絮凝-吸附法處理氣田含汞污水的實(shí)驗(yàn)研究

匡春燕 蔣洪 金偉 李延娜 徐菁

摘? ? ? 要：絮凝-吸附法是將絮凝和吸附兩種技術(shù)組合用于含汞氣田水的處理。實(shí)驗(yàn)采用絮凝-吸附法處理KL氣田的含汞污水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理：適當(dāng)調(diào)節(jié)原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝劑聚合氯化

鋁（PAC），再加入2 mg/L助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），污水再通過載銀活性炭吸附進(jìn)行深度處理，凈化水中汞含量可低于50 ?g/L，符合我國(guó)氣田含汞污水的排放標(biāo)準(zhǔn)。絮凝-吸附法處理氣田含汞污水具有可行性，值

得進(jìn)一步探究。

關(guān)? 鍵? 詞：氣田;含汞污水;絮凝-吸附法;活性炭

中圖分類號(hào)：TQ 085? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）08-1679-04

Abstract： The flocculation-adsorption method is a combination of flocculation and adsorption technologies for the treatment of mercury-containing gas field wastewater. This method was?adopted to treat mercury-containing wastewater in KL gas field in the experiment. The wastewater was pretreated by adjusting the pH value appropriately， adding 90 mg/L flocculant?polyaluminium chloride （PAC） and 2 mg/L coagulant aid polyacrylamide （PAM）， and then the wastewater was further treated by silver-loaded activated carbon adsorption. The results showed that?the mercury content in treated water was reduced to less than 50 ?g/L， which accorded with the discharge standard in China. It is feasible to treat mercury-containing wastewater in gas?field by flocculation-adsorption method.Key words： Gas field; Mercury-containing wastewater; Flocculation - adsorption; Activated carbon

汞是常溫下唯一呈液態(tài)的金屬，汞及其化合物具有高毒性和腐蝕性，同時(shí)汞具有揮發(fā)性及遷移性：含汞氣田水中的汞進(jìn)入生態(tài)圈會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。世界八大公害事件之一的日本水俁病事件就是由甲基汞污染食

物鏈引起的，該事件導(dǎo)致數(shù)萬人受到危害[1]。我國(guó)氣田含汞污水排放必須遵循GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：含汞氣田排放水中不得檢測(cè)出烷基汞，總汞的含量不得高于50 ?g/L [2]。

1? 絮凝-吸附法的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外新開發(fā)的氣田中汞含量較高，已經(jīng)報(bào)道過的天然氣汞含量較高的地區(qū)有東南亞、東歐、南美、北海及北非。M. Zettlitzer等[3]報(bào)道了德國(guó)北部氣田的天然氣中汞含量為4 000 ?g/m3，荷蘭Rotliegend氣

田天然氣中汞含量為300～500 ?g/m3，Groningen氣田天然氣中汞含量為180～200 ?g/m3，我國(guó)海南福山油田生產(chǎn)的油田氣中汞含量為100 ?g/m3，雅克拉凝析氣田氣中汞含量為31 ?g/m3，吉林油田公司松原采氣廠長(zhǎng)嶺天

然氣凈化站天然氣中汞含量為360 ?g/m3 [4，5]。天然氣生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的氣田水中汞含量也較高，氣田水中汞的形態(tài)主要包括懸浮汞、有機(jī)汞（甲基汞、乙基汞）、無機(jī)汞和單質(zhì)汞[6-8]。未經(jīng)處理的氣田水直

接排放會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境、影響正常生產(chǎn)和危害操作人員的健康與安全。絮凝-吸附法是將絮凝和吸附兩種技術(shù)組合用于含汞氣田水的處理[9]。泰國(guó)國(guó)家石油管理局勘探生產(chǎn)公司曾采用絮凝-吸附法處理Bongkot氣田排

出的含油、含汞氣田水，處理后的凈化水可以直接排入海水中，該方法可使處理后的排放水中油含量和汞含量達(dá)到泰國(guó)的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)[10]。Bongkot氣田的應(yīng)用實(shí)例表明：絮凝-吸附法處理氣田含汞污水安全可靠、效果良好，值得借鑒和進(jìn)一步探究、開發(fā)。

2? 實(shí)驗(yàn)及方法

2.1? 水質(zhì)情況

2014年5月從KL氣田中央處理廠液液分離器處取原水進(jìn)行各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目主要包括pH值、汞含量、油含量、懸浮物含量及各種陰陽離子含量等。檢測(cè)結(jié)果如表1所示。由表1可知，KL氣田水水質(zhì)成分較為復(fù)雜，屬于CaCl2型含汞污水，總汞含量在52～651 μg/L之間，原水pH值在5.1 ～5.8之間，呈弱酸性。原水具有以下特點(diǎn)：

（1）原水中油含量高且變化幅度較大，其值在94～123 mg/L之間;

（2）原水中懸浮物含量較高，其值在99～260 mg/L之間;

（3）原水中總鐵含量較高，且變化幅度較大，與水中的溶解氧接觸后形成Fe3+易引起管線及設(shè)備的腐蝕。

分析可知，KL氣田污水成分比較復(fù)雜、重金屬離子（包括各種形態(tài)的汞）的含量較高，油含量、懸浮物含量較高，污水的pH值較低，存在一定的腐蝕問題。依據(jù)GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求，該氣田采出水的總汞含量高于允許的排放限值。

2.2? 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/p>

絮凝作為氣田污水的預(yù)處理方法，吸附法作為低含汞污水的深度處理方法，將兩者組合使用，可脫除污水中的油、懸浮物和各種形態(tài)的汞。實(shí)驗(yàn)旨在考察絮凝-吸附法對(duì)氣田含汞污水的脫汞效果，同時(shí)測(cè)定水處理汞吸附劑對(duì)不同進(jìn)水汞含量的適應(yīng)性情況。

目前，常用的水處理汞吸附劑有改性活性炭（載硫/載銀活性炭），活性炭纖維、Thiol-SAMMS、硅質(zhì)材料及相關(guān)改性吸附劑等?？紤]到改性活性炭成本較低，容易與水分離且再生方便，實(shí)驗(yàn)選用改性活性炭（載銀活性炭）作為汞吸附劑，可通過活性炭上負(fù)載的功能基團(tuán)（單質(zhì)銀）對(duì)汞進(jìn)行吸附，載銀活性炭的性能參數(shù)如表2所示。

采用絮凝-吸附法處理氣田含汞污水，首先對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理：適當(dāng)調(diào)節(jié)原水的pH值，加入90 mg/L的絮凝劑聚合氯化鋁（PAC），再加入2 mg/L助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），通過加劑絮凝預(yù)處理去除氣田污水中大部分的油、懸浮物、單質(zhì)汞及含汞懸浮物;預(yù)處理后的污水再經(jīng)汞吸附裝置進(jìn)行深度處理，去除污水中殘留的汞。實(shí)驗(yàn)采用測(cè)汞儀測(cè)定原水、原水預(yù)處理后進(jìn)入汞吸附裝置的污水、凈化水的汞含量，考察該絮凝-吸附法對(duì)氣田水中汞的去除效果及水處理汞吸附劑對(duì)不同進(jìn)水汞含量的適應(yīng)性。

2.3? 實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)汞儀

汞吸附實(shí)驗(yàn)裝置主要由入口泵（型號(hào)：ASP5526）、緩沖罐、高效過濾器、汞吸附裝置（吸附柱規(guī)格為Φ150×1 340，吸附劑為載銀活性炭）、流量計(jì)和壓力表等組成。小試實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，載銀活性炭吸附脫汞

的實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)采用俄羅斯LUMEX公司生產(chǎn)的RA-915+汞分析儀對(duì)汞含量進(jìn)行檢測(cè)，該儀器及配套組件如圖3所示。RA-915+塞曼效應(yīng)汞分析儀采用原子吸收原理和賽曼效應(yīng)高頻調(diào)制偏振光等世界領(lǐng)先技術(shù)，適合于野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，

可以在完全不需要樣品預(yù)處理和汞吸附富集的情況下，對(duì)固體、液體、氣體樣品直接進(jìn)行總汞含量的測(cè)定。該儀器具有檢測(cè)速度快、分析成本低廉、效率極高、精度高、操作方便、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

2.4? 脫汞效果的測(cè)定

2014年5月28日至2014年6月1日在KL氣田現(xiàn)場(chǎng)對(duì)小試實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。將10L載銀活性炭裝入汞吸附實(shí)驗(yàn)裝置中，取中央處理廠液液分離器處的原水，首先測(cè)定原水中的汞含量并記錄。對(duì)原水進(jìn)行絮凝加劑預(yù)處理，定期取預(yù)處理后進(jìn)入汞吸附實(shí)驗(yàn)裝置的污水，測(cè)定其汞含量并記錄，將進(jìn)水流量設(shè)定為30 L/h（即停留時(shí)間為20 min），定期取凈化水，測(cè)定其汞含量并記錄。小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：原水中的總汞含量為122～285?μg/L，預(yù)處理后進(jìn)入汞吸附實(shí)驗(yàn)裝置的污水汞含量為16.7～120 ?g/L，處理后凈化水中總汞含量為0.19～4.5 μg/L，凈化水汞含量低于50 ?g/L，符合我國(guó)氣田含汞污水的排放標(biāo)準(zhǔn)（總汞的含量不高于50 ?g/L）。小試實(shí)驗(yàn)裝置處理氣田水的脫汞效果如表3所示。

（1）氣田含汞污水經(jīng)加劑絮凝預(yù)處理后，原水的汞含量大幅度降低，但仍高于允許排放限值，需進(jìn)一步處理去除殘余的汞;

（2）預(yù)處理后的污水經(jīng)汞吸附實(shí)驗(yàn)裝置吸附，深度處理后，凈化水中的汞含量低于50 ?g/L，符合我國(guó)氣田含汞污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）針對(duì)不同汞含量的進(jìn)水，凈化水中的汞含量呈現(xiàn)一定程度的波動(dòng)（汞含量在16.7～120 ?g/L的范圍內(nèi)），但均低于50 ?g/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，說明載銀活性炭對(duì)不同進(jìn)水汞含量的適應(yīng)性較強(qiáng)，汞去除率高，絮凝-吸附法

處理氣田含汞污水具有可行性。

3? 結(jié)束語

氣田含汞污水的危害巨大，研究含汞污水處理方法，為含汞氣田污水處理選擇適當(dāng)?shù)拿摴椒ㄌ峁┮罁?jù)，對(duì)保護(hù)人員健康、環(huán)境安全和防止汞污染具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絮凝-吸附法處理氣田含汞污水具有可行性，值得進(jìn)一步探究。

參考文獻(xiàn)：

[1]匡春燕，蔣洪，喬在朋. 含汞氣田污水脫汞新技術(shù)[J]. 油氣田環(huán)境保護(hù)， 2015，25 （2）： 24-26.

[2]GB 8978-1996，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[3]Zettlitzer M， Sch?ler H F， Eiden R， et al. Determination of elemental， inorganic and organic mercury in north German gas condensates and formation brines[C].SPE international symposium

on oilfield chemistry，1997： 509-516.

[4]夏靜森， 王遇冬， 王立超. 海南福山油田天然氣脫汞技術(shù)[J]. 天然氣工業(yè)， 2007， 27（7）： 127-130.

[5]李明， 付秀勇， 葉帆. 雅克拉集氣處理站脫汞工藝流程改造[J]. 石油與天然氣化工， 2010， 39（2）： 112-114.

[6]張峰，李森，劉濤，等. 氣田水中汞的賦予形態(tài)分析及其脫除方法[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程， 2016， 34（16）：321-324.

[7]徐磊， 宋昌盛， 王宸. 原子熒光光譜法測(cè)定汽油中的汞含量[J]. 當(dāng)代化工， 2017， 46 （07）： 1498-1500.

[8]嚴(yán)啟團(tuán)，唐楚寒，王淑英，等.氣田水中汞的形態(tài)分析[J]. 當(dāng)代化工，2018，47（04）：848-850.

[9]王陽，李重劍. 迪那2氣田含汞污水的處理[J]. 油氣田地面工程，2012，31（2）：4-6.

[10]Dr. Teerapon Soponkanabhorn， Anthony John Keeling. Bongkot Floating Storage and offloading facility Mercury contaminated wastewater treatment and disposal[C]. SPE 73958， 2002.