唐 麗

新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆獨(dú)山子 833600

新疆油田污水處理離子調(diào)整劑的研究

唐 麗

新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆獨(dú)山子 833600

針對新疆油田含油污水處理現(xiàn)狀及存在問題，通過大量的篩選和實(shí)驗(yàn)，研制出了新疆油田采出水處理離子調(diào)整劑配方系列。通過向污水中投加藥劑，調(diào)整水中有關(guān)離子的量，除掉或減少某些引起腐蝕、結(jié)垢的離子，增加某些促進(jìn)穩(wěn)定的離子，可實(shí)現(xiàn)破乳除油、除懸浮物、控制腐蝕結(jié)垢、抑制細(xì)菌生長、凈化和穩(wěn)定水質(zhì)的目的。

油田；采出水；離子調(diào)整劑

0 引言

新疆油田采出水處理系統(tǒng)存在的突出問題是：工藝不成熟，藥劑不對路，處理成本高，管理難度大，油田污水處理達(dá)標(biāo)率較低。先后開展了稠稀油混合污水和低溫油田采出水處理達(dá)回注標(biāo)準(zhǔn)的藥劑研究、稠油污水處理達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的藥劑研究、稠油污水處理達(dá)回用鍋爐標(biāo)準(zhǔn)的藥劑研究，使新疆油田具備了一個(gè)完整的采出水處理離子調(diào)整劑系列。

1 油田采出水膠體化學(xué)特性研究

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)新疆油田采出水油珠的特性具有與其他水處理膠體十分相似的特性，見表1。

表1 油珠與水中分散質(zhì)顆粒粒徑大小的比較/μm

城市給水膠體的 ξ 電位常在 -18 mV；城市生活污水的 ξ 電位常在 -23 mV；工業(yè)廢水膠體的 ξ 電位隨工業(yè)水性質(zhì)不同，差異較大；新疆油田采出水油珠ξ電位在-22～ -30 mV 范圍內(nèi)，詳見表2。

表2 新疆油田采出水特性

從表1和表2可以看出，油田采出水油珠具有水處理概念中膠體的一些特性，特別是膠體的帶電特性，膠體顆粒帶電的原因主要為：同晶互換；不溶氧化物攝入的H+或 OH-離子；有機(jī)物表面的基團(tuán)離解；物質(zhì)成分中陰陽離子間的不等量溶解；離子的特性吸附作用。這 5 種原因在水處理過程中同時(shí)存在，對不同水性分別起主導(dǎo)作用。由于油田采出水油珠的特性，我們認(rèn)為有機(jī)物表面的基團(tuán)離解和離子的特性吸附作用在油珠的帶電特性方面起主導(dǎo)作用。

2 油田采出水處理離子調(diào)整劑研究

2.1 稠稀油污水處理達(dá)回注標(biāo)準(zhǔn)藥劑的研究

克拉瑪依采油三廠污水處理站來水較復(fù)雜，有三廠稀油污水、九區(qū)稠油污水及克淺 10 稠油污水。當(dāng)開展現(xiàn)場試驗(yàn)研究時(shí)克淺 10 油田油水分離系統(tǒng)剛投產(chǎn)不久，將脫出污水輸送到二油庫處理時(shí)發(fā)現(xiàn)該污水性質(zhì)異常（見表3），不僅原污水處理工藝處理不了這種污水，而且導(dǎo)致正在進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn)也不能正常進(jìn)行。經(jīng)分析該污水含泥量高達(dá) 2 600 mg/L，靜置 10 d 后，油、水、泥（SS）三相仍然不分層，非常穩(wěn)定。為了脫穩(wěn)，向該污水加入1∶1 的鹽酸后存放 12 h，底部污泥的體積竟然占污水總體積的 15%。這種污水進(jìn)入處理系統(tǒng)后，必將引起罐、管的堵塞。

表3 克淺 10 來水主要性質(zhì)

2.1.1 藥劑篩選與評價(jià)結(jié)果

2.1.1.1 確定處理藥劑配方及其加入工序

經(jīng)大量的試驗(yàn)，初步選定了處理工藝及藥劑方案：先將克淺10的污水進(jìn)行預(yù)處理，再與原采油三廠污水混合處理；同時(shí)還確定了每種方案的藥劑配方、加入量、加入順序和沉降速度，反應(yīng)溫度為 45 ～ 50 ℃。

試驗(yàn)結(jié)論：其一，克淺10 來水預(yù)處理的混合反應(yīng)時(shí)間需 3 min，攪拌強(qiáng)度為 280 r/min，線速度 ≥ 1.0 m/s，沉降時(shí)間為 20 ～ 30 min（沉降速度為 0.9 cm/min）；其二，再與采油三廠污水混合后水混合反應(yīng)時(shí)間需 40 ～ 60 s，攪拌強(qiáng)度為 120 r/min，線速度 ≥ 0.50 m/s，沉降時(shí)間20 ～ 30 min（沉降速度為 1.35 cm/min）。

2.1.1.2 處理后的水質(zhì)可以達(dá)到局頒注水標(biāo)準(zhǔn)

處理后污水懸浮微粒聚結(jié)并迅速下沉于底部，乳化油破乳上浮至水面，水澄清透明，透光率達(dá) 90% 左右，含油小于 10 mg/L，見表4。

表4 處理前后主要水質(zhì)指標(biāo)

2.1.2 經(jīng)離子調(diào)整劑處理后水的穩(wěn)定性

試驗(yàn)污水溫度為 45 ℃，加人 A、B、C 三組份，反應(yīng)徹底后沉降靜置一定時(shí)間，再過濾，測定來水和濾后水的腐蝕與結(jié)垢傾向，見表5和表6。

表5 處理前后腐蝕傾向與細(xì)菌含量

表6 處理后水的結(jié)垢傾向

上述數(shù)據(jù)表明：處理后水的腐蝕與結(jié)垢傾向均降低了。

2.2 低溫油田采出水處理達(dá)回注標(biāo)準(zhǔn)藥劑的研究

克拉瑪依采油二廠是新疆油田最大的采油廠，全廠每天產(chǎn)出污水約 1.2 萬 m3，全部在該廠污水站處理成注入水。但是 81#站污水具有水溫低（18 ～ 20 ℃）、懸浮物含量高的特點(diǎn)，增加了污水處理難度，導(dǎo)致注水水質(zhì)長期不能達(dá)標(biāo)，污水水質(zhì)指標(biāo)見表7。

表7 污水水質(zhì)指標(biāo)

2.2.1 離子調(diào)整劑對ξ電位的影響

將離子調(diào)整劑以不同濃度加入到 81# 站含油污水中，用ξ電位儀測定不同藥劑及加量對顆粒電位值的影響及變化，見表8、表9。

表8 離子調(diào)整劑A劑加藥濃度變化對 ξ 電位的影響

表9 離子調(diào)整劑 B 劑加藥濃度變化對 ξ 電位的影響

上述數(shù)據(jù)表明：隨著 A 劑及 B 劑加量增加，膠體顆粒的 ξ 電位值的電負(fù)性逐漸變小，加入 B 劑與 C 劑后，膠體顆粒的 ξ 電位值的電負(fù)性也呈變小的趨勢，表明膠體的穩(wěn)定性能受到破壞。

2.2.2 A、B、C 劑對污水濁度及透光率的影響

藥劑投加后測定污水的透光率是反映藥劑破膠或破乳效果好壞的重要標(biāo)志，通常透光率大于 70% 時(shí)說明藥劑破膠或破乳效果好。A劑加藥濃度變化對污水濁度及透光率的影響見表10。

表10 A 劑加藥濃度變化對污水濁度及透光率的影響

表10數(shù)據(jù)表明 A 劑最低加藥質(zhì)量濃度為 250 mg/L時(shí)，能夠使污水濁度在 15 min 內(nèi)由 302 降至 10.4、透光率由 21.5% 增加至 92.5%，其凈化效果明顯。

對 B 劑及 C 劑的加藥濃度變化對污水濁度及透光率的影響也進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著 B 劑加藥濃度的增加，降低濁度及除油能力并不一定隨之增加，而最佳加藥質(zhì)量濃度為 50 ～ 100 mg/L；C 劑最佳加藥質(zhì)量濃度為 8 ～ 10 mg/L。

2.2.3 A、B、C 劑除油及除 SS 效果評價(jià)

試驗(yàn)方法同上。取含油污水，溫度為20℃，加入不同量的 A 劑，攪拌混合一定時(shí)間，然后加入一定量的 B 劑充分混合，加入一定量的的 C 劑，沉降靜置一段時(shí)間后取上層清液測定含油量與固體懸浮物含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表11。

表11 A 劑加藥濃度變化對除油及除 SS 效果的影響/（mg/L）

2.2.4 離子調(diào)整劑處理后水水質(zhì)指標(biāo)測定

試驗(yàn)時(shí)取污水，溫度為 20 ℃、加入 A、B、C 三組份，加量分別為 250、80、8 mg/L，每種組份加入時(shí)需間隔一定時(shí)間并按一定的濃度進(jìn)行混合，反應(yīng)徹底后沉降靜置一定時(shí)間再過濾，過濾后加入 SDJ-E4 劑 10 mg/L。測定來水和濾后水的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，見表12。

表12 處理前后水質(zhì)指標(biāo)測定

2.3 稠油污水處理達(dá)排放及回用鍋爐標(biāo)準(zhǔn)的藥劑研究

與稀油污水相比，稠油污水性質(zhì)具有以下特性：油水密度差甚??；粘滯性特別大；油粒表面呈現(xiàn)較高的負(fù)電性；溫度高；成分復(fù)雜、物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定；乳化嚴(yán)重。六九區(qū)稠油污水僅 pH 值、總堿度、總?cè)芙夤腆w和二氧化硅四項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到要求外，其余五項(xiàng)均超標(biāo)。需要研究出針對含油量、懸浮物、總硬度、含氧量的處理工藝與藥劑。

稠油污水水質(zhì)與熱采鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的比較見表13、14。

表13 稠油污水水質(zhì)與熱采鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較

表14 稠油污水水質(zhì)與注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較

2.3.1 離子調(diào)整劑的處理效果評價(jià)

通過對常規(guī)污水處理藥劑的處理效果進(jìn)行評價(jià)，認(rèn)為常規(guī)污水處理藥劑在使用效果方面存在加藥量較大、處理效果不理想、處理成本偏高的缺點(diǎn)。為此，我們研制了離子調(diào)整劑系列組份。

2.3.1.1 A、B、C 組份對污水濁度、透光率的影響

試驗(yàn)溫度為 55 ℃，加入 A 、B 及 C 組份后，上層清液測定濁度與透光率詳見表15。

表15 A 劑加藥濃度變化對對濁度及透光率的影響

表15數(shù)據(jù)表明 A 組份最低加 150 mg/L 時(shí) 15 min后能夠使污水濁度由 320 降至 9.1，透光率由 21.5% 增至 88.6%，其凈化效果明顯。A 組份合適的加藥質(zhì)量濃度為 150 mg/L。

同樣我們分別做了 B、C 組份加藥濃度的影響實(shí)驗(yàn)，得出合適加藥質(zhì)量濃度范圍：B組份為 50 ～ 100 mg/L，C 組份為 8 ～ 10 mg/L。

2.3.1.2 A、B、C 組份除油、除固體懸浮物效果評價(jià)

試驗(yàn)溫度為 55 ℃，加 A、 B 及 C 組份，上層清液按標(biāo)準(zhǔn) SY/T5329-94 測定含油量與固體懸浮物含量，結(jié)果見表16。

表16數(shù)據(jù)表明，離子調(diào)整劑組份除油和除懸浮物顆粒的性能優(yōu)越，A 加藥質(zhì)量濃度為 200 ～ 300 mg/L時(shí)，處理后含油量接近 0，SS 量小于 5.2 mg/L。

表16 A 劑加藥濃度變化對除油、除SS效果的影響/（mg/L）

2.3.2 A、B、C 組份除油、除固體懸浮物效果評價(jià)

與其他常用凈水劑比較，離子調(diào)整劑不僅具有凈化污水的性能，還具備調(diào)整污水中的離子含量、消除污水中的結(jié)垢因子與腐蝕因子、穩(wěn)定水性質(zhì)的作用。我們對離子調(diào)整劑對污水的結(jié)垢與腐蝕的影響進(jìn)行了試驗(yàn)評價(jià)。

試驗(yàn)時(shí)取六九區(qū)稠油混合污水，溫度為 55℃，A、B、C 三組份加量分別為 150、75、8 mg/L，每種組份加入時(shí)需間隔一定時(shí)間并按一定的濃度進(jìn)行混合，反應(yīng)徹底后沉降靜置一定時(shí)間再過濾，測定來水和濾后水的腐蝕與結(jié)垢傾向，結(jié)果見表17、18。數(shù)據(jù)表明：處理后的水其腐蝕與結(jié)垢傾向降低。

表17 處理前后腐蝕傾向評價(jià)

表18 處理后水的結(jié)垢傾向

3 結(jié)束語

針對新疆油田污水水質(zhì)特點(diǎn)，研制了離子調(diào)整劑系列，并結(jié)合處理工藝，很好地解決了稠、稀油混合污水處理達(dá)標(biāo)回注、低溫油田采出處理達(dá)標(biāo)回注、稠油污水處理達(dá)標(biāo)排放及回用鍋爐等問題，取得了良好的應(yīng)用效果。

[1]李化民，蘇顯舉．油田含油污水處理 [M]．北京：石油工業(yè)出版社，1994．

[2]劉冰．優(yōu)化技術(shù)措施改善污水處理效果 [J]．油氣田地面工程， 2005，8（24）：20-23．

[3]王輝．百口泉地下水源含石油量分析方法淺析 [J]．新疆石油科技，2005，15（3）：14-15．

[4]唐麗.新疆油田稠油污水處理回用蒸汽鍋爐的跟蹤研究 [J].石油工程建設(shè)，2012,（6）：86-87.

Study on Ion Adjustment Agent Used in Sewage Treatment in Xinjiang Oilfield

Tang Li
Karamay Vocational and Technical College,Dushanzi 833600,China

The formula series of ion adjustment agents are exploited for treating the oil bearing sewage in Xinjiang Oilfield through a number of selections and experiments.The agents are added to the oil bearing water to adjust the quantity of ions by removing or reducing some ions causing corrosion and scaling,and addding some ions improving stability.The water quality can be purified and stabilized by using the adjents for breaking emulsion,removing oil and suspended solids,controlling corrosion and scaling and inhibiting the growth of bacteria.

oilfield;produced water;ion adjustment agent

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.016

唐 麗（1965-），女，上海嘉定人，副教授，2007年畢業(yè)于西安石油大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，碩士，主要從事油田應(yīng)用化學(xué)和鉆井液研究工作。

2012-11-21