陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)水中懸浮物的影響研究

王 晶，呼文財(cái)，徐 超

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

懸浮物含量是油田注水控制的重要指標(biāo)之一[1]。核桃殼過(guò)濾器由于其良好的除油、降懸作用及較低的維護(hù)、運(yùn)行成本，被廣泛的應(yīng)用于油田污水最后一級(jí)的處理[2-4]。渤海某油田屬于低滲油田，該油田注水指標(biāo)要求懸浮物含量≤3.0 mg/L?，F(xiàn)場(chǎng)的主要除油、降懸設(shè)備為核桃殼過(guò)濾器，較高的注水指標(biāo)超過(guò)了核桃殼過(guò)濾器的處理能力，注水實(shí)際懸浮物含量達(dá)到7.0 mg/L 左右，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求（見(jiàn)表1、圖1）。本文以該油田為例，研究了陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物能力的影響。

圖1 渤海某油田污水處理系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

表1 渤海某油田核桃殼進(jìn)出口水質(zhì)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

市售蒸餾水；分析純正己烷；分析純石油醚；市售陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，相對(duì)分子質(zhì)量800～1 200 萬(wàn)，固含量≥88 %，水不容物≤2 %。Wilks Infracal 污水含油分析儀，波長(zhǎng)3.4 μm，分辨率1 mg/L；上海領(lǐng)德浮物真空過(guò)濾裝置；混合纖維素脂微孔濾膜，濾膜直徑47 mm，平均孔徑0.45 μm，孔隙度80 %；梅特勒電子天平，精度0.1 mg，量程120 g；哈希TL23 濁度計(jì)，測(cè)量范圍0～4 000 NTU，精度±2 %；量筒500 mL，精度1 mL；量筒25 mL，精度0.1 mL。

1.2 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液的配制

用純凈水配制質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液，測(cè)其25 ℃下黏度為125 mPa·s。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 模擬過(guò)濾裝置 按照現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器的設(shè)計(jì)資料，制作核桃殼過(guò)濾器室內(nèi)模擬裝置（見(jiàn)圖2、表2），模擬裝置直徑為400 mm，高度為1 200 mm。

圖2 室內(nèi)模擬裝置簡(jiǎn)圖

表2 模擬裝置內(nèi)部填料表

1.3.2 模擬裝置運(yùn)行參數(shù) 用模擬裝置在現(xiàn)場(chǎng)壓差0.35 MPa 下，對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，當(dāng)壓差超過(guò)0.40 MPa后，用蒸餾水對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行反洗，反洗壓力0.60 MPa，反洗時(shí)間15 min，反洗流量500 mL/min。

1.3.3 過(guò)濾實(shí)驗(yàn) 取油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口水樣，用模擬裝置對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，每隔10 min 取模擬裝置進(jìn)出口水樣檢測(cè)含油值、懸浮物含量，連續(xù)檢測(cè)60 min。在水樣中加注不同濃度的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液，保證其混合均勻，然后對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，每隔10 min 取模擬裝置進(jìn)出口水樣檢測(cè)含油值、懸浮物含量，連續(xù)檢測(cè)60 min。

1.3.4 濁度檢測(cè) 向模擬裝置入口水樣中加注不同濃度的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液，然后對(duì)其濁度進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.5 油田現(xiàn)場(chǎng)加注實(shí)驗(yàn) 在油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口，開(kāi)展質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 模擬裝置進(jìn)出口含油值變化

用模擬裝置過(guò)濾現(xiàn)場(chǎng)核桃殼入口污水，入口平均含油值為55 mg/L，出口平均含油值為8.5 mg/L；在水樣中加注30 mg/L 的質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后，實(shí)驗(yàn)裝置入口含油平均值為54 mg/L，出口平均含油值為8.6 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注，對(duì)模擬裝置除油效果基本無(wú)影響（見(jiàn)圖3）。

圖3 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)模擬裝置除油效果影響趨勢(shì)圖

2.2 模擬裝置進(jìn)出口懸浮物含量變化

用模擬裝置過(guò)濾現(xiàn)場(chǎng)核桃殼入口污水，入口平均懸浮物含量為13.2 mg/L，出口平均懸浮物含量為7.2 mg/L；在水樣中加注30 mg/L 質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后，模擬裝置入口懸浮物含量平均值為13.3 mg/L，出口懸浮物含量平均值為2.8 mg/L。

在水樣中加入不同濃度的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺后，會(huì)改善模擬裝置對(duì)水中懸浮物的去除效果，當(dāng)質(zhì)量濃度為2%的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注濃度為30 mg/L時(shí)，改善效果達(dá)到最佳，再提高陽(yáng)離子聚丙烯酰胺濃度，改善效果不明顯（見(jiàn)圖4、圖5）。

圖4 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)模擬裝置去除懸浮物效果影響趨勢(shì)圖

2.3 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)水樣濁度的影響

在現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口水中，加注不同濃度質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液后對(duì)水樣的濁度影響不大（見(jiàn)圖6）。

2.4 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺油田現(xiàn)場(chǎng)加注實(shí)驗(yàn)

圖6 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)核桃殼過(guò)濾器入口水樣濁度的影響

將陽(yáng)離子聚丙烯酰胺配成質(zhì)量濃度為2 %的溶液，然后在油田現(xiàn)場(chǎng)核桃殼過(guò)濾器入口開(kāi)展加注實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加入，對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油能力沒(méi)有改善作用，但能明顯改善核桃殼過(guò)濾器去除水中懸浮物的能力，其最佳加注濃度為30 mg/L，在該濃度下可將核桃殼過(guò)濾器出口水中懸浮物含量由7.2 mg/L 降至2.8 mg/L（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖7 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油效果影響趨勢(shì)圖

圖8 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物效果影響趨勢(shì)圖

3 結(jié)論

針對(duì)渤海某油田，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注，可以和水中懸浮物產(chǎn)生微弱的絮凝作用，增強(qiáng)核桃殼過(guò)濾器對(duì)水中懸浮物的去除效果，但陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的加注對(duì)核桃殼過(guò)濾器除油效果及濁度基本無(wú)影響。當(dāng)質(zhì)量濃度為2 %的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在核桃殼過(guò)濾器入口加注時(shí)，核桃殼去除懸浮物的能力隨著陽(yáng)離子聚丙烯酰胺加注濃度的提高而增強(qiáng)，當(dāng)2 %陽(yáng)離子聚丙烯酰胺溶液加注濃度為30 mg/L 時(shí)，可將核桃殼出口水中懸浮物含量由7.2 mg/L 左右降至3.0 mg/L 以內(nèi)，滿足現(xiàn)場(chǎng)注水指標(biāo)要求，再提高其濃度對(duì)核桃殼過(guò)濾器去除懸浮物的效果改善不明顯。