强化混凝工艺深度处理含聚采油废水＊

2015-09-19杨曙光乔瑞平魏祥甲王洋于丰玮李海洋刘凯男杨

油气田环境保护 2015年6期

关键词：混凝色度浊度

杨曙光乔瑞平，魏祥甲王　洋于丰玮李海洋刘凯男杨　晨

（1.博天环境集团股份有限公司；2.博天（北京）环境设计研究院有限公司）

强化混凝工艺深度处理含聚采油废水＊

杨曙光1乔瑞平1，2魏祥甲1王洋1于丰玮2李海洋1刘凯男2杨晨2

（1.博天环境集团股份有限公司；2.博天（北京）环境设计研究院有限公司）

利用强化混凝工艺对含聚采油废水进行深度处理。在以PFS作为主混凝剂，Potenflo1315和Potenflo1365作为助凝剂的强化混凝实验中，分别考察了p H值、PFS投加浓度以及有机助凝剂Potenflo1365和Potenflo1315的投加浓度对含聚采油废水的处理效果。实验结果表明：在p H值为5.0时，当投加浓度为150 mg/L 的PFS与2.5 mg/L的Potenflo1365复配后，对含聚采油废水的处理效果最佳，CODCr去除率达到88.8%，浊度去除率达到98.1%，经处理后废水主要指标可以达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。

含聚采油废水；强化混凝；深度处理；CODCr浓度；色度；浊度

0　引言

含聚采油废水主要来源于已经进入中后期深度采油阶段的油田［1-3］，随着油田开发的不断深入和三次采油技术的应用［4-5］，原油的含水率逐渐上升，部分油田采出油的含水率可达90%，因此在采油过程中将产生大量的含油废水。由于在三次采油过程中，驱油液在配制时需加入大量部分水解的聚丙烯酰胺（Partially Hydrolyzed Polyacryamide，PHPAM），因此产生的含聚采油废水具有黏度大、乳化程度高，油滴和固体悬浮物乳化稳定性强、油水分离难度大等特征［6-8］。而且PHPAM具有生物毒性，不易被微生物降解［9-11］，所以采用常规处理工艺处理含聚采油废水很难达到排放标准或回注标准。目前处理含聚采油废水的技术主要有混凝气浮法、高级氧化法、生化处理法等［12-17］，但高级氧化法成本较高［18］，反应条件有限制，生化法中微生物对环境有耐受性，而且PHPAM具有生物毒性，因此选择何种方法处理该种废水，在环保领域是一个急需解决的问题。

本文采用强化混凝技术处理含聚废水。利用PFS和博天环境集团自主研发的混凝剂Potenflo1365、Potenflo1315等进行复配，对含聚采油废水的处理进行了系统性的研究，为处理含聚采油废水提供一种经济高效的方法。

1　实验

1.1反应机理

混凝在废水的处理中占有非常重要的地位，混凝过程是沉淀（或澄清）、过滤、气浮等工艺的基础。混凝包括凝聚和絮凝两个过程，凝聚是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程。具有凝聚和絮凝作用的水处理剂统称为混凝剂。混凝沉淀法主要以去除SS为目的，同时削减部分CODCr浓度，减轻后续生物处理工艺进水的悬浮物负荷及有机污染物的负荷。

1.2仪器和材料

Orion 3-Star型精密p H计，CTL-12A COD速测仪，AL 104-IC电子天平，SH2-82A水浴振荡器，1900C便携式浊度仪，DH101烘箱，SC-04低速离心机。

实验所用的药剂硫酸、硝酸银、硫酸汞为分析纯试剂，聚合硫酸铁（PFS）、阳离子Potenflo1365和Potenflo1315为博天环境集团自主研发药剂。

废水取自博天环境集团股份有限公司的某含聚采油废水处理项目，废水初始指标见表1。

表1　含聚采油废水水质指标

1.3实验方法

在室温条件下（25℃），分别取100 m L废水样品置于250 m L锥形瓶中，调节废水的p H值，在每份废水样品中分别加入混凝药剂，以100～150 r/min转速快速震荡30 s，后置于摇床上以30～60 r/min的转速震荡30 min，再静置30 min后，取样品上清液测定CODCr、色度、浊度等水质指标以评价处理效果，确定最佳的混凝p H值和混凝药剂加药量。

1.4分析方法

色度采用GB 11903—89《水质色度的测定》稀释倍数法测定；CODCr采用GB 11914—89《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》测定；p H值采用GB 6920—86《水质p H值的测定玻璃电极法》测定；浊度采用GB 13200—91《水质浊度的测定》；SS采用GB 11901—89《水质悬浮物的测定重量法》。

2　混凝法实验结果与讨论

2.1p H值

分别量取100 m L水样于6个250 m L锥形瓶中，用0.1 mol/L硫酸分别调整废水p H值至3.00，3.45，3.92，4.49，5.00，5.50，废水中PFS的投加浓度为150 mg/L。按照2.2中所述实验方法进行混凝反应后测定废水CODCr、色度和浊度等指标。实验结果如图1所示。

图1　pH值对CODCr、色度、浊度去除率的影响

由图1可见，在p H值为5.0时，CODCr浓度由初始的360.4mg/L降至57.2mg/L，去除率为84.1%；色度由初始的160倍降至10倍，去除率为93.8%；浊度去除率为97.9%。这主要是因为PFS 在p H值为5.0条件下在水中形成的络合物，能够促进该废水样品中胶体和悬浮物凝聚和沉淀。继续降低反应p H值，CODCr、色度及浊度的去除率增加不明显，同时酸的投加浓度升高，因此单独投加PFS的最佳p H值为5.0。

2.2PFS投加浓度

反应在常温下进行，用0.1 mol/L硫酸调整废水p H值至5.0，每份废水中PFS的投加浓度分别为50，100，150，200，250，300 mg/L。按照2.2中所述实验所述方法进行混凝反应后，测定废水CODCr、色度、浊度等指标。实验结果如图2所示。

图2　PFS投加浓度对CODCr、色度、浊度去除效果的影响

由图2可见，随PFS投加浓度增加，处理后废水CODCr、色度和浊度的去除率逐渐增大，当投加浓度大于150 mg/L，各个指标的去除率变化趋势减缓。这是因为，当PFS的投加浓度不足时，胶体颗粒的电位降较小，无法有效地碰撞而形成较大的颗粒，增大浓度有利于大颗粒的形成。当PFS投加浓度为150 mg/L时，CODCr浓度由初始的360.4 mg/L降至57.1 mg/L，去除率为84.2%；色度由初始的160倍降至20倍，去除率为87.5%；浊度去除率为98.2%。继续增加PFS投加浓度，废水各项指标的去除率效果增加不显著，故选择最佳PFS投加浓度为150 mg/L。

2.3Potenflo1365投加浓度

反应在常温下进行，用0.1 mol/L硫酸调整废水p H值至5.0，每份废水中PFS的投加浓度均为150 mg/L，搅拌30 s后向每份废水中投加有机絮凝剂Potenflo1365，投加浓度分别为0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0和3.5 mg/L。按照2.2中所述实验方法进行混凝反应后，测定废水CODCr、色度、浊度。实验结果如图3所示。

图3　PotenfIo1365投加浓度对　CODCr、色度、浊度去除率的影响

由图3可见，随着Potenflo1365投加浓度增大，处理后废水CODCr去除率先增后减，当Potenflo1365投加浓度为0.5mg/L时，CODCr浓度由初始的360.4 mg/L降至40.2mg/L，去除率为88.8%，CODCr去除率变化最大。当Potenflo1365投加浓度大于0.5mg/L时，CODCr去除率增大不明显，因此Potenflo1365与PFS复配最适投加浓度为0.5 mg/L。

2.4Potenflo1315投加浓度

反应在常温下进行，用0.1 mol/L硫酸调整废水p H值至5.0后，每份废水中PFS的投加浓度为150 mg/L，搅拌30 s后向每份废水中投加Potenflo1315，投加浓度分别为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述实验方法进行混凝反应后，测定废水CODCr、色度、浊度。实验结果如图4所示。

图4　与PFS复配的PotenfIo1315投加浓度对　CODCr、色度、浊度去除率的影响

由图4可见，废水样品的CODCr、色度、浊度的去除率随着Potenflo1315的投加浓度增大呈现先增后减的趋势，当Potenflo1315投加浓度达到2.0 mg/L时，CODCr浓度由初始的360.4 mg/L降至29.0 mg/L，去除率为92.0%，色度由160倍降低到4倍，去除率为97.5%，浊度由28.8 NTU降低至0.65 NTU，去除率为97.7%，继续增加Potenflo1315的投加浓度，则各项指标的去除率增加不显著甚至有所降低，故Potenflo1315与PFS复配的最佳投加浓度为2.0 mg/L。

2.5Potenflo1365与Potenflo1315投加浓度对废水混凝促进效果比较

反应在常温下进行，量取1 200 m L废水，用0.1 mol/L硫酸调整废水p H值至5.0，将其等分为12份，每份废水中PFS的投加浓度为150 mg/L，搅拌30 s后向每份废水分别中投加Potenflo1315和Potenflo1365，投加浓度依次为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mg/L。按照2.2中所述实验方法进行混凝反应后，测定废水CODCr进行比较。实验结果如图5所示。

图5　与PFS复配的PotenfIo1315和PotenfIo1365投加浓度对　CODCr去除率的影响

由图5可见，Potenflo1365与Potenflo1315分别与PFS复配后对废水CODCr去除率的最大值相差不大，但Potenflo1365的最适投加浓度为0.5 mg/L，而Potenflo1315的最适投加浓度为2.0 mg/L，为前者的4倍，Potenflo1365的市场价格为40 000元/t，Potenflo1315的市场价格为50 000元/t，采用potenflo1365助凝剂与采用Potenflo1315助凝剂相比，每立方米水样可节省0.08元。

3　结论

①采用聚合硫酸铁作为主混凝剂对含聚采油废水进行混凝处理实验时，最佳p H值为5.0、PFS最佳投加浓度为150 mg/L。

②PFS与Potenflo1365复配和PFS与Potenflo1315复配均能使处理后废水的主要污染指标能够达到GB 8978—1996《污染物综合排放标准》一级排放标准。但每处理1 t废水，PFS与Potenflo1365复配的药剂比PFS与Potenflo1315复配药剂节省成本约0.08元，因此更适宜采用PFS与Potenflo1365复配的药剂处理含聚废水。

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