摘要 采用模拟三元复合驱采出污水 选用硫酸铝 聚合硫酸铝 聚合氯化铝 聚合氯化铝铁 4 种无机絮凝剂 研究其对三元复合驱采出污水的处理效果 经 4 种絮凝剂处理后 污水的透光率均随加剂量的增加而先上升后下降 温度升高有利于提高絮凝效果 硫酸铝处理效果较聚合无机盐差 聚合氯化铝的絮凝效果最好 在温度为 50 ℃ 时 最佳投加量为 2 750 mg ／ L 最高透光率为 84．1％ 聚合氯化铝对聚合物驱污水 三元复合驱污水及仅含表面活性剂的污水处理试验表明 3 种模拟污水处理难度由大到小依次为 三元复合驱污水 表面活性剂污水聚合物驱污水.
三元 碱 表面活性剂 聚合物 复合驱在大幅度提高原油采收率的同时 也造成了采出污水处理的难题 驱油剂中部分水解聚丙烯酰胺 HPAM 分子的电负性及其官能团与悬浮物之间的相互作用使水中悬浮物和油类进一步分散 稳定 表面活性剂的加入则降低了油水间的界面张力 碱与原油中的石油酸等成分发生反应 也能生成表面活性物质 同样可降低油水间的界面张力 从而使各种污染物在水中的存在状态更加稳定 进一步增加了水处理的难度 王素芳等 通过加入质量浓度为10 ～ 30 mg ／ L 的 TS－761B TS－761C 系列反相破乳净水剂 使污水达到回注指标 韩霞等 通过对油田常规采出水处理常用净化剂 缓蚀剂 杀菌剂 阻垢剂配伍性研究 降低了处理成本.
絮凝法是处理含油污水的重要方法 专门针对三元复合驱采出污水的絮凝剂 已有部分研究但目前存在的主要问题是药剂用量大 使用成本过高 6本文采用不同无机絮凝剂处理模拟三元复合驱污水 比较了不同絮凝剂的处理效果 目的
是研究无机絮凝剂对三元复合驱污水的处理效果为复合絮凝剂开发提供参考.
1、材料与方法
1.1仪器与药剂
BME100LX 型高剪切混合乳化机 722 型光栅分光光度计
聚合氯化铝 PAC 盐基度为 55％ ～ 65％ 聚合氯化铝铁 PAFC 聚合硫酸铝 PAS 和硫酸铝AS 均为现场提供.
1.2试验水质
向 4 L 蒸馏水中加入 MgCl2 0．028 5 g NaHCO39．142 56 g CaCl2 0．099 9 g Na2CO3 0．695 36 gNa2SO4 0．014 2 g NaCl 5．317 4 g 配成矿化度水其成分见表 1
按 Na2CO3 = 109．0 mg ／ L 表面活性剂 =30．0 mg ／ L HPAM = 200 mg ／ L 的添加量及适量的原油 溶于矿化度水中 以 1 000 r ／min 的转速乳化 20 min 静置分层 将上层析出的油移出 稳定 4 ～ 5 h 可得到模拟三元驱 弱碱体系 采出污水 原水的透光率为 1．9％ 污水中油的质量浓度为 198 mg ／ L 使用时间不超过 3 d.
1.3试验方法
本试验中使用烧杯试验方法 7-8具体方法为在 50 mL 的烧杯中 加入含油污水 40 mL 在所需要的温度下 预热 10 min 然后 在磁力加热搅拌器的高速搅拌下 100 ～ 120 r ／min 用微量进样器加入预定量的絮凝剂溶液 搅拌 1 min 使絮凝剂充分分散在含油污水中 然后降低转速至 60 r ／min搅拌 3 min 静置 25 ～ 30 min 记录絮体形成和稳定的具体现象 用注射器取其上清液 以蒸馏水作参比 在 430 nm 波长下测量其透光率.
1.4分析方法
本试验根据中华人民共和国石油天然气行业标准 油田污水中含油量测定方法 分光光度法SY ／ T 0530 93 测定污水含油量.
2结果与讨论
2.1无机絮凝剂对模拟三元复合驱污水处理效果
为了考察无机絮凝剂对三元复合驱采出污水透光率的作用规律 选取 4 种无机絮凝剂 PASPAC PAFC AS 研究了每种絮凝剂在不同温度投加量条件下对模拟三元复合驱污水的处理效果结果见图 1 ～ 图 4.
从图 1 ~ 图 4 中可以看出 随着温度的升高无机絮凝剂的絮凝效果开始变好 因为温度升高体系化学反应速率增加 扩散速度增大 因此絮凝效果变好 同时随着投加量的增加 透光率呈现先上升后下降的趋势 这是由于在带负电荷的污水悬浊体系中加入带正电荷的絮凝剂 当絮凝剂投加量不足时 电位降低 颗粒之间排斥能占主导地位 颗粒不能凝集 当絮凝剂投加量增大时 颗粒表面的电荷被中和很多 扩散层变薄 电位为零 在范德华力作用下 颗粒之间以及颗粒与絮凝
剂之间以引力为主 彼此之间凝聚成絮体 从水溶液中分离出来 9但当絮凝剂过量时 整个体系变成为带正电荷 由于同种电荷相互排斥 架桥困难 使体系再分散.
表 2 为 4 种无机絮凝剂对模拟三元复合驱污水的絮凝效果比较.
由表 2 可知 采用 AS 的处理效果最差 污水透光率只有 53．4％ 形成的絮体很分散 除油率低 因为 AS 絮凝剂相对分子质量低 絮凝架桥能力差 故投加量大 絮体松散 含水率高 对于三元复合驱采出污水处理效果不好.
在这 4 种絮凝剂中 经 PAC 处理模拟三元复合驱污水透光率和除油率最高 但产生的絮体松散絮体量大且含水多 PAC 对水中胶体颗粒或胶体污染物的混凝是通过铝盐的水解－聚合产物的电性中和 脱稳和吸附架桥作用生成粗颗粒絮凝体 .
经 PAS 处理的污水产生的絮体结实 且絮体量少 有利于过滤 这是因为此絮凝剂在其絮凝过程中形成具有一定水解稳定性的以优势絮凝形态为主的产物 当此类絮凝剂投入废水后 其水解形成的核络合物及氢氧化物胶体可强烈吸附废水中的胶体颗粒 通过粘结 架桥 交联等作用促使微粒脱稳而相互连结沉降 从而有效去除水中的悬浮固体.
PAFC 的除油率较高 但由于铁离子带有颜色 进入水体后使处理过的水带有颜色 影响了透光率 但 PAFC 处理后形成的絮体较结实 便于过滤 PAFC 为异核金属离子交错排列 形成更长更稳定的分子链 絮体大而稳定 在架桥混凝的同时
能产生卷扫混凝作用 。
2.2含不同驱油剂采出污水的絮凝效果比较
三元复合驱中采用的驱油剂主要有部分水解聚丙烯酰胺 HPAM 表面活性剂和碱 采用 PAC絮凝剂分别处理模拟聚合物驱污水 模拟三元复合驱采出污水和仅含表面活性剂的模拟污水 模拟聚合物驱污水的最佳处理温度为 37 ℃ 7HPAM 的
质量浓度为 200 mg ／ L 油的质量浓度为 266 mg ／ L对于仅含表面活性剂的模拟污水 选择其处理温度为 50 ℃ 表面活性剂的质量浓度为 30 mg ／ L 油的质量浓度为 130 mg ／ L 13模拟三元复合驱污水的处理温度为 50 ℃ 表面活性剂的质量浓度为 30mg ／ L HPAM 的质量浓度为 200 mg ／ L Na2CO3 的质量浓度为 109 mg ／ L 油的质量浓度为 198 mg ／ L试验结果见图 5
在这 3 种模拟污水中 模拟聚合物驱污水最容易处理 达到最佳处理效果的絮凝剂投加量最少处理后污水最高透光率达 97％ 仅含表面活性剂的模拟污水 处理难度增加 模拟三元复合驱污水最难处理 最佳投加量为 2 750 mg ／ L 处理后污水最高透光率仅为 84．1％ 种模拟污水处理难度由大到小依次为 三元复合驱污水 表面活性剂污水 聚合物驱污水.
3 结论
1 采用 4 种无机絮凝剂 PAC PAFC PASAS 处理模拟三元复合驱污水 证明污水透光率随温度增加而增加 随絮凝剂投加量的增加呈现先增加后下降的趋势.
2 4 种无机絮凝剂中 PAC 对三元复合驱采出污水的处理效果最好 絮体上浮 且形成速度较快 除油效果较好 在 50 ℃ 时 最佳投加量为2 750 mg ／ L 最佳透光率为 84．1％ PAS 处理后絮体结实 但除油效果较 PAC 差 PAFC 处理后的污水由于含有铁离子而带有颜色 影响了透光率 絮凝剂 AS 分子量小 对污水处理效果较差。
3 对比了 PAC 对模拟聚合物驱污水 模拟三元复合驱污水 仅含表面活性剂模拟污水的处理效果 表明表面活性剂对污水的稳定作用较聚合物强 模拟三元复合驱污水处理难度最大。