王 晶，呼文财，徐 超

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

悬浮物含量是油田注水控制的重要指标之一[1]。核桃壳过滤器由于其良好的除油、降悬作用及较低的维护、运行成本，被广泛的应用于油田污水最后一级的处理[2-4]。渤海某油田属于低渗油田，该油田注水指标要求悬浮物含量≤3.0 mg/L。现场的主要除油、降悬设备为核桃壳过滤器，较高的注水指标超过了核桃壳过滤器的处理能力，注水实际悬浮物含量达到7.0 mg/L 左右，很难满足现场生产要求（见表1、图1）。本文以该油田为例，研究了阳离子聚丙烯酰胺的加注对核桃壳过滤器去除悬浮物能力的影响。

图1 渤海某油田污水处理系统流程简图

表1 渤海某油田核桃壳进出口水质

1 实验部分

1.1 材料与仪器

市售蒸馏水；分析纯正己烷；分析纯石油醚；市售阳离子聚丙烯酰胺，相对分子质量800～1 200 万，固含量≥88 %，水不容物≤2 %。Wilks Infracal 污水含油分析仪，波长3.4 μm，分辨率1 mg/L；上海领德浮物真空过滤装置；混合纤维素脂微孔滤膜，滤膜直径47 mm，平均孔径0.45 μm，孔隙度80 %；梅特勒电子天平，精度0.1 mg，量程120 g；哈希TL23 浊度计，测量范围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 阳离子聚丙烯酰胺溶液的配制

用纯净水配制质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液，测其25 ℃下黏度为125 mPa·s。

1.3 实验方法

1.3.1 模拟过滤装置 按照现场核桃壳过滤器的设计资料，制作核桃壳过滤器室内模拟装置（见图2、表2），模拟装置直径为400 mm，高度为1 200 mm。

图2 室内模拟装置简图

表2 模拟装置内部填料表

1.3.2 模拟装置运行参数 用模拟装置在现场压差0.35 MPa 下，对水样进行过滤，当压差超过0.40 MPa后，用蒸馏水对实验装置进行反洗，反洗压力0.60 MPa，反洗时间15 min，反洗流量500 mL/min。

1.3.3 过滤实验 取油田现场核桃壳过滤器入口水样，用模拟装置对水样进行过滤，每隔10 min 取模拟装置进出口水样检测含油值、悬浮物含量，连续检测60 min。在水样中加注不同浓度的质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液，保证其混合均匀，然后对水样进行过滤，每隔10 min 取模拟装置进出口水样检测含油值、悬浮物含量，连续检测60 min。

1.3.4 浊度检测 向模拟装置入口水样中加注不同浓度的质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液，然后对其浊度进行检测。

1.3.5 油田现场加注实验 在油田现场核桃壳过滤器入口，开展质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液加注实验。

2 结果与讨论

2.1 模拟装置进出口含油值变化

用模拟装置过滤现场核桃壳入口污水，入口平均含油值为55 mg/L，出口平均含油值为8.5 mg/L；在水样中加注30 mg/L 的质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液后，实验装置入口含油平均值为54 mg/L，出口平均含油值为8.6 mg/L。实验结果表明：阳离子聚丙烯酰胺的加注，对模拟装置除油效果基本无影响（见图3）。

图3 阳离子聚丙烯酰胺的加注对模拟装置除油效果影响趋势图

2.2 模拟装置进出口悬浮物含量变化

用模拟装置过滤现场核桃壳入口污水，入口平均悬浮物含量为13.2 mg/L，出口平均悬浮物含量为7.2 mg/L；在水样中加注30 mg/L 质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液后，模拟装置入口悬浮物含量平均值为13.3 mg/L，出口悬浮物含量平均值为2.8 mg/L。

在水样中加入不同浓度的阳离子聚丙烯酰胺后，会改善模拟装置对水中悬浮物的去除效果，当质量浓度为2%的阳离子聚丙烯酰胺溶液加注浓度为30 mg/L时，改善效果达到最佳，再提高阳离子聚丙烯酰胺浓度，改善效果不明显（见图4、图5）。

图4 阳离子聚丙烯酰胺的加注对模拟装置去除悬浮物效果影响趋势图

2.3 阳离子聚丙烯酰胺对水样浊度的影响

在现场核桃壳过滤器入口水中，加注不同浓度质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺溶液后对水样的浊度影响不大（见图6）。

2.4 阳离子聚丙烯酰胺油田现场加注实验

图6 阳离子聚丙烯酰胺对核桃壳过滤器入口水样浊度的影响

将阳离子聚丙烯酰胺配成质量浓度为2 %的溶液，然后在油田现场核桃壳过滤器入口开展加注实验。实验结果表明：阳离子聚丙烯酰胺的加入，对核桃壳过滤器除油能力没有改善作用，但能明显改善核桃壳过滤器去除水中悬浮物的能力，其最佳加注浓度为30 mg/L，在该浓度下可将核桃壳过滤器出口水中悬浮物含量由7.2 mg/L 降至2.8 mg/L（见图7、图8）。

图7 阳离子聚丙烯酰胺的加注对核桃壳过滤器除油效果影响趋势图

图8 阳离子聚丙烯酰胺的加注对核桃壳过滤器去除悬浮物效果影响趋势图

3 结论

针对渤海某油田，阳离子聚丙烯酰胺的加注，可以和水中悬浮物产生微弱的絮凝作用，增强核桃壳过滤器对水中悬浮物的去除效果，但阳离子聚丙烯酰胺的加注对核桃壳过滤器除油效果及浊度基本无影响。当质量浓度为2 %的阳离子聚丙烯酰胺在核桃壳过滤器入口加注时，核桃壳去除悬浮物的能力随着阳离子聚丙烯酰胺加注浓度的提高而增强，当2 %阳离子聚丙烯酰胺溶液加注浓度为30 mg/L 时，可将核桃壳出口水中悬浮物含量由7.2 mg/L 左右降至3.0 mg/L 以内，满足现场注水指标要求，再提高其浓度对核桃壳过滤器去除悬浮物的效果改善不明显。