.0MPa烟气储气罐30内，成为装置气源；烟气使用时，从烟气储气罐30排出，先经烟气精密滤清器31过滤去除10μm以上的固体悬浮物颗粒，以减少水质二次污染，成为洁净烟气，然后再进入烟气混合器3与污水混合；

预饱和器4中过量的洁净烟气和未溶解于污水的N₂、O₂等气体作为废气，与调节阀32排出的装置因富集而多余的循环尾气CO₂一起通过换热器27与注汽锅炉33烟道抽出的烟气换热，升温后返回锅炉烟道焚烧消解。

Claims (1)

1.一种用烟气深度处理稠油采出水的方法，其步骤是：

（1）旋流分离器进行油-水粗分离

用污水泵（1）或离心泵或螺杆泵将40-65°C稠油采出水从污水除油罐中引出，并提升压力到0.8-1.0MPa，用旋流分离器（2）进行油-水分离，除去＞25-30μm大粒径的油滴和悬浮物并稳定水质；

（2）烟气与污水混合和预饱和

旋流分离器（2）粗分离后的底流污水，在压力为0.4-0.6MPa下，用过量的洁净烟气进行混合、溶解和饱和；洁净烟气在0.5MPa压力下，以10-200μm的微气泡形式注入到0.4MPa混合器（3）中，与全流稠油采出水高效混合，随后在预饱和器（4）中达到烟气溶解饱和；

（3）CO₂过饱和

烟气预饱和后的污水流入CO₂过饱和器（5）中，与微气泡发生器（18）微气泡大量发生、后经大气泡分离器（19）筛选的循环尾气CO₂微气泡水进行混合和过饱和溶解，循环尾气CO₂在0.4MPa-0.65MPa下，以≤10μm微气泡形式CO₂溶入到烟气预饱和后的污水中，使大量CO₂游离微气泡与污水混合并吸附污水中的油珠和悬浮物；

（4）污水增压、保压

上述CO₂过饱和污水在密闭水压缸（6）或压力容器中，通过液压系统（7）对污水增压到1.6-4.0MPa，流体增压后保压5-30s，促使污水和油珠被CO₂游离微气泡充分溶入；根据稠油溶解CO₂特性，溶入CO₂后油珠体积会溶胀10-100%；

（5）污水减压

污水在密闭水压缸（6）或压力容器中增压、保压1.6-4.0MPa后的CO₂过饱和污水，经膨胀器（9）或节流阀把污水降压排放到1.2-1.0MPa的稳定罐（10）中，通过控制膨胀器（9）前后压差以平稳解析微气泡；在液压系统（7）与膨胀器（9）或节流阀之间加设胶囊储能器（8）以稳定膨胀器（9）或节流阀的入口压力；

稳定罐（10）中，在1.2-1.0MPa压力下重新解析出来的气体和CO₂过饱和过程中加入的、在污水增压时也未曾溶解到污水中的过量气体从稳定罐（10）上部排出，进入尾气CO₂循环管线，而稳定罐（10）下部排出水质稳定的污水；

（6）加药

视水质情况，通过破乳剂加药系统（24）、絮凝剂加药系统（25）分别向污水中注入少量破乳剂或絮凝剂；

（7）旋流分离器油-水旋流分离

上述污水在0.8-1.0MPa压力控制下，进入旋流分离器Ⅱ（13）进行油-水旋流分离；旋流分离器Ⅱ（13）溢流口排出0.2-0.3MPa的污油泡沫，经过气液分离器（15）破沫分离，操作压力为0.2-0.3MPa，气相为尾气CO₂进入尾气循环管线，液相为高浓度污油水去污泥脱水机（16），在常压下去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油；

（8）微气泡气浮分离

从旋流分离器Ⅱ（13）排出0.4-0.6MPa的底流污水，污水含油≤25-20mg/L，进入微气泡气浮分离器（14），在≤0.2MPa或常压下进行气浮分离；

在油—水密度差＞0.05-0.1g/cm³的含油污水处理时，经二级微气泡气浮处理后排出的净水可达到含油量≤5mg/L,含悬浮物≤1mg/L，悬浮物粒径≤1μm的技术指标；净水进入注气锅炉（33）给水系统或环境排放系统； 从微气泡气浮分离器（14）气浮聚结而溢流排出的污油泡沫去污泥脱水机（16），常压操作去除微量固态污泥后，再经脱水成为商品原油； 从微气泡气浮分离器（14）解析出的尾气CO₂进入尾气循环管线；

（9）尾气CO₂循环

从稳定罐（10）、微气泡气浮分离器（14）、气液分离器（15）排出的尾气CO₂进入尾气循环管线，经尾气干燥器（20）除湿后用尾气循环压缩机（21）在操作压力0.6-0.8MPa为注入尾气储罐（22）中作为尾气CO₂微气泡的气源，尾气CO₂使用时从尾气储罐（22）排出，先经过精密尾气滤清器（23）过滤去除＞2μm的固体颗粒，精密过滤后的尾气CO₂再次被制成大量微气泡，注入到CO₂过饱和器（5）和微气泡气浮分离器（14）中循环使用；

（10）尾气CO₂微气泡发生

用扬程为0.8-1.0MPa高压回流泵（17）抽取回流比为10-15%一部分从微气泡气浮分离器（14）排出的净水，在≤0.2MPa或常压下与精密尾气滤清器（23）过滤后的尾气CO₂在微气泡发生器（18）中过饱和溶气、高效切割制备大量微气泡，经大气泡分离器（19）高效旋流气液分离，操作压力为0.45-0.65MPa，分离其中的大气泡后，产生≤10μm的均匀粒径尾气CO₂微气泡；

（11）烟气和废气的处理

从注汽锅炉（33）烟道中用高压引风机（26）抽出部分烟气，经换热器（27）与装置排放的废气和多余尾气换热降温，通过烟气滤清器（28）去除20μm以上的固体悬浮物颗粒后，用烟气压缩机（29）压缩到0.8-1.0MPa烟气储气罐（30）内，成为装置气源；烟气使用时，从烟气储气罐（30）排出，先经烟气精密滤清器（31）过滤去除10μm以上的固体悬浮物颗粒，以减少水质二次污染，成为洁净烟气，然后再进入烟气混合器（3）与污水混合；

预饱和器（4）中过量的洁净烟气和未溶解于污水的N₂、O₂等气体作为废气，与调节阀（32）排出的装置因富集而多余的循环尾气CO₂一起通过换热器（27）与注汽锅炉（33）烟道抽出的烟气换热，升温后返回锅炉烟道焚烧消解。