PAMDX有機絮凝劑用于遼河油田污水處理實驗

王 瑞 常州大學(xué)石油工程學(xué)院

PAMDX有機絮凝劑用于遼河油田污水處理實驗

王 瑞 常州大學(xué)石油工程學(xué)院

有機絮凝劑是油田污水處理常用的化學(xué)處理藥劑之一。針對遼河油田污水實際特征，制備聚丙烯酸共聚物有機絮凝劑（PAMDX)并進行絮凝性能實驗。實驗結(jié)果表明：在LH—A12區(qū)塊同一條件下，PAM、PAC等絮凝劑使用劑量在80～120 mg/L時才會有較好的絮凝效果，但是透光率依然較差。而PAMDX的使用劑量僅僅為7 mg/L左右就可以達(dá)到最佳的絮凝性能。PAMDX污水處理絮凝性能效果好，控制好絮凝條件的情況下，COD去除率、污油去除率都可以達(dá)到90%以上，透光率最高可以達(dá)到70%，污水處理效果十分明顯。

有機絮凝劑；污水處理；去油率；COD去除率；透光率；實驗

目前國內(nèi)外含油污水處理用絮凝劑主要有機絮凝劑、無機絮凝劑和復(fù)合絮凝劑。有機絮凝劑一般分為天然高分子絮凝劑和合成高分子絮凝劑。天然高分子絮凝劑主要包括淀粉、木質(zhì)素、纖維素、含膠質(zhì)物、多糖類、蛋白質(zhì)等系列物質(zhì);合成高分子絮凝劑主要有聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨及其衍生物等[1]。

本文研究制備了聚丙烯酸共聚物有機絮凝劑（以下簡稱PAMDX），給出其制備方法、絮凝機理，并針對遼河油田L(fēng)H—A12區(qū)塊含油污水進行室內(nèi)效果評價。

1 有機絮凝劑的制備及絮凝機理

1.1 有機絮凝劑的制備

本文聚丙烯酸共聚物絮凝劑的制備主要采用丙烯酰胺（AM）和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯（DX）作為主要藥劑進行化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)，采用反相乳聚合法進行合成。具體制備過程如下：

（1）按照絮凝劑制備要求安裝實驗平臺裝置，先向制備燒杯中加入200 mL蒸餾水，2 mL濃硫酸，對其攪拌均勻至室溫狀態(tài)。

（2）向燒杯中加入一定量的丙烯酰胺和N，N-二甲基氨基丙烯酸乙酯，再次進行攪勻。

（3）加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH值至4.5～4.8左右，再向其中加入250 g環(huán)己烷和10 g硬脂肪酸酯，然后放入恒溫水箱調(diào)節(jié)溫度到60度，高速攪拌30 min，再中速調(diào)節(jié)。

（4）取一定量的過硫酸鉀均勻溶于水中，通過漏斗慢慢滴入燒杯中，確保加入時間持續(xù)1 h左右滴完。

（5）等溶液混合反應(yīng)完成后即得到絮凝劑粗產(chǎn)品，靜置不動分層后的下層即為乳白色的絮凝劑；然后通過條件實驗法分析其受外界影響因素最小的條件，重新按照上述步驟實驗，得到高效的聚丙烯酸共聚物絮凝劑。

1.2 絮凝劑的機理

制備的聚丙烯酸共聚物絮凝劑處理含油污水有多項功能，包括吸附、中和、反應(yīng)等[2]，本文對其絮凝機理進行分析，歸納為3個方面：①電化學(xué)機理，絮凝劑PAMDX游離狀態(tài)形成的陽離子可以與污水中的帶負(fù)電荷膠體粒子相互吸引，最終促使膠體粒子凝聚沉降分離出來；②吸附中和機理，污水中的膠體粒子被PAMDX絮凝劑吸附中和其帶有的部分電荷后，減少了靜電排斥力，使其更加容易與其他離子相互結(jié)合，從而發(fā)生穩(wěn)定沉淀；③吸附架橋機理，PAMDX絮凝劑含有的酰胺基、脂基等活性化學(xué)基團都可以與污水中多個粒子和膠體相互作用，可促使膠粒表面飽和形成再穩(wěn)定現(xiàn)象。

2 室內(nèi)實驗

2.1 有機絮凝劑的絮凝性能實驗

建立PAMDX絮凝劑的絮凝性能實驗方法及平臺，以測定油田污水中的含油量、化學(xué)需氧量、透光率等3項指標(biāo)，判定PAMDX的絮凝性能[3]。該實驗選取遼河油田L(fēng)H—A12區(qū)塊采出污水作為樣本，原水樣的化學(xué)需氧量為715 mg/L，含油量為80 mg/L，總礦化度為289 3.6 mg/L，pH值為8.6，污水顏色為乳白色，顯現(xiàn)略微黃色，其中還含有苯、硝基苯和污泥等顆粒物。

該實驗主要測定絮凝劑加入前后油田污水中的3項絮凝指標(biāo)變化情況。

2.1.1 污水含油量的測定

首先根據(jù)試驗藥劑配備標(biāo)準(zhǔn)油并據(jù)此制作出含油量標(biāo)準(zhǔn)曲線；其次取一定的油田污水水樣加入硫酸酸化，用四氯化碳反應(yīng)后分層，對其進行萃取過濾；然后用四氯化碳洗滌直至標(biāo)線，最后用注射器取樣讀出吸光度，以此在標(biāo)準(zhǔn)油曲線上面讀出油的濃度，依據(jù)GBT16782—1999標(biāo)準(zhǔn)，污水中的含油量表達(dá)為

式中m為多次取樣讀取污水含油量的平均值（mg/L）；V1為萃取液的定容體積（mL）；V為污水水樣的體積（mL）。

2.1.2 化學(xué)需氧量COD的測定

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并按照滴定測試原理，首先在盛放污水的錐形瓶中加入重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、硫酸汞和顆粒狀玻璃珠，連接冷凝管后慢慢加入一定量的硫酸—硫酸銀溶液，搖動均勻后加熱至沸騰并回流2 h；待其冷卻后用水沖洗冷凝管；然后加入指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定使其從黃色慢慢轉(zhuǎn)變成紅褐色為止，記錄滴定液用量；最后用蒸餾水按上述步驟進行同樣的空白試驗，記錄滴定液用量，計算化學(xué)需氧量為

式中C為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；V0為空白試驗時滴定溶液用量（mL）；V1污水絮凝實驗時滴定液用量（mL）。

2.1.3 水樣透光率測定

采用721分光光度計對油田污水原水樣和加入絮凝劑絮凝沉淀后的上層清液水樣進行測定，確定最大吸收波長λnm，以蒸餾水為對比參照物，分別測定水樣前后的透光率。

具體實驗時先配備好PAMDX絮凝劑，然后將LH—A12區(qū)塊污水樣本加入到燒杯中，滴入PAMDX絮凝劑，攪拌至均勻確保絮凝劑充分?jǐn)U散，靜置后對其進行三項指標(biāo)測量。

2.2 有機絮凝劑的絮凝條件實驗

在考慮有機絮凝劑絮凝效果的同時，還需要綜合考慮絮凝劑的使用條件、使用藥劑量等條件因素，只有使用條件簡單、用量少、效果好才能保證成本低且符合油田實際生產(chǎn)需要[4]，本文從去油率、COD去除率、透光率等3個指標(biāo)因素對PAMDX絮凝劑的絮凝性能進行實驗分析。

2.2.1 絮凝劑對去油性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，分別測定不同藥劑用量條件下去油率指標(biāo)。從圖1可以看出，在PAMDX絮凝劑用量（按液體用量計算，以下相同）為7 mg/L時，油田污水中的去油率達(dá)到最高，這說明用量為7 mg/L時該有機絮凝劑的絮凝性能最好。即使PAM、PAC投藥量增加很多，也只產(chǎn)生少量絮體，幾乎沒有絮凝效果，實際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為100 mg/L，達(dá)到最佳絮凝效果時相比，本文未作增加藥量試驗，總體來看，PAMDX絮凝劑用量少，去油效果好。

圖1PAMDX、PAM和PAC的去油率對比

2.2.2 絮凝劑對COD去除性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同用量的PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，分別測定不同藥劑用量條件下油田污水中COD去除率指標(biāo)。從圖2可以看出，在油田污水加入PAMDX、PAM、PAC絮凝劑，隨著用藥量增加，COD去除率增大，但是PAMDX比PAM、PAC的COD去除效果明顯好很多，實際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為90 mg/L時，才能達(dá)到最佳去除效果（30%左右），對比可知，PAMDX絮凝劑用藥量最少，絮凝效果最好。

圖2PAMDX、PAM和PAC的COD去除率對比

2.2.3 絮凝劑對污水處理透光性能的影響

在其他外界因素條件相同的情況下，在油田污水中加入不同劑量的PAMDX、PAM和PAC絮凝劑，分別測定不同藥劑用量條件下油田污水中透光率指標(biāo)。從圖3可以看出，透光效果隨著用藥量增加而增大，但是PAMDX比PAM、PAC的透光率處理效果明顯好很多，實際上該兩種傳統(tǒng)絮凝劑在用量為90 mg/L時，才能達(dá)到最佳透光效果的透光率（30%左右），對比可知，PAMDX絮凝劑通光率最好。

圖3PAMDX、PAM和PAC的透光率對比

3 實驗結(jié)果討論

對比PAM、PAC等絮凝劑，對PAMDX絮凝劑絮凝性能實驗結(jié)果進行分析。

在LH—A12區(qū)塊同一條件下，PAM、PAC等絮凝劑使用劑量在80～120 mg/L時才會有較好的絮凝效果，但是透光率依然較差。而PAMDX的使用劑量僅為7 mg/L左右就可以達(dá)到最佳的絮凝性能。

PAMDX污水處理絮凝性能效果好，控制好絮凝條件的情況下，COD去除率、污油去除率都可以達(dá)到90%以上，透光率最高也可以達(dá)到70%左右，污水處理效果十分明顯。

通過上述實驗可以得出結(jié)論：PAMDX是一種綜合絮凝性能比PAM、PAC、陽離子淀粉等絮凝劑使用效果更好的絮凝劑，可以在油田污水處理中進行推廣應(yīng)用。

[1]倪巖，李玉文．水處理有機絮凝劑中合成有機高分子絮凝劑的研究與發(fā)展[J]．內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2011（13）：22-25．

[2]王強林，李旭祥．有機高分子絮凝劑的研究現(xiàn)狀[J]．精細(xì)與專用化學(xué)品，2013（21）：17-19．

[3]張瑞祥．有機高分子絮凝劑的制備及對含油廢水的處理研究[D]．西安：長安大學(xué)碩士論文，2006．

[4]竇建芝，王曉艷，張立志．干粉絮凝劑用于油田污水處理[J]．油氣田地面工程，2014，33（8）：40-41．

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.006