污水處理藥劑對含油污泥產(chǎn)生量的影響

賽努拜爾·艾尼 張則俊 孫福泰 宋曉龍 李慧敏 胡承軍

1.新疆油田公司工程技術(shù)研究院 2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū) 3.新疆油田公司采油一廠

目前,國內(nèi)外未見污水處理藥劑產(chǎn)泥率的定量研究報道[1],為了詳細(xì)評價污水處理藥劑的產(chǎn)泥情況[2-5],選擇新疆油田4座(A、B、C、D)典型處理場站開展污水處理藥劑對含油污泥產(chǎn)生量的影響實驗。A、B為稀油場站,其污水處理規(guī)模分別為1.7×104t/d、1.9×104t/d;C、D為稠油場站[6-7],污水處理規(guī)模分別為2.5×104t/d、3.0×104t/d。本研究將有助于了解藥劑產(chǎn)泥規(guī)律,為油田含油污泥減控工作提供參考依據(jù)。

1 實驗方法

1.1 實驗?zāi)康?/h3>

為了研究污水處理藥劑對含油污泥產(chǎn)生量的影響,設(shè)計了藥劑貢獻(xiàn)率實驗。此實驗主要針對稀油典型場站(A、B),稠油典型站場(C、D)開展污水處理藥劑(凈水劑(PAC)、絮凝劑(PAM)、離子調(diào)整劑、除硅劑)貢獻(xiàn)率研究,通過場站水樣與現(xiàn)場藥劑(含量相同)反應(yīng),室內(nèi)實驗?zāi)M現(xiàn)場情況。

為了考查各場站藥劑本身在純水中的殘留及被0.45 μm微孔濾膜的截留情況,開展純水加藥處理后過濾的空白對照實驗。

1.2 分析方法

通過對比加藥前后沉淀物的增加量,計算每一種藥劑的貢獻(xiàn)率及藥劑聯(lián)用貢獻(xiàn)率,與對照組油泥進(jìn)行比較,計算藥劑貢獻(xiàn)率,其計算公式如式(1)所示。藥劑貢獻(xiàn)率主要用于定量表征污水處理藥劑的產(chǎn)泥率,可作為藥劑評價的一項指標(biāo)。

(1)

式中：η為藥劑貢獻(xiàn)率,%;m0為在不加藥劑的情況下過濾水樣得到的泥干量,g;m1為在添加藥劑的情況下過濾水樣得到的泥干量,g。

2 實驗設(shè)計

藥劑貢獻(xiàn)率實驗針對新疆油田的A、B、C、D 4個場站的污水處理藥劑進(jìn)行評價,實驗過程依據(jù)各場站現(xiàn)場實際用藥種類及添加量開展,實驗水樣為現(xiàn)場樣品。各場站加藥情況見表1。

表1 各場站現(xiàn)場加藥情況ρ/(mg·L-1)場站藥劑名加藥量APAC300PAM20BPAC200PAM30CPAC150Ca(OH)245PAM7DPAC340除硅劑390PAM12

3 結(jié)果與分析

3.1 場站污水處理藥劑作用

以A場站水樣為例,加入PAC、PAM、PAC+PAM,反應(yīng)結(jié)果見圖1。原水樣為不透明的黑色液體,水中的懸浮物雜質(zhì)較多(懸浮物質(zhì)量濃度為118.8 mg/L)。

藥劑反應(yīng)實驗結(jié)果為：單加PAC,水樣產(chǎn)生較大絮體,水質(zhì)變得較為澄清、透明;單加PAM僅能產(chǎn)生較小的絮體,水質(zhì)依然較渾濁;PAC和PAM同時加入的水樣生成較大絮體,燒杯底部沉降泥量增多,上層水質(zhì)最為澄清、透明(懸浮物質(zhì)量濃度為21.2 mg/L)。

3.2 藥劑貢獻(xiàn)率結(jié)果分析

針對4個場站開展的藥劑貢獻(xiàn)率實驗,根據(jù)式(1)進(jìn)行計算,得到各場站藥劑貢獻(xiàn)率結(jié)果(見圖2)。

針對多數(shù)場站單一藥劑的使用情況,PAC貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于PAM的貢獻(xiàn)率,而這2種藥劑聯(lián)用的貢獻(xiàn)率又較單獨使用PAC時的略高,這是因為單純PAC主要是發(fā)揮電中和、凝聚及架橋絮凝作用來吸附污水中的顆粒物,PAM是利用網(wǎng)捕作用來吸附污水中的分散油滴等物質(zhì),使得直徑小于0.45 μm的顆粒彼此聚合變得更大,以致在過濾時被濾紙截留,而單獨添加PAC作用形成的絮體較為松散,因此,2種藥劑聯(lián)用時,藥劑貢獻(xiàn)率增加。

D場站除硅劑貢獻(xiàn)率高達(dá)47.95%,主要是因為其油水來液的含砂率高達(dá)0.123%(體積分?jǐn)?shù)),在污水處理中加入大量的除硅劑來除去污水中的硅,造成泥量的增加。D場站因PAC含量(質(zhì)量濃度340 mg/L)、除硅劑含量(質(zhì)量濃度390 mg/L)均偏高,聯(lián)用藥劑貢獻(xiàn)率達(dá)67.43%。

3.3 藥劑添加量優(yōu)化

各場站在污水處理前,污水中的懸浮物含量如表2所列。

由表2可知,A場站污水中的懸浮物含量最高,故選取A場站開展藥劑添加量優(yōu)化。以A場站現(xiàn)有PAC和PAM含量為基礎(chǔ),開展單因素藥劑含量評價實驗(PAM質(zhì)量濃度為30 mg/L,改變PAC質(zhì)量濃度,分別為150 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L、350 mg/L、400 mg/L;PAC采用最佳質(zhì)量濃度,改變PAM質(zhì)量濃度,分別為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L),實驗結(jié)果如圖3所示。在水樣中加入PAC并快速攪拌5 min后,再加入PAM,緩慢攪拌1 min,靜置10 min。以上清液濁度和產(chǎn)泥量為指標(biāo),評價其對水處理效果和產(chǎn)泥量的影響,確定最佳藥劑添加量。

表2 各場站污水處理前懸浮物含量ρ/(mg·L-1)場站懸浮物A110.13B102.46C83.48D80.43

質(zhì)量濃度為250～400 mg/L的PAC對水樣處理效果均較好,上清液的濁度較低。對水樣水質(zhì)處理效果和產(chǎn)泥率兩個指標(biāo)綜合考慮后,選取PAC質(zhì)量濃度為250 mg/L進(jìn)行PAM添加量優(yōu)化實驗。當(dāng)PAM質(zhì)量濃度為10 mg/L時,上清液濁度和產(chǎn)泥率均為最低,分別為4.2 NTU和0.953 g/L。因此,A場站PAC和PAM采用的最佳質(zhì)量濃度分別為250 mg/L和10 mg/L。目前,A場站現(xiàn)場PAC和PAM質(zhì)量濃度由300 mg/L、20 mg/L降為250 mg/L、15 mg/L,處理后的凈化污水水質(zhì)可滿足站內(nèi)回注要求,污水處理系統(tǒng)外排油泥量約由120 t/d降至90 t/d。

4 結(jié)論

(1) 通過對4個場站藥劑貢獻(xiàn)率的研究發(fā)現(xiàn),針對單一藥劑,除硅劑貢獻(xiàn)率(47.95%)、PAC貢獻(xiàn)率(20.00%～31.00%)遠(yuǎn)大于PAM貢獻(xiàn)率(3.00%～8.00%),是藥劑產(chǎn)泥的主要來源;藥劑聯(lián)用貢獻(xiàn)率普遍高于單一藥劑貢獻(xiàn)率。

(2) 藥劑貢獻(xiàn)率是藥劑產(chǎn)泥的重要評價指標(biāo),可用于藥劑優(yōu)選,同等條件下篩選貢獻(xiàn)率更低的藥劑,降低油泥產(chǎn)生量。A場站PAC和PAM質(zhì)量濃度建議分別優(yōu)化為250 mg/L和10 mg/L?，F(xiàn)場應(yīng)用中,PAC和PAM質(zhì)量濃度分別采用250 mg/L、15 mg/L,污水處理后水質(zhì)達(dá)標(biāo),污水處理系統(tǒng)產(chǎn)泥量降低25%左右。