含交聯(lián)胍膠廢水與油田采出水摻混處理模擬試驗(yàn)

　大慶油田采油九廠

含交聯(lián)胍膠廢水與油田采出水摻混處理模擬試驗(yàn)

王學(xué)才大慶油田采油九廠

以交聯(lián)胍膠為主的施工作業(yè)產(chǎn)生的廢液按不同比例加入到水驅(qū)含油污水深度處理站污水中，模擬不同程度聯(lián)合站污水水質(zhì)波動(dòng)情況，在室內(nèi)研究考察廢液含量對(duì)采出污水處理的影響規(guī)律。隨污水中廢液含量增加，污水的透光率和過(guò)濾性能接近線性降低。分析了廢液中交聯(lián)胍膠影響污水處理效果的機(jī)理。廢液含量對(duì)絮凝處理的影響規(guī)律為：對(duì)CPAM絮凝影響較大，含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L，其余水樣最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L；對(duì)PAC絮凝影響較小，加劑量100mg/L以后，絮凝效果增加幅度減??；對(duì)CPAM與PAC復(fù)配絮凝影響基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規(guī)律，PAC加量超過(guò)50mg/L后，絮凝效果增加不明顯。

污水處理；水質(zhì)波動(dòng)；廢液含量；透光率；過(guò)濾性能；絮凝

油田生產(chǎn)后期采出液含水率逐漸增高，破乳后產(chǎn)生大量污水，污水成分極其復(fù)雜，含油、懸浮物、礦化度鹽類高，處理難度很大；因此，近些年針對(duì)油田污水的處理展開(kāi)了大量的研究工作。

針對(duì)不同的采油區(qū)塊，為了盡可能提高采收率，采取了各種增效作業(yè)措施。這些增效作業(yè)的實(shí)施過(guò)程中，向地層注入了交聯(lián)胍膠、交聯(lián)聚丙烯酰胺、各種酸液等，施工作業(yè)結(jié)束后，盡管已采取措施將注入藥劑返出地面，但仍有大部分藥劑滯留地層，逐漸隨采出液進(jìn)入聯(lián)合站處理系統(tǒng)，對(duì)聯(lián)合站的正常運(yùn)行造成沖擊，甚至對(duì)污水處理、破乳造成嚴(yán)重影響。

以往的污水處理研究多是針對(duì)化學(xué)驅(qū)各種驅(qū)油劑的影響展開(kāi)的[1-6]，對(duì)上述增效作業(yè)造成的地面污水處理問(wèn)題研究很少[7]，迫切需要對(duì)這些作業(yè)藥劑影響地面處理系統(tǒng)的規(guī)律充分認(rèn)識(shí)。本文將以交聯(lián)胍膠為主的施工作業(yè)產(chǎn)生的廢水按不同比例加入到聯(lián)合站污水中，模擬聯(lián)合站污水水質(zhì)不同程度波動(dòng)情況，室內(nèi)研究考察其對(duì)采出污水處理的影響規(guī)律。

1　試驗(yàn)

絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚合氯化鋁（PAC）均為油田使用商品水處理劑。

使用的儀器包括722型光柵分光光度計(jì)；BME100LX型高剪切混合乳化機(jī)；磁力加熱攪拌器；微量進(jìn)樣器。

1.1水樣制備

取某水驅(qū)含油污水深度處理站加藥前污水和作業(yè)廢水（其中主要含交聯(lián)胍膠，以及少量的表面活性劑、固體懸浮顆粒、油類），兩水樣按一定比例進(jìn)行混合，根據(jù)生產(chǎn)情況確定兩水樣混合比例，制備含廢液為1%、4%、7%、15%的四個(gè)水樣，考察各廢液含量對(duì)水處理的影響規(guī)律。

1.2水樣性質(zhì)分析

由取樣分析結(jié)果可知，含胍膠污水的懸浮物含量高，含油少，透光率低，碳酸氫根含量高。水驅(qū)污水含油量高，懸浮物低，碳酸氫根含量低，但pH值高。具體分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　水樣性質(zhì)分析

1.3絮凝試驗(yàn)方法

采用燒杯試驗(yàn)方法，用磁力加熱攪拌器進(jìn)行定時(shí)攪拌，在50mL的燒杯中，加入40mL含油污水，溫度45℃，預(yù)熱5min。在高速攪拌下(100～120r/min)用進(jìn)樣器加入預(yù)定量的絮凝劑溶液，攪拌1min，然后降低轉(zhuǎn)速至60r/min，攪拌3min，水浴靜置2h后取上清液，用722型光柵分光光度計(jì)測(cè)定透光率和吸光度。

2　結(jié)果與討論

2.1水樣的透光率及過(guò)濾性能

測(cè)定了所制備的不同作業(yè)廢液含量污水水樣的透光率，結(jié)果見(jiàn)圖1。分析各水樣的過(guò)濾性能，取40mL水樣，經(jīng)孔徑為0.45μm的濾膜過(guò)濾，得到過(guò)濾時(shí)間隨廢液含量的數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖2。

圖1　不同廢液含量水樣的透光率

圖2　不同廢液含量水樣經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾時(shí)間

從圖1、圖2可見(jiàn)，不同含量的廢液與水驅(qū)含油污水深度處理站污水混合后，水樣的透光率不斷下降，通過(guò)孔徑0.45μm濾膜的過(guò)濾時(shí)間大幅度增加，且變化率基本呈線性關(guān)系，說(shuō)明廢液對(duì)透光率和過(guò)渡性能影響很大。

2.2污水處理后透光率的變化規(guī)律

將不同作業(yè)廢液含量的水樣進(jìn)行絮凝處理，分別考察了單獨(dú)使用無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁、有機(jī)絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺及復(fù)配絮凝劑不同加量下的絮凝效果。室內(nèi)采用燒杯試驗(yàn)法研究含交聯(lián)胍膠的作業(yè)廢水對(duì)污水處理效果的影響規(guī)律，以此模擬水驅(qū)含油污水深度處理站污水水質(zhì)波動(dòng)情況，為聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)的抗沖擊性提供數(shù)據(jù)參考。

圖3為廢液含量對(duì)CPAM絮凝效果的影響。從圖3可看出，隨CPAM加劑量增加，均有一最佳加劑量。這是絮凝劑的較普遍規(guī)律，因?yàn)樾跄齽ш?yáng)離子電荷，能中和油珠和懸浮物表面負(fù)電，使其脫穩(wěn)除去，但隨著電荷中和完成后，繼續(xù)加大絮凝劑量，會(huì)使正電荷過(guò)量，同時(shí)起到靜電斥力的作用，因此絮凝效果又降低。

含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L；其他幾個(gè)廢液含量的污水及水驅(qū)含油污水深度處理站污水，最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L。而且在20mg/L加劑量時(shí)，處理水透光率從高到低的順序?yàn)椋汉?5%廢液＞含7%廢液＞含4%廢液＞聯(lián)合站污水。從總體透光率隨絮凝加劑量變化規(guī)律看，可以將5個(gè)水樣分為處理效果和規(guī)律接近的兩組：聯(lián)合站污水、廢液含量1%、4%為一組，廢液含量7%、15%為一組。

圖3　廢液含量對(duì)CPAM絮凝的影響

圖4為廢液含量對(duì)絮凝劑PAC絮凝效果的影響規(guī)律。用PAC對(duì)各水樣絮凝處理，當(dāng)加劑量達(dá)到100mg/L以后，再增大藥劑量，絮凝效果增加不明顯?；痉戏蹬乓毫吭龃笮跄Ч档偷囊?guī)律。在PAC低于100mg/L時(shí)，含廢液7%、15%水樣的絮凝效果較差且透光率相差較大，加劑量大于100mg/L后，各水樣透光率較接近。同樣PAC加劑量下，含廢液15%水樣的透光率均最低，這證明了廢液對(duì)污水絮凝處理具有不良影響。

圖4　廢液含量對(duì)PAC絮凝的影響

無(wú)機(jī)絮凝劑PAC與有機(jī)絮凝劑CPAM復(fù)配使用能提高污水處理效果，因此考察了二者不同的復(fù)配比例下各水樣的處理效果規(guī)律。用PAC+2mg/L CPAM復(fù)配處理各水樣，各水樣基本符合絮凝效果隨返廢液量增大而變差的規(guī)律，如圖5所示。當(dāng)PAC加量50mg/L時(shí)，透光率的提高速度變慢。

圖6中增大了復(fù)配藥劑中CPAM的加量，用PAC+5mg/LCPAM復(fù)配絮凝劑處理各水樣，其結(jié)果也基本符合隨廢液量增大絮凝效果變差的規(guī)律。是當(dāng)PAC加量50mg/L時(shí)，透光率的升高變慢，且此加劑量下，廢液含量4%、7%、15%的三個(gè)水樣透光率非常接近，在圖5中也能看到這種趨勢(shì)。聯(lián)合站污水與含廢液1%的水樣透光率非常接近。

圖5　廢液含量對(duì)PAC+2mg/LCPAM復(fù)配絮凝的影響

圖6　廢液含量對(duì)PAC+5mg/LCPAM復(fù)配絮凝的影響

2.3機(jī)理分析

油田增效作業(yè)形成的廢液中主要成分為交聯(lián)胍膠，它是影響污水處理效果的主要因素，因此對(duì)其影響的機(jī)理加以分析。

胍膠是半乳甘露聚糖結(jié)構(gòu)，分子主鏈?zhǔn)歉事短?，?cè)鏈?zhǔn)前肴樘腔?，半乳糖與甘露糖的鏈節(jié)比為1∶2，相對(duì)分子質(zhì)量約為20萬(wàn)。這種環(huán)狀的結(jié)構(gòu)單元使其具有一定剛性，羥丙基改性胍膠提高了水溶解性。胍膠分子中的順式羥基與有機(jī)硼交聯(lián)劑解離后的硼酸根B(OH)4-形成相對(duì)穩(wěn)定的氫鍵，形成分子間適度交聯(lián)體型分子結(jié)構(gòu)。交聯(lián)胍膠在施工過(guò)程中經(jīng)歷了化學(xué)破膠以及地層的剪切作用，主要使交聯(lián)鍵及糖苷鍵斷裂，形成的交聯(lián)胍膠碎片部分溶于水，部分以懸浮物形式存在。

交聯(lián)胍膠碎片與胍膠分子相比結(jié)構(gòu)變化不大，一些醇羥基仍有氫鍵活性，與絮凝劑的作用較弱，絮凝處理比較困難。不溶的交聯(lián)胍膠增加了水中懸浮物含量。采出液中乳化油珠和懸浮物帶負(fù)電，交聯(lián)胍膠增大了擴(kuò)散雙電層的排斥力和穩(wěn)定性，阻礙油珠與懸浮物顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)，使其難聚并，因此處理難度顯著增大。

3　結(jié)論

廢液含量對(duì)水驅(qū)含油污水深度處理站污水透光率和過(guò)濾性能有影響，隨廢液含量增加，對(duì)透光率和過(guò)濾性能的影響接近線性增大。

廢液含量對(duì)絮凝處理的影響具有一定規(guī)律：

（1）對(duì)CPAM絮凝影響，處理效果差別較大，且均有一最佳絮凝效果加劑量，數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。含1%廢液污水最佳絮凝效果CPAM加劑量為10mg/L，其余水樣最佳絮凝效果加劑量均為20mg/L。

（2）對(duì)PAC絮凝影響，當(dāng)加劑量達(dá)到100mg/L以后，再增大藥劑量，絮凝效果增加不明顯；基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規(guī)律；廢液含量對(duì)PAC處理效果影響不大。

（3）對(duì)CPAM與PAC復(fù)配絮凝影響，基本符合廢液含量增大絮凝效果降低的規(guī)律；PAC加量超過(guò)50mg/L后，絮凝效果增加不明顯。

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（0459）4494900、wangxuecai@petrochina.com.cn

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.008

王學(xué)才：工程師，2007年畢業(yè)于東北石油大學(xué)資源勘察工程專業(yè)，現(xiàn)任大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠新站采油作業(yè)區(qū)副大隊(duì)長(zhǎng)。

2015-05-05