实验采用四步混凝法探讨油田回注水处理剂及其工艺流程。结果表明该水处理工艺简单，水处理剂成本低， 流程改动少。处理后水中的悬浮固体、总铁和含油量分别达到2.0mg/L、0.43mg/L 和1.4mg/L；硫酸盐还原菌和腐生菌均为102 个/mL；浊度降到0.2Ntu；平均腐蚀率降到0.037mm/a；处理后水符合油田回注水水质标准，并且水质稳定。
关键词： 混凝；油田回注水；水处理剂；工艺流程
0 引言
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水，油田采出污水绝大部分经处理回注地层，起到补充地下水亏空及驱油的作用[1]。油田污水矿化度高，细菌滋生，游离CO2含量高，呈酸性，pH 值偏低，总铁ΣFe含量高，存在HCO3-、Cl-、SO42-等离子，对油井造成腐蚀结垢[2]，产出污水经传统三段式流程处理后，水质分析如表1，水中含油、腐蚀率、悬浮固体SS、ΣFe、硫酸盐还原菌SRB、腐生菌TGB 等主要指标均大大高于部颁标准，腐蚀结垢严重，细菌滋生，严重影响油田注水工作的正常进行。本研究旨在研制新型复合水处理剂处理油田回注水，强化回注水处理工艺流程，降低污水平均腐蚀率，使水质指标达到回注水标准。
1 实验部分
取某油田污水水样， 分4 个步骤投加混合碱、助凝剂、混凝剂和稳定剂，混凝搅拌后分别测定水质浊度及其渣体积。
1.1 试剂和仪器
试剂：混合碱（Na2CO3）SH-1~4 系列、助凝剂（聚丙烯酰胺PAM，相对分子质量≥300 万）CH-1~
3 系列、混凝剂（聚合氯化铝PAC）AN-1~4 系列、稳定剂（ZnCl2）YN-1~2 系列。仪器：SZD-1 型散射浊度仪， 上海棱谱仪器仪表有限公司；SC-956 型六联絮凝试验仪，湖北潜江市仪器厂；BG-1 型微孔薄膜过滤器，无锡石油仪器设备有限公司； 扫描电镜（S -530HITACHIJapan）；RCC-I 型旋转挂片金属腐蚀测试仪， 山西新元自动化仪表有限公司；常规分析用仪器等。
1.2 污水处理剂配方的筛选
实验采用含油28.7mg/L、pH=6.5、水温45℃~50℃、200mL 污水水样，使用SH 系列混合碱调节溶液pH值, 分步骤投入不同量的助凝剂CH 系列、混凝剂AN 系列和稳定剂YN 系列， 采用六联变速搅拌器，以50r/min、80r/min、120r/min、160r/min 转速搅拌不同时间，根据矾花大小与沉降快慢，分别测定滤前水浊度与渣体积， 筛选出合适的药剂配方及其用量，确定混合碱SH-3 用量330mg/L、助凝剂CH-2用量200mg/L、混凝剂AN-4 用量20mg/L 和稳定剂YN-1 用量18mg/L。
1.3 四步混凝法处理油田污水的工艺流程
结合污水现行处理工艺、水质特点及处理药剂的实验结果[3]，采用混合碱SH-3 调节污水pH 值，
采用助凝剂CH-2 和混凝剂AN-4 絮凝沉淀处理污水，最后使用稳定剂YN-1 保证水质稳定的四步
混凝法污水处理工艺技术， 确定最佳处理流程方案，如图1。
2 结果与讨论
2.1 最佳pH 值的确定
pH 值是污水处理的一个重要指标， 其对污水的腐蚀率、SRB 的含量、污泥量及絮凝作用的影响很大，油田回注水中SRB 最适宜的pH 为6.5~7.5，当pH 小于5.5 或大于8 时，SRB 不能生长[4]。如图2 所示， 在含油污水中加入混合碱，pH≥8.0 时，污水中HCO3-不断离解为CO3
2-， 与Ca2+反应生成CaCO3沉淀， 并利用OH-除去SRB， 形成不利于SRB 等细菌生长的稳定水质。当pH≥10 时，渣体积猛增，这与加入的碱量及助凝剂的量有关，产生CaCO3沉淀较多，渣量增大。
2.2 最佳温度的确定
温度是絮凝反应、絮体成长、沉降分离等的重要控制因素，尤其是在化学反应发生的体系。一般情况下，温度上升，反应加快，凝聚分子扩散速度增加，絮体成长速度加快，絮凝效果随之提高，如图3所示，水温在35℃~60℃，处理效果差别不大，而在水温低于35℃以下时，处理效果明显降低，可能的原因是由于污水中SRB 适宜的温度为20℃~40℃，有利于细菌滋生的化学反应和生化反应，腐蚀产物使水变黑，SS 增加，造成水浊度高。温度太高时，分子热运动加剧，产生的絮体大而比重轻，沉降速度慢，微絮体难以形成大絮团，不利于絮凝处理。
2.3 搅拌时间及速度对处理效果的影响
搅拌包括加药后快速混合搅拌和慢速絮凝沉降搅拌。在碱及助凝剂加入后，为了反应快速发生，促进其在水中均匀分散，增加与粒子间的接触，以强搅拌为好；在絮体成长阶段，如果搅拌速度过快，时间过长，会将已凝结好的大颗粒絮体打碎而成小颗粒絮体， 不利于沉降。从图4 中可知，最适宜搅拌条件为药剂混合反应阶段，搅拌速度为120r/min，时间约1min，絮凝沉降阶段最适宜搅拌速度为60r/min，时间30min。
2.4 加药次序的确定
在混凝过程中， 由于投加药物的顺序不同，处理效果也不相同。SH-3 主要用于控制溶液的pH
值， 消除SRB 的腐蚀，CH-2 是有机类助凝剂，除具有好的絮凝能力、沉降速度快、絮凝体体积小和性能不受酸碱性影响等特点外，还有一定的破乳、脱油能力以及杀菌能力和缓蚀作用。先加入SH-3，后加入CH-2，可减少滤前含油量、SS 量和V 絮的含量，见表2。而AN-4 作为无机类絮凝剂，絮凝能力好、沉降速度快、但絮凝体体积大和性能受酸碱性的影响，一般与有机类混凝剂配合使用。
2.5 沉降时间
在絮凝沉降实验中， 沉降时间对沉降絮体体积和污水的透光率有很大影响， 如图5 。沉降时间越长， 絮凝剂进行压缩双电层、电中和、桥连、沉淀物网捕等作用机理使水中悬浮物除去越完全， 絮体体积越小， 当沉降达一定时间后， 絮体空隙度基本不变， 所以沉降的絮体基本稳定， 其透光率亦随沉降时间延长， 逐步提高。
3 结束语
3.1 该四步混凝处理工艺简单，药品成本低(0.71~0.79 元/m3)，流程改动少。
3.2 污水处理后，水质SS 量、ΣFe 含量、含油量分别达到2.0mg/L、0.43mg/L 和1.4mg/L；SRB、TGB 均为102 个细菌/mL；浊度降到0.2Ntu；平均腐蚀率降到0.037mm/a， 处理后水达到油田回注水水质标准。
3.3 该实验不但为油田污水处理工程设计提供了一条可行途径，而且对于其他类似中低渗透油层油田污水的治理具有借鉴和参考价值。
实验采用四步混凝法探讨油田回注水处理剂及其工艺流程。结果表明该水处理工艺简单，水处理剂成本低， 流程改动少。处理后水中的悬浮固体、总铁和含油量分别达到2.0mg/L、0.43mg/L 和1.4mg/L；硫酸盐还原菌和腐生菌均为102 个/mL；浊度降到0.2Ntu；平均腐蚀率降到0.037mm/a；处理后水符合油田回注水水质标准，并且水质稳定。
关键词： 混凝；油田回注水；水处理剂；工艺流程
0 引言
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水，油田采出污水绝大部分经处理回注地层，起到补充地下水亏空及驱油的作用[1]。油田污水矿化度高，细菌滋生，游离CO2含量高，呈酸性，pH 值偏低，总铁ΣFe含量高，存在HCO3-、Cl-、SO42-等离子，对油井造成腐蚀结垢[2]，产出污水经传统三段式流程处理后，水质分析如表1，水中含油、腐蚀率、悬浮固体SS、ΣFe、硫酸盐还原菌SRB、腐生菌TGB 等主要指标均大大高于部颁标准，腐蚀结垢严重，细菌滋生，严重影响油田注水工作的正常进行。本研究旨在研制新型复合水处理剂处理油田回注水，强化回注水处理工艺流程，降低污水平均腐蚀率，使水质指标达到回注水标准。
1 实验部分
取某油田污水水样， 分4 个步骤投加混合碱、助凝剂、混凝剂和稳定剂，混凝搅拌后分别测定水质浊度及其渣体积。
1.1 试剂和仪器
试剂：混合碱（Na2CO3）SH-1~4 系列、助凝剂（聚丙烯酰胺PAM，相对分子质量≥300 万）CH-1~
3 系列、混凝剂（聚合氯化铝PAC）AN-1~4 系列、稳定剂（ZnCl2）YN-1~2 系列。仪器：SZD-1 型散射浊度仪， 上海棱谱仪器仪表有限公司；SC-956 型六联絮凝试验仪，湖北潜江市仪器厂；BG-1 型微孔薄膜过滤器，无锡石油仪器设备有限公司； 扫描电镜（S -530HITACHIJapan）；RCC-I 型旋转挂片金属腐蚀测试仪， 山西新元自动化仪表有限公司；常规分析用仪器等。
1.2 污水处理剂配方的筛选
实验采用含油28.7mg/L、pH=6.5、水温45℃~50℃、200mL 污水水样，使用SH 系列混合碱调节溶液pH值, 分步骤投入不同量的助凝剂CH 系列、混凝剂AN 系列和稳定剂YN 系列， 采用六联变速搅拌器，以50r/min、80r/min、120r/min、160r/min 转速搅拌不同时间，根据矾花大小与沉降快慢，分别测定滤前水浊度与渣体积， 筛选出合适的药剂配方及其用量，确定混合碱SH-3 用量330mg/L、助凝剂CH-2用量200mg/L、混凝剂AN-4 用量20mg/L 和稳定剂YN-1 用量18mg/L。
1.3 四步混凝法处理油田污水的工艺流程
结合污水现行处理工艺、水质特点及处理药剂的实验结果[3]，采用混合碱SH-3 调节污水pH 值，
采用助凝剂CH-2 和混凝剂AN-4 絮凝沉淀处理污水，最后使用稳定剂YN-1 保证水质稳定的四步
混凝法污水处理工艺技术， 确定最佳处理流程方案，如图1。
2 结果与讨论
2.1 最佳pH 值的确定
pH 值是污水处理的一个重要指标， 其对污水的腐蚀率、SRB 的含量、污泥量及絮凝作用的影响很大，油田回注水中SRB 最适宜的pH 为6.5~7.5，当pH 小于5.5 或大于8 时，SRB 不能生长[4]。如图2 所示， 在含油污水中加入混合碱，pH≥8.0 时，污水中HCO3-不断离解为CO3
2-， 与Ca2+反应生成CaCO3沉淀， 并利用OH-除去SRB， 形成不利于SRB 等细菌生长的稳定水质。当pH≥10 时，渣体积猛增，这与加入的碱量及助凝剂的量有关，产生CaCO3沉淀较多，渣量增大。
2.2 最佳温度的确定
温度是絮凝反应、絮体成长、沉降分离等的重要控制因素，尤其是在化学反应发生的体系。一般情况下，温度上升，反应加快，凝聚分子扩散速度增加，絮体成长速度加快，絮凝效果随之提高，如图3所示，水温在35℃~60℃，处理效果差别不大，而在水温低于35℃以下时，处理效果明显降低，可能的原因是由于污水中SRB 适宜的温度为20℃~40℃，有利于细菌滋生的化学反应和生化反应，腐蚀产物使水变黑，SS 增加，造成水浊度高。温度太高时，分子热运动加剧，产生的絮体大而比重轻，沉降速度慢，微絮体难以形成大絮团，不利于絮凝处理。
2.3 搅拌时间及速度对处理效果的影响
搅拌包括加药后快速混合搅拌和慢速絮凝沉降搅拌。在碱及助凝剂加入后，为了反应快速发生，促进其在水中均匀分散，增加与粒子间的接触，以强搅拌为好；在絮体成长阶段，如果搅拌速度过快，时间过长，会将已凝结好的大颗粒絮体打碎而成小颗粒絮体， 不利于沉降。从图4 中可知，最适宜搅拌条件为药剂混合反应阶段，搅拌速度为120r/min，时间约1min，絮凝沉降阶段最适宜搅拌速度为60r/min，时间30min。
2.4 加药次序的确定
在混凝过程中， 由于投加药物的顺序不同，处理效果也不相同。SH-3 主要用于控制溶液的pH
值， 消除SRB 的腐蚀，CH-2 是有机类助凝剂，除具有好的絮凝能力、沉降速度快、絮凝体体积小和性能不受酸碱性影响等特点外，还有一定的破乳、脱油能力以及杀菌能力和缓蚀作用。先加入SH-3，后加入CH-2，可减少滤前含油量、SS 量和V 絮的含量，见表2。而AN-4 作为无机类絮凝剂，絮凝能力好、沉降速度快、但絮凝体体积大和性能受酸碱性的影响，一般与有机类混凝剂配合使用。
2.5 沉降时间
在絮凝沉降实验中， 沉降时间对沉降絮体体积和污水的透光率有很大影响， 如图5 。沉降时间越长， 絮凝剂进行压缩双电层、电中和、桥连、沉淀物网捕等作用机理使水中悬浮物除去越完全， 絮体体积越小， 当沉降达一定时间后， 絮体空隙度基本不变， 所以沉降的絮体基本稳定， 其透光率亦随沉降时间延长， 逐步提高。
3 结束语
3.1 该四步混凝处理工艺简单，药品成本低(0.71~0.79 元/m3)，流程改动少。
3.2 污水处理后，水质SS 量、ΣFe 含量、含油量分别达到2.0mg/L、0.43mg/L 和1.4mg/L；SRB、TGB 均为102 个细菌/mL；浊度降到0.2Ntu；平均腐蚀率降到0.037mm/a， 处理后水达到油田回注水水质标准。
3.3 该实验不但为油田污水处理工程设计提供了一条可行途径，而且对于其他类似中低渗透油层油田污水的治理具有借鉴和参考价值。