陈 平,阚连宝,林红岩,王西联

(1.东北石油大学 土木建筑工程学院,黑龙江 大庆 163318; 2.里奥置业有限公司,山东 东营 257000)

硅藻土及其复配剂处理聚合物驱含油污水实验

陈 平1,阚连宝1,林红岩1,王西联2

(1.东北石油大学 土木建筑工程学院,黑龙江 大庆 163318; 2.里奥置业有限公司,山东 东营 257000)

针对大庆油田聚合物驱含油污水的特点,采用混凝法处理含油污水中的油;进行单独硅藻土与硅藻土复配剂处理聚合物含油污水效果对比,探讨聚合氯化铝与硅藻土复配剂的不同加药量、复配比、混合搅拌速度、p H、沉淀时间对聚合物驱含油污水中油去除率的影响.结果表明:聚合氯化铝与硅藻土复配处理效果最好,油去除率最高达到69.23%;当投加量为300 mg/L,复配比为1∶11(质量比),混合搅拌速度为350 r/min,水样p H为7.0,沉淀时间为30 min时,复配药剂除油率最高,能够满足后续水处理含油量的要求.

聚合物驱油;含油污水;硅藻土;复配剂;聚合氯化铝;油去除率

0 引言

聚合物驱油技术(Polymer Flooding)是油田应用最广泛的三次采油技术,大庆油田从1996年开始进行聚合物驱工业化应用,目前主力油层已经进入聚合物驱开采阶段,在油田注入水中加入一定量的水溶性高相对分子质量的聚合物,能够增加水相黏度,同时降低水相渗透率,改善油水流度比,提高原油采收率[1-2].聚丙烯酰酉安HPAM在采出液中残留质量浓度增大,使采出液黏度增加,油水分离速度减慢,污水处理能力下降[3].目前,应用于聚合物驱含油污水的处理药剂主要是普通混凝剂,处理效果达不到要求.

硅藻土具有体轻、质软、多孔、比表面积大、化学性质稳定和吸附能力强等特点,以及过滤和吸附水中溶解性有机物功能,被广泛应用于水处理工艺.Shawabkeh R A[4]等研究硅藻土对阳离子染料废水的去除效果,表明每100 g的硅藻土吸附42 mmol的染料.Wen-Tien Tsai[5]等采用NaOH和HF对硅藻土进行改性并处理印染废水,结果表明NaOH改性后较改性前处理效果显著提高,HF改性后的处理效果一般.AL-DEGS Y M[6]等采用锰改性硅藻土,研究它对铅离子的去除效果,结果表明改性硅藻土的吸附能力显著增加,对铅的吸附饱和量为99 mg/g.Hideyuki Nakamura[7]等研究硅藻土对多环芳烃的去除效果,结果表明硅藻土易吸附与氯结合的多环芳烃,并且它的吸附速率远大于单纯吸附多环芳烃的.王代芝等[8]采用NaOH改性的硅藻土处理含铜废水,结果表明,在改性硅藻土投加量为3.5 g,p H为8.5,吸附时间为30 min的条件下,废水中Cu2+的去除率最高可达97.93%.张尊举等[9]采用硅藻土处理城市污水,结果表明,硅藻土处理水样在搅拌时间为30 min,投加量为300 mg/L时,能取得较好的处理效果,出水水质满足排放标准的一级B标准.为了改善硅藻土性能,将硅藻土与混凝剂复配,充分利用硅藻土自身的多空性,以硅藻土作为骨架,同时利用两者携带的正负电荷,可以更好地去除水中的污染物质[10].

通过硅藻土及其复配剂实验,寻找适合聚合物驱含油污水的处理药剂,确定硅藻土复配药剂的最佳处理条件,并分析作用机理.

1 实验方法

1.1 污水水质

实验所用聚合物驱采油污水取自大庆油田某联合站,污水经过自然沉降处理,污水中含油量为100～130 mg/L,SS为35～45 mg/L,聚合物为100～200 mg/L,p H为7.2.

1.2 实验设备及主要药剂

实验设备为武汉恒岭科技有限公司生产的六联混凝搅拌仪,采用分光光度法测定含油量.

实验主要药剂为硅藻土(分析纯)、聚合氯化铝(PAC)(分析纯).

1.3 实验方法

取400 m L水样,p H为7.2,硅藻土及硅藻土与聚合氯化铝的复配药剂按不同投加量投加,硅藻土与聚合氯化铝的复配比为9∶1(质量比),以300 r/min的速度搅拌1 min,再以80 r/min的速度搅拌10 min,沉淀30 min,取处理后的清水,测定水中的含油量.

2 含油污水处理实验

2.1 硅藻土药剂处理效果

硅藻土处理聚合物驱采油污水效果见图1.由图1可以看出:硅藻土药剂对聚合物驱采油污水中的油去除率达到60.00%左右,能够满足过滤工艺进水水质含油量要求,但处理效果一般.

2.2 复配剂药剂处理效果

硅藻土加聚合氯化铝处理聚合物驱采油污水效果见图1.由图1可以看出:硅藻土加聚合氯化铝的复配药剂对聚合物驱采油污水中的油去除率达到69.23%,比单独的硅藻土药剂处理效果好.主要是由于硅藻土和聚合氯化铝能够同时实现对正电荷和负电荷胶体的脱稳,硅藻土颗粒可作为形成絮体的骨架,改善矾花的结构,使形成的絮体密实而有较好的沉降性[11].

3 影响复配药剂处理效果的因素

硅藻土与聚合氯化铝的复配药剂的除油效果优于单独的硅藻土试剂的,但是在混凝处理过程中,加药量、复配比、混合搅拌速度、p H及沉淀时间等5种因素将对处理效果产生影响.需要确定硅藻土与聚合氯化铝复配药剂处理聚合物驱采油污水的最佳实验条件.

3.1 加药量

复配药剂加药量对聚合物驱采油污水处理效果的影响见图2.由图2可以看出:当硅藻土的加药量为270 mg/L,聚合氯化铝的加药量为30 mg/L时,油去除率达到73.14%,处理效果最佳.当复配药剂加药量高于300 mg/L时,油去除率反而逐渐下降.这是由于加药量过大,复配药剂的酸性和铁、铝等水解产物使溶液的p H迅速降低,超出混凝的最佳p H范围[12].另外,由于复配药剂加药量增加,处理废水的药剂成本和沉淀的污泥量增加,工程运行费用也同样增加,因此复配药剂最佳投药量确定为300 mg/L.

图1 硅藻土及硅藻土加聚合氯化铝处理聚合物驱采油污水效果Fig.1 Effect of diatomite and diatomite+PAC on polymer-drive oil recovery wastewater

图2 加药量对聚合物驱采油污水处理效果的影响Fig.2 Effect of amount on polymer-drive oil recovery wastewater

3.2 复配比

复合药剂复配比对聚合物驱采油污水处理效果的影响见图3.由图3可以看出:当硅藻土与聚合氯化铝的复配比为11∶1(质量比)时,油去除率达到70.65%,处理效果最佳.当复配比较小时,聚合氯化铝的投加量相对较多,主要起絮凝作用的是聚合氯化铝;随着复配比的增加,硅藻土投加量相对增加,聚合氯化铝所携带的正电荷和硅藻土所携带的负电荷同时实现对正电荷和负电荷胶体颗粒的脱稳,处理效果大幅度提高.

3.3 混合搅拌速度

复合药剂混合搅拌速度对聚合物驱采油污水处理效果的影响见图4.由图4可以看出:当混合搅拌速度为350 r/min时,复配药剂的油去除率达到71.57%,处理效果最佳.如果搅拌速度过高,则把污水中已经形成的大片絮体打碎而又重新分散到水中,不能下沉,处理效率反而下降[13].

图3 复配比对聚合物驱采油污水处理效果的影响Fig.3 Effect of allocated proportion on polymerdrive oil recovery wastewater

图4 混合搅拌速度对聚合物驱采油污水处理效果的影响Fig.4 Effect of mix stir rate on polymer-drive oil recovery wastewater

3.4 p H

复合药剂p H对聚合物驱采油污水处理效果的影响见图5.由图5可以看出:当水样p H为7.0时,复配药剂的油去除率最高,达到70.96%;当水样p H过高或过低时,处理效率下降.这主要与复配离子的水解有关[14],考虑原水p H接近7.0,因此不需要调整p H.

3.5 沉淀时间

复合药剂沉淀时间对聚合物驱采油污水处理效果的影响见图6.由图6可以看出:当沉淀时间为30 min时,复配药剂的油去除率达到70.61%.随着沉淀时间增加,虽然油去除率有所提高,但提高幅度不大;同时,混凝沉降容器的体积相应增加,投资也增加,因此沉淀时间确定为30 min.

图5 p H对聚合物驱采油污水处理效果的影响Fig.5 Effect of p H on polymer-drive oil recovery wastewater

图6 沉淀时间对聚合物驱采油污水处理效果的影响Fig.6 Effect of precipitation time on polymerdrive oil recovery wastewater

利用硅藻土与聚合氯化铝复配药剂处理大庆油田某联合站采油废水,含油污水的油去除率可达70%左右,相比传统的吸附或者混凝实验效果好,是完全可行的.

4 结论

(1)比较单独硅藻土与硅藻土加聚合氯化铝复配药剂聚合物驱采油污水处理效果:聚合氯化铝与硅藻土复配药剂效果更好,油去除率可以达到69.23%.

(2)硅藻土加聚合氯化铝的复配药剂实验的最优处理条件:投加量为300 mg/L,复配比为11∶1(质量比),混合搅拌速度为350 r/min,水样p H为7.0时,沉淀时间为30 min.

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TE357.4;TE991.2

A

2095- 4107(2014)01- 0076- 04

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2014.01.011

2013- 10- 18;编辑:任志平

陈 平(1979-),男,硕士,讲师,主要从事工业废水处理方面的研究.