孫恩呈 李嵐 王巧鳳 魏玉梅 席琦

（中國石化股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心）

聚丙烯酰胺在采油污水深度處理中對超濾的影響

孫恩呈 李嵐 王巧鳳 魏玉梅 席琦

（中國石化股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心）

聚丙烯酰胺是影響膜分離技術(shù)在聚合物驅(qū)采油污水處理中的重要因素之一。通過含聚采油污水膜處理工藝的中試試驗(yàn)，分析水中聚丙烯酰胺濃度對超濾運(yùn)行及處理效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度約為2.4 mg／L時(shí)，超濾運(yùn)行正常，產(chǎn)水率較穩(wěn)定，因此建議超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺含量不應(yīng)高于2.4 mg／L。

聚丙烯酰胺；采油污水；深度處理；超濾

0 引 言

隨著我國部分油田步入開發(fā)中后期，聚合物驅(qū)油成為三次采油的主要方式之一。大量的剩余含聚采油污水需進(jìn)行回灌，不僅花費(fèi)大量資金，還浪費(fèi)大量資源，進(jìn)行采油污水的綜合利用是今后的一個(gè)發(fā)展方向［1-3］。在利用膜分離技術(shù)進(jìn)行含聚采油污水深度處理過程中，聚丙烯酰胺使油的乳化情況更加嚴(yán)重，降低了去油效果，同時(shí)使膜更易堵塞。膜污染不僅會(huì)降低膜的透水通量［4］，還會(huì)縮短膜的使用壽命，惡化分離性能，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)水率降低，極大限制了膜分離技術(shù)在采油污水處理中的實(shí)際應(yīng)用。

文章通過含聚采油污水膜處理工藝的中試試驗(yàn)，分析聚丙烯酰胺對超濾膜的影響，提出含聚采油污水深度處理中超濾工藝的聚丙烯酰胺最高濃度限值，為工程應(yīng)用提供參考。

1 試 驗(yàn)

采油污水深度處理中試試驗(yàn)工藝流程為：

采油污水處理站出水→預(yù)處理→超濾。

超濾工藝段采用聚偏氟乙烯（PVDF）超濾膜。

試驗(yàn)裝置每天連續(xù)運(yùn)行24 h，進(jìn)行連續(xù)4個(gè)月的現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中每日跟蹤監(jiān)測試驗(yàn)參數(shù)并監(jiān)測超濾出水水質(zhì)，利用預(yù)處理工藝段調(diào)整超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度，分析不同聚丙烯酰胺濃度對超濾運(yùn)行的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度為23 mg／L左右時(shí)

控制超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度在23 mg／L左右，連續(xù)運(yùn)行約一個(gè)月，超濾工藝段產(chǎn)水率和進(jìn)水壓力隨運(yùn)行時(shí)間變化的情況見圖1。

圖1 超濾運(yùn)行情況

運(yùn)行期間聚丙烯酰胺的監(jiān)測結(jié)果顯示超濾進(jìn)水聚丙烯酰胺平均濃度為22.5 mg／L。結(jié)合運(yùn)行期間聚丙烯酰胺的監(jiān)測結(jié)果可看出：聚丙烯酰胺濃度較高，超濾段對聚丙烯酰胺的截留率也較高，大約為53.5%，說明有大量聚丙烯酰胺被超濾膜截留，發(fā)生了較嚴(yán)重的堵塞，進(jìn)水壓力迅速上升，產(chǎn)水率波動(dòng)較大，約為58.1%～80.5%。經(jīng)過化學(xué)清洗后，進(jìn)水壓力顯著降低，但膜堵塞的情況很快再次出現(xiàn)，造成進(jìn)水壓力上升。由此可見，超濾進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度在23 mg／L左右時(shí)，膜堵塞的情況嚴(yán)重，導(dǎo)致進(jìn)水壓力升高，影響了超濾工藝段的有效運(yùn)行，需要通過頻繁的清洗才能保證相對穩(wěn)定的產(chǎn)水率。

2.2 進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度為19 mg／L左右時(shí)

控制超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度在19 mg／L左右，連續(xù)運(yùn)行約一個(gè)月，運(yùn)行情況見圖2。

如圖2所示，當(dāng)超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度控制在19 mg／L左右時(shí)，超濾段進(jìn)水壓力在0.115 MPa左右，運(yùn)行5 d后進(jìn)水壓力出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，進(jìn)水壓力最高增加至0.140 MPa左右。隨著進(jìn)水壓力的變化，超濾段產(chǎn)水率則呈現(xiàn)階段性逐漸下降的趨勢，監(jiān)測1～5 d時(shí)，超濾段產(chǎn)水率在80%左右。隨著進(jìn)水壓力迅速上升，產(chǎn)水率波動(dòng)較大，為60.8%～85．3%。運(yùn)行期間，超濾工藝段進(jìn)水的聚丙烯酰胺濃度在19 mg／L左右，超濾膜對聚丙烯酰胺的截留率約為74%，說明大量聚丙烯酰胺被超濾膜截留。由此可見，當(dāng)超濾進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度在19 mg／L左右時(shí)，由于濃度偏高，造成了一定的膜堵塞，導(dǎo)致進(jìn)水壓力升高和相應(yīng)產(chǎn)水率的下降，影響了超濾工藝段的有效運(yùn)行。

圖2 超濾運(yùn)行情況

2.3 進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度為5.8 mg／L左右時(shí)

控制超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度在5.8 mg／L左右，連續(xù)運(yùn)行約一個(gè)月，超濾工藝段產(chǎn)水率和進(jìn)水壓力隨運(yùn)行時(shí)間變化的情況見圖3。

根據(jù)運(yùn)行期間的聚丙烯酰胺的監(jiān)測結(jié)果，超濾進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度在5.8 mg／L左右，超濾膜對聚丙烯酰胺截留率較低，約為30.5%。結(jié)合聚丙烯酰胺監(jiān)測數(shù)據(jù)，說明膜對聚丙烯酰胺的截留作用較弱，通過化學(xué)清洗后，能夠保持穩(wěn)定的產(chǎn)水率，但膜堵塞的情況很快再次出現(xiàn)，造成進(jìn)水壓力上升。由此可見，超濾進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度在5.8 mg／L左右時(shí)，膜堵塞的情況仍然較嚴(yán)重，需要通過頻繁清洗才能保持穩(wěn)定的產(chǎn)水率。

2.4 進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度為2.4 mg／L左右時(shí)

控制超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度在2.4 mg／L左右，連續(xù)運(yùn)行約一個(gè)月，運(yùn)行情況見圖4。

圖4 超濾運(yùn)行情況

如圖4所示，當(dāng)超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度控制在2.4 mg／L左右時(shí)，超濾段對聚丙烯酰胺的截留率在13%左右，說明超濾膜對低濃度聚丙烯酰胺的去除和截留效果不明顯，膜堵塞現(xiàn)象不突出。超濾段進(jìn)水壓力在12 d后升高至0.03 MPa并在后續(xù)運(yùn)行過程保持穩(wěn)定。而產(chǎn)水率在1～12 d不穩(wěn)定，在82%上下波動(dòng)，運(yùn)行12 d后產(chǎn)水率稍有波動(dòng)后趨于穩(wěn)定，最終維持在82.78%。由此可見，當(dāng)進(jìn)水聚丙烯酰胺濃度在2.4 mg／L時(shí)，超濾工藝段運(yùn)行較穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

在含聚采油污水深度處理中試試驗(yàn)中，通過分析不同聚丙烯酰胺濃度對超濾運(yùn)行情況的影響，得出：當(dāng)超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺濃度在2.4 mg／L左右時(shí)，超濾運(yùn)行正常，產(chǎn)水率較穩(wěn)定，因此提出超濾進(jìn)水中聚丙烯酰胺含量不應(yīng)高于2.4 mg／L。

聚丙烯酰胺是影響膜分離技術(shù)在聚合物驅(qū)采油污水處理中的重要因素之一。在今后相關(guān)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中，應(yīng)關(guān)注水中聚丙烯酰胺濃度，做好預(yù)處理，保障超濾的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 韓紅,王海峰,李陽,等.稠油污水膜法資源化預(yù)處理技術(shù)研究[J].水處理技術(shù),2012,38(7):89-91.

［2］ 孫恩呈,王志強(qiáng),陳孝彥,等.含聚采油污水的膜處理工藝[J].油氣田地面工程,2011,30(8):36-38.

［3］ 杜春安,袁長忠,潘永強(qiáng),等.埕東油田采油污水回用配聚處理工程實(shí)踐[J].環(huán)境工程,2012,30(3):1-2.

［4］ 李海鵬,丁慧,王海峰,等.水處理中超濾膜污染研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理,2012,32(11):6-9.

1005-3158（2014）02-0034-02

2013-04-14）

（編輯 張爽）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.011

孫恩呈，2008年畢業(yè)于天津科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)在中國石化股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心從事環(huán)境污染治理與科研工作。通信地址：山東省東營市濟(jì)南路2號(hào)，257000