油田含聚污水聚合物臭氧法降解技術(shù)試驗(yàn)研究

紀(jì)艷娟，莊建全，郭鵬，鄒俊松，林剛

（中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

油田含聚污水聚合物臭氧法降解技術(shù)試驗(yàn)研究

紀(jì)艷娟，莊建全，郭鵬，鄒俊松，林剛

（中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州225009）

三次采油技術(shù)是油田開(kāi)發(fā)后期穩(wěn)油增產(chǎn)的主要措施，但隨著三次采油技術(shù)推廣應(yīng)用，原油脫出污水含聚合物增加，含聚污水處理量也大幅度增加。含聚污水中原油乳化加劇、油水乳狀液穩(wěn)定性強(qiáng)，微生物大量繁殖、細(xì)菌超標(biāo)，采用常規(guī)的物化技術(shù)難以處理。臭氧化法水處理，是以臭氧為氧化劑，通過(guò)在水中的溶解使O3或氧化性更為強(qiáng)烈的羥基自由基（·OH）和O-對(duì)水中復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，使直鏈大分子斷鏈成為小分子，或使環(huán)狀分子開(kāi)環(huán)成為直鏈分子并進(jìn)一步使其氧化降解的過(guò)程。此項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)較成熟完善，方便、安全、實(shí)用的廢水深度處理技術(shù)，并且在生活廢水處理中有成功的應(yīng)用。通過(guò)自主研發(fā)的室內(nèi)臭氧試驗(yàn)裝置，配置不同濃度的聚合物，進(jìn)行模擬試驗(yàn)，為油田含聚污水處理技術(shù)提供依據(jù)。

油田含聚污水；聚合物；臭氧法；室內(nèi)試驗(yàn)

聚合物驅(qū)采油技術(shù)是一種有效提高石油采收率的強(qiáng)化采油方法，在保證我國(guó)油田原油穩(wěn)產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。但是，含聚采出液處理，特別是含聚污水處理目前仍然是國(guó)內(nèi)油田污水處理領(lǐng)域的一個(gè)普遍存在的難題。含聚采出液由于其中聚合物的存在導(dǎo)致其乳狀液穩(wěn)定性增強(qiáng)，破乳困難，同時(shí)由于含聚污水粘度的增大使得污水泥砂攜帶量增加，界面膜變得更穩(wěn)定，也加大了其處理的難度。油田含聚污水處理方法中目前在油田規(guī)?；瘧?yīng)用主要有重力技術(shù)、氣浮選技術(shù)、化學(xué)絮凝技術(shù)等，存在問(wèn)題主要表現(xiàn)為：（1）污水含氧量上升，腐蝕速率增大，（2）浮渣量大且不易處理，（3）處理后水質(zhì)指標(biāo)仍達(dá)不到低滲透油藏注水水質(zhì)指標(biāo)。因此，研究出適宜三次采油產(chǎn)出液的處理技術(shù)迫在眉睫。而聚合物是造成三次采油污水難以處理的首要因素。如果能把聚合物降解掉，三次采油污水難處理的問(wèn)題將會(huì)得到解決。

臭氧化法水處理，是以臭氧為氧化劑，通過(guò)在水中的溶解使O3或氧化性更為強(qiáng)烈的羥基自由基（·OH）和O-對(duì)水中復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，使直鏈大分子斷鏈成為小分子，或使環(huán)狀分子開(kāi)環(huán)成為直鏈分子并進(jìn)一步使其氧化降解的過(guò)程。此項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)較成熟完善，方便、安全、實(shí)用的廢水深度處理技術(shù)，并且在生活廢水處理中有成功的應(yīng)用。因此開(kāi)展了臭氧法降解聚合物的室內(nèi)試驗(yàn)。

1　試驗(yàn)材料和方法

1.1試驗(yàn)水樣

筆者配制了質(zhì)量濃度為100 mg/L的聚合物溶液（相對(duì)分子質(zhì)量為1 200萬(wàn)，油田注聚合物現(xiàn)場(chǎng)用水，未經(jīng)任何處理）開(kāi)展試驗(yàn)。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

臭氧發(fā)生器：NLO-20型臭氧發(fā)生器；臭氧產(chǎn)量：20 g/h；處理水量：0.5 t/h；臭氧濃度：150 g/m3；氧氣氣量：0.15 m3/h；電壓：220 V；功率：200 W；反應(yīng)器：由304不銹鋼制成，圓筒狀，直徑：30 cm，高：59 cm，裝水42 kg。

氣液混合器選用射流式混合反應(yīng)器。

1.3試驗(yàn)流程

臭氧氧化室內(nèi)試驗(yàn)裝置具有氧化發(fā)生系統(tǒng)、濃度檢測(cè)系統(tǒng)、氧化水反應(yīng)系統(tǒng)、污水反應(yīng)系統(tǒng)四大系統(tǒng)。

1.4水樣濁度的測(cè)定

水樣的濁度使用HACH公司的2100Q濁度儀測(cè)定。

1.5水樣COD的測(cè)定

重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定COD的范圍為50 mg/L～500 mg/L，測(cè)試水樣中的氯離子含量應(yīng)小于2000 mg/L。而油田含油污水中常常含油高達(dá)10 000 mg/L以上的氯離子，國(guó)標(biāo)中的K2CrO7法已不適用。所以采用適合于高含氯污水的COD測(cè)試方法，其主要特點(diǎn)是先加AgSO4-H2SO4，使樣品中的氯離子與硫酸銀反應(yīng)，生成白色氯化銀沉淀，這是為了代替國(guó)標(biāo)法中的HgSO4去除污水中氯離子，減少其對(duì)COD檢測(cè)的干擾［1］。

1.6水樣聚合物含量的測(cè)定

聚合物含量測(cè)定采用淀粉-碘化鎘分光光度法。其原理是HPAM與Br2反應(yīng)生成溴代酰胺，過(guò)來(lái)的溴用還原劑甲酸鈉除去，溴代酰胺在pH值為5.0的酸性條件下與淀粉碘化鎘反應(yīng)生成藍(lán)色三點(diǎn)-淀粉絡(luò)合物，在580 nm處測(cè)其吸光度，吸光度與HPAM質(zhì)量濃度成正比。

1.7臭氧濃度的測(cè)定

臭氧濃度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，氣相選用紫外吸收類(lèi)測(cè)試儀器，水相選擇膜臭氧電極類(lèi)測(cè)試儀器。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1濁度變化情況

濁度是指水中懸浮物及膠體狀態(tài)的微粒對(duì)光線(xiàn)透過(guò)時(shí)所發(fā)生的阻礙程度，是水質(zhì)參數(shù)之一，主要是反應(yīng)水的清亮程度，是比較直觀(guān)的現(xiàn)象，所以以濁度變化來(lái)作為考察降解試驗(yàn)是否有效的一個(gè)重要依據(jù)。

臭氧法處理含聚污水過(guò)程中，含聚污水濁度的變化情況（見(jiàn)圖1）。從圖1可以看出，未經(jīng)處理的含聚污水濁度為537NTU，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，含聚污水的濁度下降很快，反應(yīng)60 min時(shí)，濁度為53.1NTU，濁度降低達(dá)90%以上。

圖1　污水濁度變化情況

2.2COD及聚合物去除情況

含聚污水COD變化情況（見(jiàn)圖2），可以看出，隨著時(shí)間的變化，COD下降很快，跟聚合物變化情況（見(jiàn)圖3）是一致的，說(shuō)明臭氧能夠有效的降解污水中的聚合物，在反應(yīng)3 h后，聚合物去除率可達(dá)到80%。

圖2　COD變化情況

圖3　聚合物去除情況

3　結(jié)論及下步建議

（1）臭氧氧化法提供了一種降解污水聚含物的新思路及方法。

（2）CODcr、聚合物去除率與時(shí)間T的關(guān)系，通臭氧時(shí)間越長(zhǎng)，處理效果越好，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)選擇一個(gè)合理時(shí)間。

（3）從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，單一的臭氧氧化效率不高，建議下步開(kāi)展催化氧化研究，用各種催化方法強(qiáng)化臭氧單元的氧化能力［2］，從而提高臭氧處理效率。

［1］楊帆，莊建全，紀(jì)艷娟，等.含油污水可生化性及試驗(yàn)方法研究［J］.復(fù)雜油氣藏，2012，5（3）：77-79+86.

［2］唐紹彬.水處理過(guò)程中的催化臭氧化催化劑的分析設(shè)計(jì)［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

［3］利用臭氧氧化提高石油化工廢水可生化性的研究［C］.中國(guó)精細(xì)化工協(xié)會(huì)第二屆水處理化學(xué)品行業(yè)年會(huì)論文集.

［4］陳榮，饒良玉.油田含聚污水聚合物降解技術(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究［J］.工業(yè)水處理，2012，32（6）：77-79.

［5］劉新亮，藺愛(ài)國(guó)，尹海亮，等.超聲波降解含聚油田污水的研究［J］.工業(yè)水處理，2014，34（3）：71-74.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.06.032

TE357.46

A

1673-5285（2015）06-0117-02

2015－03-20